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WO2011127890A1 - Vorrichtung zur betätigung von kraftfahrzeugkomponenten - Google Patents

Vorrichtung zur betätigung von kraftfahrzeugkomponenten Download PDF

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Publication number
WO2011127890A1
WO2011127890A1 PCT/DE2011/000331 DE2011000331W WO2011127890A1 WO 2011127890 A1 WO2011127890 A1 WO 2011127890A1 DE 2011000331 W DE2011000331 W DE 2011000331W WO 2011127890 A1 WO2011127890 A1 WO 2011127890A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuator
control unit
unit
bus system
central control
Prior art date
Application number
PCT/DE2011/000331
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Zimmermann
Matthias Gramann
Martin Rapp
Jürgen GERHART
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg filed Critical Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority to DE112011101301T priority Critical patent/DE112011101301A5/de
Publication of WO2011127890A1 publication Critical patent/WO2011127890A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/0003—Arrangement or mounting of elements of the control apparatus, e.g. valve assemblies or snapfittings of valves; Arrangements of the control unit on or in the transmission gearbox
    • F16H61/0006—Electronic control units for transmission control, e.g. connectors, casings or circuit boards
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/12—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe ; Circumventing or fixing failures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors , actuators or related electrical control means  therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/68—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings
    • F16H61/684—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive
    • F16H61/688—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive with two inputs, e.g. selection of one of two torque-flow paths by clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/12—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe ; Circumventing or fixing failures
    • F16H2061/1256—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe ; Circumventing or fixing failures characterised by the parts or units where malfunctioning was assumed or detected
    • F16H2061/126—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe ; Circumventing or fixing failures characterised by the parts or units where malfunctioning was assumed or detected the failing part is the controller
    • F16H2061/1268—Electric parts of the controller, e.g. a defect solenoid, wiring or microprocessor

Definitions

  • the invention relates to a device for actuating motor vehicle components, in particular in a drive train of the motor vehicle, having a central control device communicating with further vehicle components by means of a first bus system and at least one actuator unit in signal communication with a mechanical actuator comprising at least one electric motor, a sub-control device with a the actuator operating power electronics and a controlling this logic device.
  • Devices for actuating motor vehicle components for actuating at least one friction clutch, for example a dual clutch of a dual-clutch transmission consisting of two friction clutches and / or actuator units for actuating a transmission such as a dual-clutch transmission with a selection actuator unit for selecting a gear to be actuated and a shift actuator unit for switching a selected gear are known for example from DE 10 2005 055 221 A1.
  • the actuator units are each used locally and provided by means of a local electronics, which acts on the actuators, consisting of an electric motor and an adapted to the application actuation mechanism, with a supply voltage and makes the position control of the actuator.
  • the individual actuator units are supplied separately with the operating voltage and are connected via so-called bus lines with a central control unit in signal connection.
  • ASIL-C Automatic Safety Integrity Level
  • ASIL-C Automatic Safety Integrity Level
  • An operation of at least one actuator unit for a friction clutch must therefore be intrinsically safe, self-protecting, adapted to harsh ambient conditions such as high temperatures, for example up to 125 ° C, and can be done independently of another actuator unit or the central control unit.
  • the object of the invention is the advantageous development of known devices for
  • a device for actuating motor vehicle components in particular in a drive train of the motor vehicle having a plurality of control devices, namely a central control device communicating with further vehicle components by means of a first bus system and at least one actuator unit in signal communication with a mechanical actuator comprising at least one electric motor , an understeer device having a power electronics operating the actuator and a logic device controlling this, the actuator unit being supplied directly with an operating voltage whose operating state is controlled by a control line and connected to a control device by means of a second bus system operated separately from the first bus system.
  • the stability and safety of the device is substantially increased.
  • an actuator unit can operate independently with a corresponding operating state given by the control line, even if the central control unit or the bus connection to it has failed.
  • the second bus system is stabilized by operating independently of the first bus system, for example CAN (Car Area Network), so that disturbances of the first bus system do not affect the second bus system, for example a separate (private) operated CAN, via the actuator-specific data between the central control unit and the actuator units or between the actuator units are exchanged, affect.
  • the second bus system is therefore imperceptible to the first bus system, transmission units such as modems of the two bus systems are operated independently of each other by a corresponding driver software of the central control unit, an interface can only be created via the driver software or management software of the central control unit, so that data of the actuator units on the first bus system and present on the first bus system data for controlling the actuator units can be kept on the second bus system.
  • CAN Car Area Network
  • the groups of actuator units may comprise different functional units, for example, in each case one of two double clutches forming friction clutches so that the friction clutches can communicate securely via independently provided bus systems with the central control unit and other actuator units (via the central control unit).
  • the central control unit can be integrated in one of a plurality of actuator units.
  • Such an actuator unit may contain one or more actuators in the same housing, for example the switching and / or dialing actuator. These are completed by the corresponding, provided in the housing control and logic devices to the actuator units.
  • Further actuator units are communicatively coupled via one or more second bus systems to the central control unit with the integrated actuator units and optionally communicatively with them.
  • two decoupled actuator units for the actuation of a respective friction clutch of a dual clutch may be provided and communicatively connected via a common or separate bus system to the central control unit.
  • actuator units integrated control unit can be provided that at least one of the two actuators physically separated from the housing and by means of a supply line with the Power electronics placed in the housing and connected by means of a control line to the logic device of the at least one actuator unit placed in the housing.
  • a separation of integrated into the common housing with the central control unit actuator units in a control and logic part and the separated actuators may be particularly advantageous if there is too little space for the housing for the entire training locally, for example, in the transmission or at this arranged gear actuators.
  • the actuators remote from the housing are preferably actuators which, for example, have to meet a lower safety standard or can be arranged in close proximity to the housing, so that the preferably pulsed operating voltage for the supply and position control of the Electric motors of the actuators without great risk can be transmitted via lines between the housing and actuators.
  • at least one actuator unit in the sense of the invention is communicatively connected to the central control unit by means of a second bus system, supplied separately with operating voltage and controlled with respect to its operating state by means of the control line.
  • the central control unit as a higher-level control unit can take over the entire motor vehicle control and control tasks and therefore with a variety of other intermediate control devices that exert control influences on other functional areas such as engine control, steering, brake system, closure system, lighting, air conditioning and the like of the motor vehicle, over first bus system in connection.
  • the central control unit for longitudinal control of the motor vehicle and / or for controlling a hybrid drive may include a plurality of subordinate controls, for example, a combined clutch and transmission control unit.
  • actuator units provided for this purpose can be arranged communicatively directly via the second bus system to the central control unit.
  • a suitable interface results between the central control unit provided by the manufacturer and the actuator units provided by the supplier.
  • an intermediate control device can be provided in particular for simplifying the central control unit between the central control unit and the at least one actuator unit, wherein the central control unit communicates with the intermediate control unit and the intermediate control unit by means of the first bus system with the actuator units by means of at least one second bus system.
  • the intermediate control unit takes the place of the central control unit via the second bus system and can communicate with further intermediate control units controlling other functional areas of the motor vehicle and / or with the higher-level central control unit by means of the first bus system as provided Exchange data.
  • an advantageous interface between the manufacturer of the motor vehicle and a supplier of the at least one actuator unit is preferably provided between the central control unit and the intermediate control unit.
  • the proposed actuator units can form assemblies with the components to be actuated, such as friction clutches or their surrounding housing components, or be flanged to them. Furthermore, actuator units can be flanged to a transmission or be integrated in this. In this case, an actuator unit can exercise a selection function and an actuator unit a switching function of the transmission.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device for actuating a dual clutch and a dual-clutch transmission with four independent actuator units and a central control unit
  • FIG. 2 shows a block diagram of a device similar to the device of FIG. 1 with four independent actuator units, a central control unit and an intermediate control unit connected downstream of it and in signal communication with the actuator units,
  • FIG. 3 shows a block diagram of a device similar to the device of FIGS. 1 and 2 with two actuator units integrated in an intermediate control unit,
  • Figure 4 is a schematic diagram of a device according to Figure 4, in which, in contrast to this, the actuators are decoupled from the housing
  • Figure 5 is a schematic diagram of a similar to the previous devices
  • Figure 1 shows the device 1 for actuating a dual clutch with two friction clutches and for actuating, for example, a selection function and a switching function of a dual clutch transmission by means of the actuator units 2, 3, 4, 5, each consisting of an actuator 6, 7, 8, 9 with a Electric motor and adapted to the application situation actuation system are formed.
  • the actuators 6, 7, 8, 9 are controlled by sub-controllers 10, 11, 12, 13. These are supplied with operating voltage by the supply lines 14 and 16, which are each protected by their own fuse 15A to 15D, and are operated depending on the control line 17, for example, depending on an ignition signal or startup signal of the motor vehicle.
  • the actuator units 2, 3, 4, 5 form two mixed groups for actuating a friction clutch and a transmission actuating element, wherein the group with the actuator units 2, 3 the switching actuator unit and a clutch actuator unit and the actuator units 4, 5 form the selection actuator and a clutch actuator.
  • the central control unit 18 is connected via the first bus system 19 in connection with other - not shown control devices in connection and exchanges relevant data.
  • the central processing unit 20 contains the control and monitoring software and communicates with the signal detection device 21 for detecting various sensor signals.
  • the supply of operating voltage via the supply lines 14, 16 analogous to the actuator units 2, 3, 4, 5 with a corresponding activation and shutdown via the control line 17. From the arithmetic unit 20 of the safety monitor 22 is further controlled.
  • a second bus system 23, 24 is active between the actuator units 2, 3 or 4, 5, respectively, which exchanges data between the arithmetic units 20 of the central control unit 18 and the arithmetic units 25.
  • the central processing unit 20 can serve as a communicative interface between the bus systems 19, 23, 24, wherein a direct communication between the bus systems 19, 23, 24 is not provided.
  • the sub-controllers 10, 11, 12, 13 are formed substantially identical to the bus system 23 or 24, the arithmetic units 25 with the integrated logic device 26, the power electronics 27, the filter device 28 and the safety monitor 29.
  • FIG. 2 shows, in contrast to the device 1 of FIG. 1, the device 1a with the superordinate central control device 18a and the intermediate control device 30, which are unspecific with respect to the device 1 and which have the specific functions with respect to the actuator units 2a, 3a, 4a, 5a corresponding to the central control device 18 of Figure 1 depicts.
  • the intermediate control device is connected to the central control unit 18a by means of the first bus system 19a. Accordingly, the second bus systems 23a, 24a between the actuator units 2a, 3a and 4a, 5a and the intermediate control device 30 are effective.
  • the device 1b of Figure 3 is provided with the intermediate control device 30a, which receives the actuator units 2b, 4b for controlling the transmission in a single unit, so that the second bus system 24b only between the two intrinsically safe actuator units 3b, 5b and the intermediate control device 30a is provided.
  • the actuator units 3b, 5b are each used for the safety-critical control of a friction clutch of a dual clutch.
  • the power electronics 27b and logic device Device 26b of the two actuator units 2b, 4b is integrated in the intermediate control device 30a, which is communicatively connected to the central control device 18b via the first bus system 19b.
  • FIG. 4 shows in the device 1c a variant of the device 1b of FIG. 3 with the difference that the actuators 6c, 8c of the actuator units 2c, 4c are spatially separated from the intermediate control device 30b.
  • the operating voltage of the actuators 6c, 8c with the displacement sensor 31 as Hall sensors of the electric motors contained in these commutation and position control of the actuating mechanism is transmitted from the power electronics 27c via the lines 32 to the electric motors.
  • FIG. 5 shows the device 1d formed with respect to the devices 1b and 1c of FIGS. 3 and 4 without an intermediate control device, in which the power electronics 27d of the actuator units 2d, 4d are arranged in the central control device 18d.
  • the actuators 6d, 8d are deposited according to the actuators 6c, 8c of Figure 4 of the housing of the central control unit 18d and connected by means of the lines 32 each with the associated power electronics 27d.
  • the actuator units 3d, 5d which are intrinsically safe and communicatively connected to the central control unit by means of the second bus system 24d, are designed in accordance with the actuator units 3, 5 of FIG.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Betätigung von Kraftfahrzeugkomponenten insbesondere in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs mit mehreren Steuergeräten, nämlich einem zentralen, mit weiteren Fahrzeugkomponenten mittels eines ersten Bussystems (19) kommunizierenden Zentralsteuergerät (18) und zumindest einer mit diesem in Signalverbindung stehenden Aktoreinheit (3) mit einem mechanischen Aktor (6) enthaltend zumindest einen Elektromotor, einem Untersteuergerät (10) mit einer den Aktor betreibenden Leistungselektronik (27) und einer diesen steuernden Logikeinrichtung (26). Zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs der zumindest einen Aktoreinheit für sicherheitsrelevante Anwendung wie beispielsweise der Betätigung einer Doppelkupplung und/oder eines Doppelkupplungsgetriebes wird vorgeschlagen, die Aktoreinheit direkt mit einer Betriebsspannung zu versorgen, deren Betriebszustand mittels einer Steuerleitung (17) zu steuern und mittels eines von dem ersten Bussystem (19) getrennt betriebenen zweiten Bussystems (23) mit einem Steuergerät zu verbinden.

Description

Vorrichtung zur Betätigung von Kraftfahrzeuqkomponenten
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

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1 , 1a, 1b, 1c, 1d) zur Betätigung von Kraftfahrzeugkomponenten insbesondere in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs mit mehreren Steuergeräten, nämlich einem zentralen, mit weiteren Fahrzeugkomponenten mittels eines ersten Bussystems (19, 19a, 19b) kommunizierenden Zentralsteuergerät (18, 18a, 18b, 18d) und zumindest einer mit diesem in Signalverbindung stehenden Aktoreinheit (3, 3a, 3b, 3d, 4, 4a, 4b, 4d) mit einem mechanischen Aktor (6, 7, 9, 8) enthaltend zumindest einen Elektromotor, einem Untersteuergerät (10, 11 , 12, 13) mit einer den Aktor (6, 7, 8, 9) betreibenden Leistungselektronik (27) und einer diesen steuernden Logikeinrichtung (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (3, 3a, 3b, 3d, 4, 4a, 4b, 4d) direkt mit einer Betriebsspannung versorgt und eigenständig abgesichert wird, deren Betriebszustand mittels einer Steuerleitung (17) gesteuert und mit einem Steuergerät verbunden ist.
2. Vorrichtung (1 , 1a) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (3, 3a, 3b, 3d, 4, 4a, 4b, 4d) mittels eines von dem ersten Bussystem (19, 19a, 19b) getrennt betriebenen, zweiten Bussystems (23, 23a, 24, 24a, 24b, 24d) mit einem Steuergerät verbunden ist.
3. Vorrichtung (1 , 1a) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gruppen von Aktoreinheiten (2, 2a, 3, 3a, 4, 4a, 5, 5a) gebildet sind, die jeweils mittels von einander getrennter zweiter Bussysteme (23, 23a, 24, 24a) miteinander und mit dem Steuergerät kommunizieren.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralsteuergerät in einer von mehreren Aktoreinheiten integriert ist.
5. Vorrichtung (1d) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Aktoreinheiten (2d, 4d) und das Zentralsteuergerät (18d) in einem Gehäuse untergebracht sind.
6. Vorrichtung (1d) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Aktoren (6d, 8d) körperlich von dem Gehäuse getrennt und mittels Leitungen (32) mit der Leistungselektronik (27d) der Aktoreinheit (6d, 8d) verbunden ist.
7. Vorrichtung (1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aktoreinheiten (2b, 2c, 3b, 4b, 4c) vorgesehen sind, wobei die Leistungselektronik (27b, 27c) und/oder die Logikeinrichtung (26b) zumindest einer Aktoreinheit (2b, 2c, 4b, 4c) in einem dem Zentralsteuergerät (18b) nachgeschalteten Zwischensteuergerät 30a, 30b) untergebracht sind.
8. Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zentralsteuergerät (18a, 18b) und der zumindest einen Aktoreinheit (2, 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c) ein Zwischensteuergerät (30, 30a, 30b) vorgesehen ist, wobei das Zentralsteuergerät (18a, 18b) mittels des ersten Bussystems (19a, 19b) mit dem Zwischensteuergerät (30, 30a, 30b) und das Zwischensteuergerät (30, 30a, 30b) mittels zumindest eines zweiten Bussystems (23a, 24a, 24b) mit den Aktoreinheiten (3a, 3b, 4a, 4b) kommuniziert.
9. Vorrichtung (1 , 1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aktoreinheit zumindest eine Reibungskupplung des Antriebsstrangs betätigt.
10. Vorrichtung (1 , 1a, 1 b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aktoreinheit ein Getriebe des Antriebsstrangs betätigt, eine Aktoreinheit eine Wählfunktion und eine Aktoreinheit eine Schaltfunktion des Getriebes ausführt.
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