DE102014210710A1 - Device for active self-holding of an electromotive actuator - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors, vorzugsweise für ein Kupplungsbetätigungssystem, welcher bei einem Anlegen einer Haltespannung bewegungslos bleibt. Bei einer Vorrichtung, bei welcher ein Schließen bzw. Öffnen der Kupplung zuverlässig unterbunden wird, ist ein, die Haltespannung bereitstellender Energiespeicher mit mindestens einer Motorphase des elektromotorischen Aktors verbunden.The invention relates to a device for active self-holding an electromotive actuator, preferably for a clutch actuation system, which remains motionless upon application of a holding voltage. In a device in which closing or opening of the clutch is reliably prevented, a, the holding voltage-providing energy storage is connected to at least one motor phase of the electromotive actuator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors, vorzugsweise für ein Kupplungsbetätigungssystem, welcher bei einem Anlegen einer Haltespannung bewegungslos bleibt.The invention relates to a device for active self-holding an electromotive actuator, preferably for a clutch actuation system, which remains motionless upon application of a holding voltage.

Es sind hydrostatisch betätigte Doppelkupplungssysteme bekannt, welche zwei hydrostatische Strecken aufweisen. Die hydrostatischen Strecken dienen dabei zur direkten Betätigung von Teilkupplungen der Doppelkupplung und verbinden jeweils einen Kupplungsnehmerzylinder mit einem Kupplungsgeberzylinder. In dem Kupplungsgeberzylinder ist ein Kolben angeordnet, der elektromotorisch verstellt wird. Die Verstellbewegung des Kolbens des Kupplungsgeberzylinders wird über ein Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, durch die hydraulischen Strecken auf einen zugehörigen Kolben des Kupplungsnehmerzylinders übertragen. Der Kolben des Kupplungsnehmerzylinders wirkt dabei direkt auf eine Kupplungsplatte der jeweiligen Teilkupplung. Die Teilkupplungen werden durch die elektromotorische Verstellung der Kolben in den Geberzylindern vorteilhaft nur so weit geschlossen, wie dies nötig ist, um ein angefordertes Drehmoment übertragen zu können. Die elektromotorische Verstellung der Geberzylinderkolben wird über elektromotorische Aktoren realisiert, die selbsthaltend ausgeführt sind. Aufgrund der Selbsthaltung öffnen die Teilkupplungen bei einem Ausfall der elektrischen Komponenten nicht automatisch. There are hydrostatically actuated dual clutch systems are known, which have two hydrostatic stretches. The hydrostatic sections serve for the direct actuation of partial clutches of the double clutch and each connect a clutch slave cylinder with a clutch master cylinder. In the clutch master cylinder, a piston is arranged, which is adjusted by an electric motor. The adjustment movement of the piston of the clutch master cylinder is transmitted via a hydraulic medium, such as hydraulic oil, through the hydraulic routes to an associated piston of the clutch slave cylinder. The piston of the clutch slave cylinder acts directly on a clutch plate of the respective part clutch. The partial clutches are advantageously closed by the electromotive adjustment of the piston in the master cylinder only as far as necessary to transmit a requested torque can. The electromotive adjustment of the master cylinder piston is realized by electromotive actuators, which are designed self-holding. Due to the self-holding the split couplings do not open automatically in case of failure of the electrical components.

Aus der WO 2007/054051 A2 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Motorspannungsgrenze eines Kupplungsstellmotors bekannt, bei welchem ein Kupplungsaktor eines automatisierten Schaltgetriebes bewegungslos bleibt, was durch Anlegen einer Haltespannung an den elektromotorischen Kupplungsaktor realisiert wird. From the WO 2007/054051 A2 a method for determining a motor voltage limit of a Kupplungsstellmotors is known in which a clutch actuator of an automatic transmission remains motionless, which is realized by applying a holding voltage to the electric motor clutch actuator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors anzugeben, welche bei einer Fehlererkennung ein ungewolltes Schließen der Kupplung verzögert. The invention has for its object to provide a device for active self-holding an electric motor actuator, which delays in an error detection unwanted closing of the clutch.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein, die Haltespannung bereitstellender Energiespeicher mit mindestens einer Motorphase des elektromotorischen Aktors verbunden ist. Durch einen solchen Energiespeicher wird beim Ausfall der Versorgungsspannung oder bei einem Kabelbruch der elektromotorische Aktor eine gewisse Zeit in Position gehalten bzw. wird nur langsam bewegt, um einen Momentensprung im Antriebsstrang zu verhindern. According to the invention the object is achieved in that one, the holding voltage providing energy storage is connected to at least one motor phase of the electromotive actuator. By such an energy storage, the electromotive actuator is held for a certain time in the case of failure of the supply voltage or a cable break in position or is moved only slowly to prevent a torque jump in the drive train.

Damit wird auch weiteren Komponenten im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges die Zeit gegeben, auf den Fehler des elektromagnetischen Aktors zu reagieren.Thus, other components in the drive train of a motor vehicle, the time is given to respond to the error of the electromagnetic actuator.

Vorteilhafterweise ist der Energiespeicher zwischen einem, den elektromotorischen Aktor ansteuernden Steuergerät und dem elektromotorischen Aktor angeordnet. Alternativ ist der Energiespeicher innerhalb des elektromotorischen Aktors angeordnet. Die Wahl der Positionierung des Energiespeichers kann dabei auf Grund des vorhandenen Bauraumes erfolgen. Nach einer Fehlerdetektion werden in beiden Fällen die Motorphasen des elektromagnetischen Aktors eine gewisse Zeit mit der Haltespannung beaufschlagt, wodurch eine Bewegung der Kupplung verhindert bzw. verzögert wird. Advantageously, the energy store is arranged between a, the electromotive actuator-driving control unit and the electromotive actuator. Alternatively, the energy store is arranged within the electromotive actuator. The choice of the positioning of the energy storage can be done due to the available space. After an error detection in both cases, the motor phases of the electromagnetic actuator are applied for a certain time with the holding voltage, whereby a movement of the clutch is prevented or delayed.

In einer Variante ist der Energiespeicher als Kondensator ausgebildet, welcher eingangsseitig mit einer Versorgungsspannung verbunden ist und ausgangsseitig die Haltespannung für den elektromotorischen Aktor abgibt. Die Haltespannung wird dabei direkt auf mindestens eine der Motorphasen des elektromotorischen Aktors geschaltet, so dass weiterhin Energie für den elektromotorischen Aktor bereitgestellt wird, um eine Bewegung der Kupplung einzufrieren.In one variant, the energy store is designed as a capacitor, which is connected on the input side to a supply voltage and outputs the holding voltage for the electromotive actuator on the output side. The holding voltage is switched directly to at least one of the motor phases of the electromotive actuator, so that further energy for the electromotive actuator is provided to freeze a movement of the clutch.

In einer Ausführungsform ist der Kondensator über eine, gleichzeitig zur Fehlererkennung nutzbare Leitung mit der Spannungsversorgung verbunden und von dieser aufladbar. Die den Kondensator mit der Spannungsversorgung verbindende Leitung ist dabei als eine Low-Active-Fehlersignal-Leitung ausgelegt, an welcher eine Plausibilitätsprüfung ausgeführt werden kann, wobei festgestellt wird, ob ein Ausfall der Versorgungsspannung oder ein Kabelbruch vorliegt. Dies wird einfach dadurch erkannt, wenn an dieser Leitung keine Spannung mehr anliegt. In one embodiment, the capacitor is connected to the power supply via a line which can be used simultaneously for fault detection and can be charged by the latter. The line connecting the capacitor to the power supply is designed as a low-active error signal line, on which a plausibility check can be performed, it being determined whether a failure of the supply voltage or a cable break exists. This is easily recognized by the fact that no voltage is applied to this line.

In einer Weiterbildung weist der Kondensator in einem Ausgangskreis, welcher diesen mit dem elektromotorischen Aktor verbindet, einen Schalter auf, welcher bei einer Fehlererkennung geschlossen wird. Mittels dieses Schalters, welcher aktiviert wird, wenn an der dedizierten Leitung ein 0 Volt-Signal anliegt und somit keine Aufladung des Energiespeichers erfolgt, wird der Kondensator mit dem elektromotorischen Aktor verbunden und die Haltespannung an dem elektromotorischen Aktor angelegt. In a development, the capacitor in an output circuit, which connects this with the electromotive actuator, a switch, which is closed at a fault detection. By means of this switch, which is activated when a 0 volt signal is applied to the dedicated line and thus no charging of the energy storage, the capacitor is connected to the electromotive actuator and the holding voltage is applied to the electromotive actuator.

Vorteilhafterweise weist ein Eingangskreis des Kondensators einen ersten Widerstand zur Begrenzung des Ladestromes des Kondensators und ein Ausgangskreis einen zweiten Widerstand zur Begrenzung der Haltespannung auf. Advantageously, an input circuit of the capacitor has a first resistor for limiting the charging current of the capacitor and an output circuit has a second resistor for limiting the holding voltage.

Um bei einem Masseschluss ein Rückfließen eines Stromes von dem Kondensator auf die Versorgungsseite zu unterbinden, ist in dem Eingangskreis eine Diode dem ersten Widerstand vorgeschaltet. In case of a short to ground, a back flow of a current from the capacitor to the Supply side to prevent a diode is connected upstream of the first resistor in the input circuit.

In einer Ausgestaltung ist der Energiespeicher als Batterie ausgebildet. Somit kann je nach Einsatzfall der Energiespeicher als Kondensator oder als Batterie ausgebildet werden. In one embodiment, the energy store is designed as a battery. Thus, depending on the application of the energy storage can be designed as a capacitor or a battery.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 eine Prinzipdarstellung eines Kupplungsbetätigungssystems in einem Kraftfahrzeug, 1 a schematic diagram of a clutch actuation system in a motor vehicle,

2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors, 2 A first embodiment of the device according to the invention for the active self-holding of an electromotive actuator,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors, 3 A second embodiment of the device according to the invention for the active latching of an electromotive actuator,

4 ein Ausführungsbeispiel für eine Beschaltung des als Kondensator ausgebildeten Energiespeichers. 4 An exemplary embodiment of a circuit of the formed as a capacitor energy storage.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical features are identified by the same reference numerals.

In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Kupplungsbetätigungssystems in einem Kraftfahrzeug dargestellt, wie es beispielsweise bei hydrostatischen Doppelkupplungsgetrieben zum Einsatz kommt. Das Kupplungsbetätigungssystem 1 umfasst ein Steuergerät 2, welches über eine Leistungsschaltung 3 einen als Elektromotor ausgebildeten elektromotorischen Aktor 4 ansteuert. Dieser elektromotorische Aktor 4 ist über ein Getriebe 5 auf einen Kolben 6 eines Geberzylinders 7 geführt, wobei das Getriebe 5 die Drehbewegung des elektromotorischen Aktors 4 in eine lineare Bewegung des Kolbens 6 umwandelt. Der Geberzylinder 7 ist über eine hydraulische Strecke 8 mit einem Nehmerzylinder 9 verbunden, wobei der Kolben 6 des Geberzylinders 7 eine Hydraulikflüssigkeit über die hydraulische Strecke 8 in den Nehmerzylinder 9 drückt, wo ein von dem Nehmerzylinder 9 umfasster weiterer Kolben 10 bewegt wird und die Kupplung 11 betätigt. In 1 is a schematic diagram of a clutch actuation system shown in a motor vehicle, as used for example in hydrostatic dual clutch transmissions. The clutch actuation system 1 includes a controller 2 which has a power circuit 3 a trained as an electric motor electromotive actuator 4 controls. This electromotive actuator 4 is about a gearbox 5 on a piston 6 a master cylinder 7 led, where the gear 5 the rotational movement of the electromotive actuator 4 in a linear movement of the piston 6 transforms. The master cylinder 7 is via a hydraulic route 8th with a slave cylinder 9 connected, the piston 6 of the master cylinder 7 a hydraulic fluid over the hydraulic route 8th in the slave cylinder 9 presses where one of the slave cylinder 9 enclosed further piston 10 is moved and the clutch 11 actuated.

In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung des elektromotorischen Aktors 4 dargestellt. Dabei umfasst das Steuergerät 2 die Leistungsschaltung 3 des elektromotorischen Aktors 4 von welcher die drei Motorphasen U, V, W abzweigen und an einen Stator 12 des elektromotorischen Aktors 4 angreifen. In diesem durch die Motorphasen U, V, W gebildeten Kabelstrang ist als Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung des elektromotorischen Aktors 4 ein Energiespeicher 13 angeordnet. In 2 is a first embodiment of an inventive device for active latching of the electromotive actuator 4 shown. In this case, the control unit includes 2 the power circuit 3 the electromotive actuator 4 from which the three motor phases U, V, W branch off and to a stator 12 the electromotive actuator 4 attack. In this harness formed by the motor phases U, V, W is as a device for active latching of the electromotive actuator 4 an energy store 13 arranged.

Eine Alternative der Anordnung des Energiespeichers 13 ist in 3 dargestellt, wobei dieser Energiespeicher 13 Bestandteil des elektromotorischen Aktors 4 selbst ist und dort als Eingangsbeschaltung ausgebildet ist. Der Energiespeicher 13 zur zeitbegrenzten aktiven Selbsthaltung des elektromotorischen Aktors kann dabei als Kondensator oder als Batterie ausgebildet sein. Der Kondensator muss dabei eine große Kapazität aufweisen, welche nahe dem Stator 12 des elektromotorischen Aktors 4 angeordnet ist und mit mindestens einer der Motorphasen U, V, W verschaltet sein.An alternative to the arrangement of the energy storage 13 is in 3 shown, with this energy storage 13 Component of the electromotive actuator 4 itself is there and is designed as input circuit. The energy storage 13 for time-limited active latching of the electromotive actuator can be designed as a capacitor or a battery. The capacitor must have a large capacity, which is close to the stator 12 the electromotive actuator 4 is arranged and connected to at least one of the motor phases U, V, W connected.

Wie aus 4 hervorgeht, ist der Kondensator C1 über eine dedizierte Leitung 14 direkt mit dem Steuergerät 2 verbunden, wobei das Steuergerät 2 die Versorgungsspannung Uvers bereitstellt. Der mit der Versorgungsspannung Uvers verbundene Kondensator C1 weist einen Eingangskreis auf, in welchem eine Diode D1 und ein erster Widerstand R1 geschaltet sind. Der Ausgangskreis des Kondensators C1 ist mit einem zweiten Widerstand R2 und einem Schalter S1 bestückt und stellt die im Fehlerfall an dem elektromotorischen Aktor 4 anzulegende Haltespannung Uhalte zur Verfügung. Der Ladestrom des Kondensators C1 wird über den ersten Widerstand R1 und die Haltespannung Uhalte über den zweiten Widerstand R2 begrenzt. Die Diode D1 sorgt bei einem Masseschluss für die Unterbindung eines Rückflusses des Stromes vom Eingangskreis des Kondensators C1 auf die Versorgungsseite.How out 4 As can be seen, the capacitor C 1 is via a dedicated line 14 directly with the control unit 2 connected, the control unit 2 provides the supply voltage U vers . The capacitor C 1 connected to the supply voltage U vers has an input circuit in which a diode D 1 and a first resistor R 1 are connected. The output circuit of the capacitor C 1 is equipped with a second resistor R 2 and a switch S 1 and provides in the event of a fault on the electromotive actuator 4 To be applied holding voltage U hold available. The charging current of the capacitor C 1 is limited via the first resistor R 1 and the holding voltage U hold over the second resistor R 2 . The diode D 1 ensures at a short to ground for the prevention of backflow of the current from the input circuit of the capacitor C 1 to the supply side.

Der Kondensator C1 wird normalerweise über die Leitung 14 ständig von dem Steuergerät 2 aufgeladen. Wird allerdings an dieser Leitung 14 keine Spannung detektiert, was durch einen Kabelbruch oder durch einen Kurzschluss der Motorphasen entstehen kann, wird dies als Fehlersignal bewertet und der Schalter S1 geschlossen, wodurch die Haltespannung Uhalte auf die Motorphasen U, V, W geschaltet wird. The capacitor C 1 is normally over the line 14 constantly from the controller 2 charged. Will, however, on this line 14 detects no voltage, which may be caused by a cable break or by a short circuit of the motor phases, this is evaluated as an error signal and the switch S 1 is closed, whereby the holding voltage U hold on the motor phases U, V, W is switched.

Alternativ lädt sich der Kondensator durch eine Verschaltung mit den Motorphasen U, V, W auf, wo sie bei Bewegung des elektromotorischen Aktors 4 Energie abnimmt. Alternatively, the capacitor charges through an interconnection with the motor phases U, V, W, where they move when the electromotive actuator 4 Energy decreases.

Mittels der vorgeschlagenen Schaltung ist nicht nur eine zeitbegrenzte aktive Selbsthaltung des elektromotorischen Aktors 4 möglich, sondern es erfolgt gleichzeitig eine Fehlererkennung, wodurch die Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung zur Ausgabe der Haltespannung an den elektromotorischen Aktor 4 selbsttätig aktiviert wird. By means of the proposed circuit is not only a time-limited active self-holding of the electromotive actuator 4 possible, but there is simultaneously a fault detection, whereby the device for active self-holding to output the holding voltage to the electric motor actuator 4 is activated automatically.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kupplungsbetätigungssystem Clutch actuation system
22
Steuergerät control unit
33
Leistungsschaltung power circuit
44
Elektromotorischer Aktor Electromotive actuator
55
Getriebe transmission
66
Kolben piston
77
Geberzylinder Master cylinder
88th
Hydraulische Strecke Hydraulic route
99
Nehmerzylinder slave cylinder
1010
Kolben piston
1111
Kupplung clutch
1212
Stator stator
1313
Energiespeicher energy storage
1414
Leitung management
C1 C 1
Kondensator capacitor
R1 R 1
Widerstand resistance
R2 R 2
Widerstand resistance
D1 D 1
Diode diode
S1 S 1
Schalter switch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2007/054051 A2 [0003] WO 2007/054051 A2 [0003]

Claims (9)

Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors, vorzugsweise für ein Kupplungsbetätigungssystem, welcher bei einem Anlegen einer Haltespannung (Uhalte) bewegungslos bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein, die Haltespannung (Uhalte) bereitstellender Energiespeicher (13) mit mindestens einer Motorphase (U, V, W) des elektromotorischen Aktors (4) verbunden ist. Device for active self-holding of an electromotive actuator, preferably for a clutch actuation system, which remains motionless upon application of a holding voltage (U hold ), characterized in that a, the holding voltage (U hold ) providing energy storage ( 13 ) with at least one motor phase (U, V, W) of the electromotive actuator ( 4 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (13) zwischen einem, den elektromotorischen Aktor (4) ansteuernden Steuergerät (2) und dem elektromotorischen Aktor (4) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the energy store ( 13 ) between one, the electromotive actuator ( 4 ) controlling the control device ( 2 ) and the electromotive actuator ( 4 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (13) innerhalb des elektromotorischen Aktors (4) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the energy store ( 13 ) within the electromotive actuator ( 4 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher als Kondensator (C1) ausgebildet ist, welcher eingangsseitig mit einer Versorgungsspannung (Uvers) verbunden ist und ausgangsseitig die Haltespannung (Uhalte) für den elektromotorischen Aktor (4) abgibt.Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the energy store as a capacitor (C 1 ) is formed, which is the input side connected to a supply voltage (U vers ) and the output side, the holding voltage (U hold ) for the electromotive actuator ( 4 ). Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (C1) über eine, gleichzeitig zur Fehlererkennung nutzbare Leitung (14) mit der Spannungsversorgung (Uvers) verbunden ist und von dieser aufladbar ist.Apparatus according to claim 4, characterized in that the capacitor (C1) via a simultaneously usable for error detection line ( 14 ) is connected to the power supply (U vers ) and is chargeable by this. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator in einem Ausgangskreis, welcher diesen mit dem elektromotorischen Aktor (4) verbindet, einen Schalter (S1) aufweist, der bei einer Fehlererkennung geschlossen wird.Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the capacitor in an output circuit, which this with the electromotive actuator ( 4 ), a switch (S 1 ), which is closed in an error detection. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangskreis des Kondensators (C1) einen ersten Widerstand (R1) zur Begrenzung des Ladestroms des Kondensators (C1) und der Ausgangskreis einen zweiten Widerstand (R2) zur Begrenzung der Haltespannung (Uhalte) aufweist. Apparatus according to claim 4, 5 or 6, characterized in that an input circuit of the capacitor (C 1 ) has a first resistor (R 1 ) for limiting the charging current of the capacitor (C 1 ) and the output circuit, a second resistor (R 2 ) for limiting the holding voltage (U hold ). Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eingangskreis eine Diode (D1) dem ersten Widerstand (R1) vorgeschaltet ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that in the input circuit, a diode (D 1 ) is connected upstream of the first resistor (R 1 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (13) als Batterie ausgebildet ist.Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the energy store ( 13 ) is designed as a battery.
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