Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung von Kraftfahrzeugkomponenten insbesondere in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs mit einem zentralen, mit weiteren Fahrzeugkomponenten mittels eines ersten Bussystems kommunizierenden Zentralsteuergerät und zumindest einer mit diesem in Signalverbindung stehenden Aktoreinheit mit einem mechanischen Aktor enthaltend zumindest einen Elektromotor, einem Untersteuergerät mit einer den Aktor betreibenden Leistungselektronik und einer diesen steuernden Logikeinrichtung.

Vorrichtungen zur Betätigung von Kraftfahrzeugkomponenten, insbesondere Aktoreinheiten in einem Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen zur Betätigung zumindest einer Reibungskupplung, beispielsweise einer aus zwei Reibungskupplungen bestehenden Doppelkupplung eines Doppelkupplungsgetriebes und/oder Aktoreinheiten zur Betätigung eines Getriebes wie Doppelkupplungsgetriebes mit einer Wählaktoreinheit zur Auswahl eines zu betätigenden Ganges und einer Schaltaktoreinheit zur Schaltung eines ausgewählten Ganges sind beispielsweise aus der DE 10 2005 055 221 A1 bekannt. Hierbei werden die Aktoreinheiten jeweils vor Ort eingesetzt und mittels einer Vorortelektronik versehen, die die Aktoren, bestehend aus einem Elektromotor und einer auf den Anwendungsfall abgestimmten Betätigungsmechanik, mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt und die Lageregelung des Aktors vornimmt. Dabei werden die einzelnen Aktoreinheiten separat mit der Betriebsspannung versorgt und stehen über sogenannte Busleitungen mit einem Zentralsteuergerät in Signalverbindung.

Infolge von Sicherheitsanforderungen beispielsweise nach ASIL-C (Automotive Safety Integrity Level), die insbesondere für die Aktoreinheiten einer Doppelkupplung eines Doppelkupplungsgetriebes anzusetzen sind, wonach im Fehlerfall beide Reibungskupplungen zugleich kein Moment übertragen dürfen, müssen zumindest zwei Aktoreinheiten abhängig voneinander, beziehungsweise bei fehlender Kommunikation in einem sicheren Notbetrieb betreibbar sein. Ein Betrieb zumindest einer Aktoreinheit für eine Reibungskupplung muss daher eigensicher, selbstschützend, an raue Umgebungsbedingungen wie hohe Temperaturen, beispielsweise bis 125°C, angepasst sein und unabhängig von einer anderen Aktoreinheit oder dem Zentralsteuergerät erfolgen können. Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung bekannter Vorrichtungen zur

Betätigung von Kraftfahrzeugkomponenten insbesondere vor dem Hintergrund einer Erhöhung der Betriebssicherheit und Verringerung des Bauteilaufwands und Bauraumbedarfs.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Betätigung von Kraftfahrzeugkomponenten insbesondere in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs mit mehreren Steuergeräten, nämlich einem zentralen, mit weiteren Fahrzeugkomponenten mittels eines ersten Bussystems kommunizierenden Zentralsteuergerät und zumindest einer mit diesem in Signalverbindung stehenden Aktoreinheit mit einem mechanischen Aktor enthaltend zumindest einen Elektromotor, einem Untersteuergerät mit einer den Aktor betreibenden Leistungselektronik und einer diesen steuernden Logikeinrichtung gelöst, wobei die Aktoreinheit direkt mit einer Betriebsspannung versorgt wird, deren Betriebszustand mittels einer Steuerleitung gesteuert und mittels eines von dem ersten Bussystem getrennt betriebenen zweiten Bussystems mit einem Steuergerät verbunden ist.

Durch die beiden Komponenten, nämlich erstens die zumindest eine Aktoreinheit bezüglich ihres Betriebszustandes zu steuern, beispielsweise unabhängig von dem Betriebszustand des Zentralsteuergeräts ein- und auszuschalten und zweitens eine Kommunikation zum Austausch von Signalinformationen mittels eines separaten, von dem ersten Bussystem unabhängigen zweiten Bussystem zu führen, wird die Stabilität und die Sicherheit der Vorrichtung wesentlich erhöht. Beispielsweise kann eine Aktoreinheit bei entsprechendem mittels der Steuerleitung vorgegebenem Betriebszustand eigenständig arbeiten, selbst wenn das Zentralsteuergerät oder die Busverbindung zu diesem ausgefallen ist. Weiterhin wird das zweite Bussystem stabilisiert, indem es unabhängig vom ersten Bussystem, beispielsweise CAN (Car Area Network) arbeitet, so dass sich Störungen des ersten Bussystems nicht auf das zweite Bussystem, beispielweise ein separat (private) betriebenes CAN, über das aktorspezifische Daten zwischen dem Zentralsteuergerät und den Aktoreinheiten beziehungsweise zwischen den Aktoreinheiten ausgetauscht werden, auswirken. Das zweite Bussystem ist daher für das erste Bussystem nicht wahrnehmbar, Übertragungseinheiten wie Modems der beiden Bussysteme werden unabhängig voneinander von einer entsprechenden Treibersoftware des Zentralsteuergeräts betrieben, eine Schnittstelle kann lediglich über die Treibersoftware beziehungsweise Verwaltungssoftware des Zentralsteuergeräts geschaffen werden, so dass Daten der Aktoreinheiten auf dem ersten Bussystem und auf dem ersten Bussystem präsente Daten zur Steuerung der Aktoreinheiten auf dem zweiten Bussystem bereitgehalten werden können. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, zumindest zwei Gruppen von Aktoreinheiten vorzusehen, die jeweils mittels von einander getrennter zweiter Bussysteme miteinander und mit dem Zentralsteuergerät kommunizieren. Die Gruppen der Aktoreinheiten können dabei unterschiedliche Funktionseinheiten umfassen, beispielsweise kann in jeweils einer Gruppe eine von zwei eine Doppelkupplung bildenden Reibungskupplungen enthalten, so dass die Reibungskupplungen sicher über unabhängig voneinander vorgesehene Bussysteme mit dem Zentralsteuergerät und anderen Aktoreinheiten (über das Zentralsteuergerät) kommunizieren können.

Um die Anzahl der verwendeten Baueinheiten zu vermindern und dadurch eine kostengünstigere Vorrichtung vorschlagen zu können, kann in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung das Zentralsteuergerät in einer von mehreren Aktoreinheiten integriert sein. Eine derartige Aktoreinheit kann in demselben Gehäuse einen oder mehrere Aktoren enthalten, beispielsweise den Schalt- und/oder Wählaktor. Diese werden durch die entsprechenden, im Gehäuse vorgesehenen Steuer- und Logikeinrichtungen zu den Aktoreinheiten komplettiert. Weitere Aktoreinheiten sind über ein oder mehrere zweite Bussysteme kommunikativ an das Zentralsteuergerät mit den integrierten Aktoreinheiten und gegebenenfalls mit diesen kommunikativ gekoppelt. Beispielsweise können zwei abgekoppelte Aktoreinheiten für die Betätigung jeweils einer Reibungskupplung einer Doppelkupplung vorgesehen sein und über ein gemeinsames oder jeweils separates Bussystem an das Zentralsteuergerät kommunikativ angebunden sein.

Gemäß einer weiteren Variante mit in das Zentralsteuergerät integriertem oder integrierten Aktoreinheit(en) beziehungsweise einem in eine oder mehrere gemeinsam in einem Gehäuse aufgenommenen Aktoreinheiten integriertes Steuergerät kann vorgesehenen sein, dass zumindest einer der beiden Aktoren körperlich von dem Gehäuse getrennt und mittels einer Versorgungsleitung mit der im Gehäuse platzierten Leistungselektronik und mittels einer Steuerleitung mit der im Gehäuse platzierten Logikeinrichtung der zumindest einen Aktoreinheit verbunden ist. Eine Auftrennung von in das gemeinsame Gehäuse mit dem Zentralsteuergerät integrierten Aktoreinheiten in einen Steuerungs- und Logikteil und die abgetrennten Aktoren kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn für die gesamte Ausbildung vor Ort zu wenig Bauraum für das Gehäuse vorhanden ist, beispielsweise bei im Getriebe oder an diesem angeordneten Getriebeaktoren. Bei den vom Gehäuse abgesetzten Aktoren handelt es sich dabei bevorzugt um Aktoren, die beispielsweise einen geringeren Sicherheitsstandard erfüllen müssen beziehungsweise in naher Umgebung zu dem Gehäuse angeordnet werden können, so dass die vorzugsweise gepulste Betriebsspannung zur Versorgung und Lageregelung der Elektromotoren der Aktoren ohne großes Risiko über Leitungen zwischen Gehäuse und Aktoren übertragen werden kann. Unbeachtet dessen ist zumindest eine Aktoreinheit im Sinne der Erfindung mittels eines zweiten Bussystems mit dem Zentralsteuergerät kommunikativ verbunden, separat mit Betriebsspannung versorgt und mittels der Steuerleitung bezüglich ihres Betriebszustandes gesteuert.

Das Zentralsteuergerät als übergeordnetes Steuergerät kann über das gesamte Kraftfahrzeug hinweg Steuerungs- und Regelungsaufgaben übernehmen und deswegen mit einer Vielzahl von anderen Zwischensteuergeräten, die Steuerungseinflüsse auf weitere Funktionsbereiche wie Motorsteuerung, Lenkung, Bremsanlage, Verschlusssystem, Beleuchtung, Klimaanlage und dergleichen des Kraftfahrzeugs ausüben, über das erste Bussystem in Verbindung stehen. Weiterhin kann das Zentralsteuergerät zur longitudinalen Steuerung des Kraftfahrzeugs und/oder zur Steuerung eines Hybridantriebs mehrere untergeordnete Steuerungen, beispielsweise ein kombiniertes Kupplungs- und Getriebesteuergerät enthalten. In diesem Fall können beispielsweise hierfür vorgesehene Aktoreinheiten direkt über das zweite Bussystem an das Zentralsteuergerät kommunikativ angeordnet sein. In diesem Fall ergibt sich eine geeignete Schnittstelle zwischen dem herstellerseitig bereitgestellten Zentralsteuergerät und den lieferantenseitig bereitgestellten Aktoreinheiten.

Gemäß dem erfinderischen Gedanken kann insbesondere zur Vereinfachung des Zentralsteuergeräts zwischen dem Zentralsteuergerät und der zumindest einen Aktoreinheit ein Zwischensteuergerät vorgesehen sein, wobei das Zentralsteuergerät mittels des ersten Bussystems mit dem Zwischensteuergerät und das Zwischensteuergerät mittels zumindest eines zweiten Bussystems mit den Aktoreinheiten kommuniziert. Das Zwischensteuergerät tritt dabei bezüglich seiner Funktion der Kommunikation mit der zumindest einen Aktoreinheit über das zweite Bussystem an die Stelle des Zentralsteuergeräts und kann mit weiteren Zwischensteuergeräten, die andere Funktionsbereiche des Kraftfahrzeugs steuern, und/oder mit dem übergeordneten Zentralsteuergerät mittels des ersten Bussystems kommunizieren wie bereitgestellte Daten austauschen. In diesem Fall wird eine vorteilhafte Schnittstelle zwischen dem Hersteller des Kraftfahrzeuges und einem Lieferanten der zumindest einen Aktoreinheit bevorzugt zwischen dem Zentralsteuergerät und dem Zwischensteuergerät vorgesehen.

Die vorgesehenen Aktoreinheiten können Baueinheiten mit den zu betätigenden Komponenten wie Reibungskupplungen oder deren umgebenden Gehäusebauteilen bilden oder an diese angeflanscht sein. Weiterhin können Aktoreinheiten an einem Getriebe angeflanscht oder in dieses integriert sein. Hierbei kann eine Aktoreinheit eine Wählfunktion und eine Aktoreinheit eine Schaltfunktion des Getriebes ausüben.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zur Betätigung einer Doppelkupplung und eines Doppelkupplungsgetriebes mit vier eigenständigen Aktoreinheiten und einem Zentralsteuergerät,

Figur 2 ein Prinzipschaltbild einer der Vorrichtung der Figur 1 ähnlichen Vorrichtung mit vier eigenständigen Aktoreinheiten, einem Zentralsteuergerät und einem diesem nachgeschalteten, mit den Aktoreinheiten in Signalverbindung stehenden Zwischensteuergerät,

Figur 3 ein Prinzipschaltbild einer der Vorrichtung der Figuren 1 und 2 ähnlichen Vorrichtung mit zwei in ein Zwischensteuergerät integrierten Aktoreinheiten,

Figur 4 ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung nach Figur 4, bei dem in Abänderung zu diesem die Aktoren von dem Gehäuse abgekoppelt sind

und

Figur 5 ein Prinzipschaltbild einer den vorhergehenden Vorrichtungen ähnlichen

Vorrichtung mit zwei in das Zentralsteuergerät integrierten Aktoreinheiten mit abgesetzten Aktoren.

Figur 1 zeigt die Vorrichtung 1 zur Betätigung einer Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen und zur Betätigung, beispielsweise einer Wählfunktion und einer Schaltfunktion eines Doppelkupplungsgetriebes mittels der Aktoreinheiten 2, 3, 4, 5, die jeweils aus einem Aktor 6, 7, 8, 9 mit einem Elektromotor und einem auf die Anwendungssituation angepassten Betätigungssystem gebildet sind. Die Aktoren 6, 7, 8, 9 werden von Untersteuergeräten 10, 11 , 12, 13 gesteuert. Diese werden von den jeweils mittels einer eigenen Sicherung 15A bis 15D abgesicherten Versorgungsleitungen 14 und 16 mit Betriebsspannung versorgt und abhängig von der Steuerleitung 17 beispielsweise abhängig von einem Zündsignal oder Inbetriebssetzungssignal des Kraftfahrzeugs in Betrieb gesetzt. Die Aktoreinheiten 2, 3, 4, 5 bilden zwei gemischte Gruppen zur Betätigung einer Reibungskupplung und einem Getriebebetätigungselement, wobei die Gruppe mit den Aktoreinheiten 2, 3 die Schaltaktoreinheit und eine Kupplungsaktoreinheit und die Aktoreinheiten 4, 5 den Wählaktor und einen Kupplungsaktor bilden. Das Zentralsteuergerät 18 steht über das erste Bussystem 19 in Verbindung mit weiteren - nicht dargestellten Steuergeräten in Verbindung und tauscht relevante Daten aus. Die zentrale Recheneinheit 20 enthält die Steuer- und Überwachungssoftware und steht mit der Signalerfassungseinrichtung 21 zur Erfassung verschiedener Sensorsignale in Verbindung. Die Versorgung mit Betriebsspannung erfolgt über die Versorgungsleitungen 14, 16 analog zu den Aktoreinheiten 2, 3, 4, 5 mit einer entsprechenden Aktivierung und Abschaltung über die Steuerleitung 17. Von der Recheneinheit 20 wird im Weiteren der Sicherheitsmonitor 22 kontrolliert.

Unabhängig von dem ersten Bussystem 19 ist zwischen den Aktoreinheiten 2, 3 beziehungsweise 4, 5 jeweils ein zweites Bussystem 23, 24 aktiv, das zwischen den Recheneinheiten 20 des Zentralsteuergeräts 18 und den Recheneinheiten 25 Daten austauscht. Die zentrale Recheneinheit 20 kann dabei als kommunikative Schnittstelle zwischen den Bussystemen 19, 23, 24 dienen, wobei eine direkte Kommunikation zwischen den Bussystemen 19, 23, 24 nicht vorgesehen ist.

Die Untersteuergeräte 10, 11 , 12, 13 sind mit dem Bussystem 23 beziehungsweise 24, den Recheneinheiten 25 mit der integrierten Logikeinrichtung 26, der Leistungselektronik 27, der Filtereinrichtung 28 und dem Sicherheitsmonitor 29 im Wesentlichen identisch ausgebildet.

Figur 2 zeigt im Unterschied zu der Vorrichtung 1 der Figur 1 die Vorrichtung 1a mit dem im Wesentlichen bezüglich der Vorrichtung 1 unspezifischen, übergeordneten Zentralsteuergerät 18a und dem Zwischensteuergerät 30, das die spezifischen Funktionen bezüglich der Aktoreinheiten 2a, 3a, 4a, 5a entsprechend dem Zentralsteuergerät 18 der Figur 1 abbildet. Das Zwischensteuergerät ist mittels des ersten Bussystems 19a mit dem Zentralsteuergerät 18a verbunden. Dementsprechend sind die zweiten Bussysteme 23a, 24a zwischen den Aktoreinheiten 2a, 3a beziehungsweise 4a, 5a und dem Zwischensteuergerät 30 wirksam.

Im Unterschied zu der Vorrichtung 1a der Figur 2 ist die Vorrichtung 1b der Figur 3 mit dem Zwischensteuergerät 30a versehen, das die Aktoreinheiten 2b, 4b zur Steuerung des Getriebes in einer einzigen Baueinheit aufnimmt, so dass das zweite Bussystem 24b lediglich zwischen den beiden eigensicheren Aktoreinheiten 3b, 5b und dem Zwischensteuergerät 30a vorgesehen ist. Die Aktoreinheiten 3b, 5b dienen jeweils der sicherheitskritischen Steuerung einer Reibungskupplung einer Doppelkupplung. Die Leistungselektronik 27b und Logikeinrich- tung 26b der beiden Aktoreinheiten 2b, 4b ist in dem Zwischensteuergerät 30a integriert, das über das erste Bussystem 19b kommunikativ mit dem Zentralsteuergerät 18b verbunden ist.

Figur 4 zeigt in der Vorrichtung 1c eine Variante der Vorrichtung 1 b der Figur 3 mit dem Unterschied, dass die Aktoren 6c, 8c der Aktoreinheiten 2c, 4c räumlich von dem Zwischensteuergerät 30b getrennt sind. Die Betriebsspannung der Aktoren 6c, 8c mit der Wegsensorik 31 wie Hall-Sensoren der in diesen enthaltenen Elektromotoren zu deren Kommutation und Lageregelung der Betätigungsmechanik wird von der Leistungselektronik 27c über die Leitungen 32 auf die Elektromotoren übertragen.

Figur 5 zeigt die gegenüber den Vorrichtungen 1b und 1c der Figuren 3 und 4 ohne Zwischensteuergerät ausgebildete Vorrichtung 1d, bei der die Leistungselektronik 27d der Aktoreinheiten 2d, 4d in dem Zentralsteuergerät 18d angeordnet ist. Die Aktoren 6d, 8d sind entsprechend den Aktoren 6c, 8c der Figur 4 von dem Gehäuse des Zentralsteuergeräts 18d abgesetzt und mittels der Leitungen 32 jeweils mit der zugehörigen Leistungselektronik 27d verbunden. Die eigensicher ausgeführten und mittels des zweiten Bussystems 24d mit dem Zentralsteuergerät kommunikativ verbundenen Aktoreinheiten 3d, 5d sind entsprechend den Aktoreinheiten 3, 5 der Figur 1 ausgebildet.

Bezuqszeichenliste

Vorrichtung

a Vorrichtung

b Vorrichtung

c Vorrichtung

d Vorrichtung

Aktoreinheit

a Aktoreinheit

b Aktoreinheit

c Aktoreinheit

d Aktoreinheit

Aktoreinheit

a Aktoreinheit

b Aktoreinheit

d Aktoreinheit

Aktoreinheit

a Aktoreinheit

b Aktoreinheit

c Aktoreinheit

d Aktoreinheit

Aktoreinheit

a Aktoreinheit

b Aktoreinheit

d Aktoreinheit

Aktor

c Aktor

d Aktor

Aktor

Aktor

c Aktor

d Aktor

Aktor

Untersteuergerät

Untersteuergerät Untersteuergerät

Untersteuergerät

Versorgungsleitung Sicherung

Versorgungsleitung Steuerleitung

Zentralsteuergeräta Zentralsteuergerätb Zentralsteuergerätd Zentralsteuergerät

Bussystem

a Bussystem

b Bussystem

Recheneinheit

Signalerfassungseinrichtung Sicherheitsmonitor

Bussystem

a Bussystem

Bussystem

a Bussystem

b Bussystem

d Bussystem

Recheneinheit

Logikeinrichtungb Logikeinrichtung

Leistungselektronikb Leistungselektronikc Leistungselektronikd Leistungselektronik

Filtereinrichtung

Sicherheitsmonitor Zwischensteuergeräta Zwischensteuergerätb Zwischensteuergerät

Wegsensorik

Leitung