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Title:
DEVICE FOR ACTIVELY SELF-RETAINING AN ELECTROMOTIVE ACTUATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/185055
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for actively self-retaining an electromotive actuator (4), preferably for a clutch actuation system (1), said actuator (4) remaining immobile when a holding voltage is applied. In a device in which the clutch is reliably prevented from engaging or disengaging, an energy store (13) supplying the holding voltage is connected to at least one motor phase (U, V, W) of the electromotive actuator (4).

Inventors:
BIEGERT PETER (DE)
Application Number:
DE2015/200330
Publication Date:
December 10, 2015
Filing Date:
June 01, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16D48/06; F16D27/00
Domestic Patent References:
WO2012113386A22012-08-30
WO2007054051A22007-05-18
Foreign References:
DE102006051287A12008-04-30
US20120318592A12012-12-20
DE102011010512A12011-08-18
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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.

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 U ver s bereitstellt. Der mit der Versorgungsspannung U ver s 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 R 2 und einem Schalter Si bestückt und stellt die im Fehlerfall an dem elektromotorischen Aktor 4 anzulegende Haltespannung U ha ite zur Verfügung. Der Ladestrom des Kondensators Ci wird über den ersten Widerstand Ri und die Haltespannung U ha ite über den zweiten Widerstand R 2 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 U ha ite 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

R 2 Widerstand

Di Diode

Si Schalter




 
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