WO2015185055A1 - Vorrichtung zur aktiven selbsthaltung eines elektromotorischen aktors - Google Patents

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Definitions

  • 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.
  • hydrostatically actuated dual clutch systems which have two hydrostatic stretches.
  • the hydrostatic sections serve for the direct actuation of partial clutches of the double clutch and each connect a Kupplungs technicallyzylin- with a 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 slowly to prevent a torque jump in the drive train.
  • the time is given to respond to the error of the electromagnetic actuator.
  • the energy store is arranged between a, the electromotive actuator-driving control unit and the electromotive actuator.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the capacitor in an output circuit, which connects this with the electromotive actuator, a switch which is closed when an error detection.
  • 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.
  • 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.
  • a diode is connected upstream of the first resistor in the input circuit.
  • the energy store is designed as a battery.
  • the energy storage can be designed as a capacitor or a battery.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a clutch actuation system in a motor vehicle
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the device according to the invention for active
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the device according to the invention for active
  • Fig. 4 shows an embodiment of a circuit of the capacitor designed as
  • the clutch actuation system 1 shows a schematic diagram of a clutch actuation system in a motor vehicle, as used, for example, in hydrostatic dual-clutch transmissions.
  • the clutch actuation system 1 comprises a control unit 2, which activates a electromotive actuator 4 designed as an electric motor via a power circuit 3.
  • This electromotive actuator 4 is guided via a gear 5 to a piston 6 of a master cylinder 7, wherein the transmission 5 converts the rotational movement of the electromotive actuator 4 into a linear movement of the piston 6.
  • the master cylinder 7 is connected via a hydraulic path 8 with a slave cylinder 9, wherein the piston 6 of the Donor cylinder 7 presses a hydraulic fluid via the hydraulic path 8 in the slave cylinder 9, where one of the slave cylinder 9 encompassed further piston 10 is moved and the clutch 1 1 actuated.
  • a first embodiment of an inventive device for active latching of the electromotive actuator 4 is shown.
  • the control unit 2 comprises the power circuit 3 of the electromotive actuator 4 of which the three motor phases U, V, W branch off and attack a stator 12 of the electromotive actuator 4.
  • an energy storage device 13 is arranged as a device for active latching of the electromotive actuator 4.
  • FIG. 3 An alternative of the arrangement of the energy accumulator 13 is shown in FIG. 3, wherein this energy accumulator 13 is part of the electromotive actuator 4 itself and is designed there as an 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 has to have a large capacity, which is arranged near the stator 12 of the electromotive actuator 4 and be connected to at least one of the motor phases U, V, W.
  • the capacitor Ci is connected via a dedicated line 14 directly to the control unit 2, wherein the control unit 2 provides the supply voltage U ver s.
  • the connected to the supply voltage U s ver capacitor Ci has an input circuit in which a diode D- ⁇ and a first resistor Ri connected.
  • the output circuit of the capacitor Ci is equipped with a second resistor R 2 and a switch Si and is to be applied in the event of a fault on the electric motor actuator 4 holding voltage U ha ite available.
  • the charging current of the capacitor Ci is limited via the first resistor Ri and the holding voltage U ha ite via the second resistor R 2 .
  • the diode D- ⁇ ensures at a short to ground for the prevention of backflow of the current from the input circuit of the capacitor Ci to the supply side.
  • the capacitor Ci is normally constantly charged via the line 14 from the controller 2. However, if no voltage is detected on this line 14, which can be caused by a cable break or a short circuit of the motor phases, this is evaluated as an error signal and the switch Si closed, whereby the holding voltage U ha ite on the motor phases U, V, W is switched , Alternatively, the capacitor charges through an interconnection with the motor phases U, V, W, where it decreases in movement of the electromotive actuator 4 energy.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors (4), vorzugsweise für ein Kupplungsbetätigungssystem (1), 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 (13) mit mindestens einer Motorphase (U, V, W) des elektromotorischen Aktors (4) verbunden.

Description

Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors, vorzugsweise für ein Kupplungsbetätigungssystem, welcher bei einem Anlegen einer Haltespannung bewegungslos bleibt.
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 Kupplungsnehmerzylin- der 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.
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.
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.
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. Damit wird auch weiteren Komponenten im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges die Zeit gegeben, auf den Fehler des elektromagnetischen Aktors zu reagieren.
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.
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 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 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 dedizier- ten 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.
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. Um bei einem Massesch luss ein Rückfließen eines Stromes von dem Kondensator auf die Versorgungsseite zu unterbinden, ist in dem Eingangskreis eine Diode dem ersten Widerstand vorgeschaltet.
In einer Ausgestaltung ist der Energiespeicher als Batterie ausgebildet. Somit kann je nach Einsatzfall der Energiespeicher als Kondensator oder als Batterie ausgebildet werden.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Kupplungsbetätigungssystems in einem Kraftfahrzeug,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur aktiven
Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur aktiven
Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Beschaltung des als Kondensator ausgebildeten
Energiespeichers.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Fig. 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 1 1 betätigt.
In Fig. 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.
Eine Alternative der Anordnung des Energiespeichers 13 ist in Fig. 3 dargestellt, wobei dieser Energiespeicher 13 Bestandteil des elektromotorischen Aktors 4 selbst ist und dort als Ein- gangsbeschaltung 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.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist der Kondensator Ci 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 Ci weist einen Eingangskreis auf, in welchem eine Diode D-ι und ein erster Widerstand Ri geschaltet sind. Der Ausgangskreis des Kondensators Ci ist mit einem zweiten Widerstand R2 und einem Schalter Si bestückt und stellt die im Fehlerfall an dem elektromotorischen Aktor 4 anzulegende Haltespannung Uhaite zur Verfügung. Der Ladestrom des Kondensators Ci wird über den ersten Widerstand Ri und die Haltespannung Uhaite über den zweiten Widerstand R2 begrenzt. Die Diode D-ι sorgt bei einem Masseschluss für die Unterbindung eines Rückflusses des Stromes vom Eingangskreis des Kondensators Ci auf die Versorgungsseite.
Der Kondensator Ci 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 Si geschlossen, wodurch die Haltespannung Uhaite auf die Motorphasen U,V, W geschaltet wird. 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.
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.
Bezuqszeichenliste
1 Kupplungsbetätigungssystem
Steuergerät
Leistungsschaltung
Elektromotorischer Aktor
Getriebe
6 Kolben
7 Geberzylinder
8 Hydraulische Strecke
9 Nehmerzylinder
10 Kolben
1 1 Kupplung
12 Stator
13 Energiespeicher
14 Leitung
Ci Kondensator
R-i Widerstand
R2 Widerstand
Di Diode
Si Schalter

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur aktiven Selbsthaltung eines elektromotorischen Aktors, vorzugsweise für ein Kupplungsbetatigungssystem, welcher bei einem Anlegen einer Haltespannung (Uhaite) bewegungslos bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein, die Haltespannung (Uhaite) bereitstellender Energiespeicher (1 3) mit mindestens einer Motorphase (U , V, W) des elektromotorischen Aktors (4) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (1 3) zwischen einem, den elektromotorischen Aktor (4) ansteuernden Steuergerät (2) und dem elektromotorischen Aktor (4) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (1 3) innerhalb des elektromotorischen Aktors (4) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher als Kondensator (Ci ) ausgebildet ist, welcher eingangsseitig mit einer Versorgungsspannung (Uvers) verbunden ist und ausgangsseitig die Haltespannung (Uhaite) für den elektromotorischen Aktor (4) abgibt.
5. 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.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator in einem Ausgangskreis, welcher diesen mit dem elektromotorischen Aktor (4) verbindet, einen Schalter (Si ) aufweist, der bei einer Fehlererkennung geschlossen wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangskreis des Kondensators (Ci ) einen ersten Widerstand (R-i ) zur Begrenzung des Ladestroms des Kondensators (Ci ) und der Ausgangskreis einen zweiten Widerstand (R2) zur Begrenzung der Haltespannung (Uhaite) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eingangskreis eine Diode (D^ dem ersten Widerstand (Ri) vorgeschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (13) als Batterie ausgebildet ist.
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