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Title:
ACTUATOR ARRANGEMENT FOR CONTROLLING A CLUTCH IN A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/192659
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an actuator arrangement for controlling a clutch in a motor vehicle, comprising an actuator connected to a supply voltage (UB) for actuating the clutch. In an actuator arrangement which prevents comfort-reducing operating states of the vehicle, an energy store (8) is connected to the actuator in order to maintain the actuator function in the event of a voltage drop at the supply voltage (UB).

Inventors:
KNEISSLER, Markus (Hindenburgstraße 30, Bühlertal, 77830, DE)
Application Number:
DE2019/100299
Publication Date:
October 10, 2019
Filing Date:
April 02, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
B60R16/03
Foreign References:
US20070251793A12007-11-01
DE102007024404A12008-11-27
DE102006051287A12008-04-30
FR3043961A12017-05-26
DE102004037708A12005-03-10
DE102011003605A12012-08-09
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Aktoranordnung zur Ansteuerung einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen mit einer Versorgungsspannung (UB) verbundenen Aktor zur Betätigung der Kupplung (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeicher (8) mit dem Aktor zur Aufrechterhal tung der Aktorfunktion bei einem Spannungsabfall an der Versorgungsspannung (UB) verbun den ist.

2. Aktoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (8) in ein Gehäuse der Aktoranordnung (1 , 10) integriert ist.

3. Aktoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ener giespeicher (8) Energie für eine mindestens einmalige Betätigung der Kupplung (5) gespei chert ist.

4. Aktoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ener giespeicher (8) Energie für genau eine einmalige Betätigung der Kupplung (5) gespeichert ist.

5. Aktoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass der Energiespeicher (8) in einem Steuergerät (2) zwischen eine Polungsschutzein heit (6) zum Abkoppeln der Versorgungsspannung (UB) und einer Motorelektronik (7), beste hend aus einer Ansteuerung des Elektromotors (3) sowie einer Logikeinheit (8) mit einer inter nen Stromversorgung, geschaltet ist.

6. Aktoranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Energiespeicher (8) in einer Steuereinheit des Elektromotors (3) an geordnet ist.

7. Aktoranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Energiespeicher (8) als elektrischer Speicher, vorzugsweise als Batte rie oder Kondensator ausgebildet ist.

8. Aktoranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (8) als mechanischer Speicher ausgebil det ist.

9. Aktoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Speicher durch Federn gebildet ist.

10. Aktoranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Energiespeicher (8) mit mindestens einem Aktor-internen Sensor zur Aufrechterhaltung der Sensorfunktion bei einem Spannungsabfall der Versorgungsspannung (UB) verbunden ist.

Description:
Aktoranordnunq zur Ansteuerunq einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Aktoranordnung zur Ansteuerung einer Kupplung in einem Kraft fahrzeug, umfassend einen mit einer Versorgungsspannung verbundenen Aktors zur Betäti gung der Kupplung.

In Kupplungsbetätigungssystemen, welche einen Aktor zum Antrieb der Kupplung umfassen, ist der Aktor mit der Fahrzeugbatterie zur Energieversorgung verbunden. Es kann auftreten, dass die Spannung der Fahrzeugbatterie abfällt, so dass die Kupplung nicht mehr betätigt werden kann. Für eine sogenannte„Normally open“-Kupplung, welche im unbetätigten Zu stand immer geöffnet ist, oder für ein selbsthaltendes System, wird insbesondere immer dann eine kritische Situation hervorrufen, wenn sich beispielsweise das Fahrzeug in einem Segel vorgang befindet. Segeln bedeutet dabei, dass der Verbrennungsmotor bei geöffneter Kupp lung in einem Leerlaufmodus betrieben wird oder gar abgeschaltet ist. Da bei gestörter Batte riespannung die„normally open“-Kupplung oder das selbsthaltende System nicht mehr ge schlossen werden kann, kann auch der Verbrennungsmotor nach Abschluss des Segelvor ganges nicht wieder gestartet werden, indem der Aktor die Kupplung betätigt und somit den Verbrennungsmotor anschleppt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aktoranordnung zur Ansteuerung einer Kupp lung anzugeben, bei welcher sicherheitskritische Situationen beim Ausfall einer Versorgungs spannung des Kraftfahrzeuges verhindert werden.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Energiespeicher mit dem Aktor zur Aufrechterhaltung der Aktorfunktion bei einem Spannungsabfall an der Versorgungsspannung verbunden ist. Dadurch wird gewährleistet, dass immer ein Backup vorhanden ist, welches bei Abfall der Spannung an der Fahrzeugbatterie eine Spannung bereitstellt, so dass die Kupp lung weiter betrieben werden kann. Dies ist insbesondere für Segelvorgänge des Fahrzeuges von Bedeutung, wo bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor dieser durch Schließen der Kupplung wieder gestartet werden muss.

Vorteilhafterweise ist der Energiespeicher in ein Gehäuse der Aktoranordnung integriert.

Dadurch wird kein zusätzlicher Bauraum im Fahrzeug benötigt, was zu einem platzsparenden Einsatz des Energiespeichers führt. In einer Ausgestaltung ist in dem Energiespeicher Energie für eine mindestens einmalige Be tätigung der Kupplung gespeichert. Dies ermöglicht eine relativ kleine Ausgestaltung des Energiespeichers, weshalb er insbesondere in dem Gehäuse der Aktoranordnung positionier bar ist. Darüber hinaus ist gewährleistet, dass der Verbrennungsmotor nach Abschluss des Segelvorganges wieder gestartet werden kann.

In einer Variante ist der Energiespeicher im Steuergerät des Aktors zwischen einer Polungs schutzeinheit zum Abkoppeln der Versorgungsspannung und einer Motorelektronik, beste hend aus einer Ansteuerung eines Elektromotors sowie einer Logikeinheit mit einer internen Stromversorgung, geschaltet. Die Polungsschutzeinheit, welche insbesondere einen MOS- FET oder einen anderen Leistungselektronik-Transistor umfasst, kann im Falle eines Span nungsabfalls die Verbindung der Versorgungsspannung zur Motorelektronik trennen und den Energiespeicher an die interne Stromversorgung ankoppeln. Die Polschutzschaltung ist in der Regel aus Gründen des Bauteileschutzes im Steuergerät bereits vorhanden.

In einer Ausführungsform ist der Energiespeicher in einer Steuereinheit des Elektromotors an geordnet. Dadurch wird der von dem Energiespeicher beanspruchte Bauraum weiter redu ziert, da weder Steckkontakte noch ein eigenes Gehäuse nötig sind.

In einer Weiterbildung ist der Energiespeicher als elektrischer Speicher ausgebildet. Als sol cher elektrischer Speicher können an sich bekannte, käuflich zu erwerbende Energiespeicher eingesetzt werden.

Vorteilhafterweise umfasst der elektrische Energiespeicher eine Batterie oder einen Konden sator. Die Batterie kann beispielsweise wieder aufladbar sein. Als Kondensator können käuf lich erwerbliche Kondensatoren wie Gold-Cap oder Super-Cap verwendet werden, die aus der Consumer Electronic bekannt sind. Somit sind keine zusätzlichen Aufwendungen zur Herstel lung eines Energiespeichers speziell für ein Kraftfahrzeug notwendig.

In einer Alternative ist der Energiespeicher als mechanischer Speicher ausgebildet. Ein sol cher mechanischer Speicher kann jederzeit in seine Ausgangsposition zurückgebracht wer den, wodurch wieder neue Energie in diesem gespeichert ist. Der mechanische Speicher steht für eine weitere Verwendung zur Verfügung, so dass ein Austausch des mechanischen Spei chers nach einer Inanspruchnahme der in diesem Speicher gespeicherten Energie nicht not wendig ist. Vorteilhafterweise ist der mechanische Speicher durch Federn gebildet. Solche aus Federn gebildete mechanische Speicher sind sehr kostengünstig und platzsparend.

In einer Variante ist der Energiespeicher mit mindestens einem Aktor-internen Sensor zur Auf rechterhaltung der Sensorfunktion bei einem Spannungsabfall der Versorgungsspannung ver bunden. Ein solcher Aktor-interner Sensor kann beispielsweise ein Multiturn-Sensor sein, der die Positionen des Elektromotors misst, um daraus auf die Position des Aktors und somit die Position der von dem Aktor betätigten Kupplung zu schließen.

In einer Ausführungsform wird als Kupplung eine„normally open“- Kupplung verwendet.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein selbsthaltendes System verwendet, wobei die Kupplung mechanisch„normally closed“ sein kann, der Aktor jedoch im Falle eines Span nungsabfalls die Position des Ausrücksystems annähernd beibehält und dadurch ein Schlie ßen der Kupplung verhindert.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aktoranordnung,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aktoranordnung.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aktoranordnung darge stellt. Die Aktoranordnung 1 umfasst dabei ein Steuergerät 2, welches mit einem Elektromotor 3 verbunden ist, der über eine Getriebeanordnung 4 eine„normally open“- Kupplung 5 an treibt. In dem Steuergerät 2 ist eine Polschutzeinheit 6 angeordnet, die mit einer eine Versor gungsspannung UB liefernden Fahrzeugbatterie verbunden ist. Die Polschutzeinheit 6 ist mit einer Motorelektronik 7 zum Antreiben des Elektromotors 3 gekoppelt. Zwischen der Pol schutzeinheit 6 und der Motorelektronik 7 ist, parallel zu diesen, ein Energiespeicher 8 ange ordnet, der als externes Gerät in der Aktoranordnung 1 positioniert ist und über Leitungen 9 mit dem Steuergerät 2 verbunden ist. Auf der Seite des Energiespeichers 8 kann eine nicht weiter dargestellte Spannungsregelung ausgebildet sein. In Fig. 2 ist eine Aktoranordnung 10 dargestellt, bei welcher der Energiespeicher 8 in dem Steuergerät 2 direkt zwischen die Polschutzeinheit 6 und die Motorelektronik 7 geschaltet ist. Dies stellt eine besonders platzsparende Anordnung für den Energiespeicher 8 dar, da die Ak toranordnung 10 besonders klein ausgebildet werden kann. Im vorliegenden Fall ist der Ener- giespeicher 8 als elektrischer Speicher ausgebildet, der als wieder aufladbare Batterie oder als Kondensator realisiert werden kann. Bei der Realisierung als Kondensator können die für die Comsumer-Industrie geläufigen Kondensatoren Super-Cap oder Gold-Cap eingesetzt werden. Dieser Energiespeicher 8 kann gleichzeitig zur Versorgung von in der Aktoranordnung 1 , 10 enthaltenen und nicht weiter dargestellten intelligenten Sensoren, wie Multiturnsensoren zur Bestimmung der Position des Elektromotors 3, genutzt werden. Wichtige Messergebnisse können dabei ohne Verwendung externer Energie in den Sensoren gespeichert werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung für Bewegungssensoren, die den Aktorweg messen und wel- che bei einem Spannungsabfall die Information über die absolute Position des Aktors verlie ren, wodurch es zu einer fehlerhaften Ansteuerung der Kupplung kommen kann.

Gleichzeitig kann auch ein in der Motorelektronik 7 enthaltener Prozessor mit Energie versorgt werden, wenn die Versorgungsspannung UB abfällt. Auch Zähler, welche die Abschaltzeit des Verbrennungsmotors messen, können mit einer Energie des Energiespeichers 8 versorgt werden.

Bezugszeichenliste 1 Aktoranordnung

2 Steuergerät

3 Elektromotor

4 Getriebeanordnung

5 Kupplung

6 Polschutzeinheit

7 Motorelektronik

8 Energiespeicher

9 Leitung

10 Aktoranordnung