WO2015018407A2 - Verfahren zur bestimmung eines position eines sich linear bewegenden aktorgetriebes in einem aktorsystem, insbesondere einem kupplungsbetätigungssystem eines kraftfahrzeuges und ein aktorsystem - Google Patents

Verfahren zur bestimmung eines position eines sich linear bewegenden aktorgetriebes in einem aktorsystem, insbesondere einem kupplungsbetätigungssystem eines kraftfahrzeuges und ein aktorsystem Download PDF

Info

Publication number
WO2015018407A2
WO2015018407A2 PCT/DE2014/200319 DE2014200319W WO2015018407A2 WO 2015018407 A2 WO2015018407 A2 WO 2015018407A2 DE 2014200319 W DE2014200319 W DE 2014200319W WO 2015018407 A2 WO2015018407 A2 WO 2015018407A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuator
angle
electric motor
sensor
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2014/200319
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2015018407A3 (de
Inventor
Markus Baehr
Dominik Herkommer
Marco Grethel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and 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 AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE112014003646.3T priority Critical patent/DE112014003646B4/de
Publication of WO2015018407A2 publication Critical patent/WO2015018407A2/de
Publication of WO2015018407A3 publication Critical patent/WO2015018407A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/06—Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/06—Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • F16D48/066—Control of fluid pressure, e.g. using an accumulator
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/12—Details not specific to one of the before-mentioned types
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10—System to be controlled
    • F16D2500/102—Actuator
    • F16D2500/1021—Electrical type
    • F16D2500/1023—Electric motor
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10—System to be controlled
    • F16D2500/102—Actuator
    • F16D2500/1021—Electrical type
    • F16D2500/1023—Electric motor
    • F16D2500/1024—Electric motor combined with hydraulic actuation
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10—System to be controlled
    • F16D2500/102—Actuator
    • F16D2500/1021—Electrical type
    • F16D2500/1023—Electric motor
    • F16D2500/1025—Electric motor with threaded transmission
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10—System to be controlled
    • F16D2500/104—Clutch
    • F16D2500/10406—Clutch position
    • F16D2500/10412—Transmission line of a vehicle
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10—System to be controlled
    • F16D2500/104—Clutch
    • F16D2500/10443—Clutch type
    • F16D2500/1045—Friction clutch
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30—Signal inputs
    • F16D2500/302—Signal inputs from the actuator
    • F16D2500/3021—Angle
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30—Signal inputs
    • F16D2500/302—Signal inputs from the actuator
    • F16D2500/3026—Stroke
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/50—Problem to be solved by the control system
    • F16D2500/501—Relating the actuator
    • F16D2500/5012—Accurate determination of the clutch positions, e.g. treating the signal from the position sensor, or by using two position sensors for determination
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/50—Problem to be solved by the control system
    • F16D2500/501—Relating the actuator
    • F16D2500/5018—Calibration or recalibration of the actuator
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/70—Details about the implementation of the control system
    • F16D2500/702—Look-up tables
    • F16D2500/70205—Clutch actuator
    • F16D2500/70235—Displacement
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/70—Details about the implementation of the control system
    • F16D2500/702—Look-up tables
    • F16D2500/70205—Clutch actuator
    • F16D2500/70241—Angle
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/70—Details about the implementation of the control system
    • F16D2500/704—Output parameters from the control unit; Target parameters to be controlled
    • F16D2500/70402—Actuator parameters
    • F16D2500/7041—Position
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/70—Details about the implementation of the control system
    • F16D2500/704—Output parameters from the control unit; Target parameters to be controlled
    • F16D2500/70402—Actuator parameters
    • F16D2500/70416—Angle
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D28/00—Electrically-actuated clutches

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a position of a linearly moving actuator operation, in particular a clutch actuation system of a motor vehicle, in which the actuator gear is driven by an electric motor and a position signal of a rotor of the electric motor is removed by a sensor and an actuator system for performing the method.
  • clutches In modern motor vehicles, in particular passenger cars, increasingly automated clutches are used, as described in DE 10 201 1 014 936 A1.
  • the use of such clutches has the advantage of improved ride comfort and results in being able to travel more frequently in gears with a long gear ratio.
  • the clutches used in this case are used in hydraulic clutch systems, in which an electro-hydraulic actuator, which is driven by an electrically commutated electric motor, is connected via a hydraulic line to the clutch.
  • the electric motor has a sensor which detects the position of the rotor of the electric motor during the operation of the actuator.
  • Such position referencing can be performed in different ways.
  • actuator systems with high mechanical actuator efficiency can be found by the approach of the stop with a defined motor current or a defined motor voltage a moment Mengseinissposition in which, apart from the friction in the actuator system, a balance between engine torque and torque from the impact force of the actuator adjusts , With a worse Aktor Obersgrad the uncertainty of the found position by the friction is greater.
  • the stop for referencing must also be approached again with defined force, torque, motor current or motor voltage but at a lower speed, ie with lower kinetic energy, so that the actuator moves only slightly into the friction area.
  • the actuator speed in the movement against the stop can be evaluated with a constant voltage so as to detect the load structure of the actuator and perform a referencing. The accuracy of the referencing increases with increasing rigidity of the stop.
  • the actuator motor voltage can be used to set a stop force range (dispersion of mechanical parameters and motor parameters). Together with the friction in the system, this results in a path area on which the actuator can come to a halt. The stiffer the stop, the shorter the path.
  • the stop and also the mechanical system of the actuator must absorb the kinetic energy of the moving actuator without destruction of the actuator system occurs.
  • E K which results essentially from rotational energy of the rotor of the electric motor at maximum speed
  • an assumed efficiency ⁇ of the actuator operation and an assumed linear stop stiffness c results without assuming an additional force from the electric motor, a sensing force F am Attack.
  • FIGS. 11 and 12 show a soft stop, in which the actuator is driven with a lower kinetic energy against the stop, and Figure 12 shows a stiff stop, where the actuator with a higher kinetic energy is operated.
  • the abutment forces and moments are shown here negatively, because in the convention the actuating forces of the clutch are positive.
  • the horizontal position corresponds to the load torque for the movement of the actuator down.
  • the area A where the straight line I kinks, the force of the actuator acts on the stop.
  • the dashed line II which is also shown bent to the horizontal curve I, shows the uncertainty of the touch dynamics.
  • FIGS. 11 and 12 reveals that the reference window R w for a NEN soft stop is greater than the reference window R S t at a stiff stop.
  • the region G extending parallel to the motor angle corresponds to the accuracy of the moment of contact of the sensor.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for determining a position of a linearly moving actuator, in which the referencing can be done with a soft stop.
  • this object is achieved in that a sensor designed as an absolute angle sensor measures a current angle as a position signal of the rotor, which is assigned to one revolution of the rotor as a function of an initial angle determined during an initialization process, from which the position of the actuator operation is determined.
  • the method has the advantage that displacement sensors are completely dispensed with and the distance traveled by the actuator gear can be determined from the currently measured angle. It can be safely determined in which revolution of the rotor of the electric motor is the measured by the absolute angle sensor angle. This is possible in particular because absolute angle sensors use one or only a few revolutions per motor shaft revolution.
  • the currently measured angle is compared to a threshold angle, wherein if the currently measured angle is below the threshold angle which is smaller than the initial angle, the currently measured angle belongs to the next larger revolution of the electric motor, while if the currently measured angle is above the limit angle is greater than the initial angle, the currently measured angle belongs to the next smaller revolution of the electric motor. It is considered whether the initial angle is closer to the turnaround points, i. the overflow or underflow of the sensor signal is located.
  • the limit for the assignment change to the revolutions represents the sensor signal with 180 ° angular distance to the initial angle.
  • a reference window for a referencing stop of the actuator operation is assigned to the initial angle during the initialization process.
  • the initiative In this case, the lleitersvon represents a process which is carried out independently of the normal operating process of the actuator system, so that error influences are prevented by the environment of the actuator system or aging of the actuator system within the motor vehicle.
  • the initialization process is carried out at the end of the tape production of the actuator system.
  • the initial angle found during the initialization process and the reference window are stored and can be used during operation of the actuator system in the motor vehicle.
  • the reference window determined during the initialization process is smaller than an operating reference window during use of the actuator system in the motor vehicle. Since the referencing and initialization of the actuator operation takes place at the end of the tape under defined conditions (temperature, wear and the like), this results in smaller variations in the motor parameters and in the friction of the mechanical system. In contrast, changing conditions must be assumed during operation in the motor vehicle so that there are greater fluctuations in the temperature, the state of wear or the aging of the actuator system, so that the operating reference window is selected larger than the reference window during the initialization process. However, it can be assumed that the reference window always lies within the operating reference window in order to enable a precise evaluation of the signal of the absolute-angle sensor.
  • a development of the invention relates to an actuator system, in particular a Kupplungsbetuschi- supply system of a motor vehicle, with an actuator gear, which is driven by an electric motor and converts a rotational movement of the electric motor into a linear movement of a clutch, wherein a sensor detects a position of the electric motor.
  • the sensor is formed as an absolute angle sensor and the actuator gear translation. Under translation litter is to be understood hereinafter a reproducible over the life of the actuator system relationship between the angle of the electric motor and way of the actuator operation and thus the clutch.
  • Such an embodiment has the advantage that displacement sensors are completely dispensed with and can be determined from the currently measured angle of the path traveled by the actuator gear.
  • the absolute-angle sensor is arranged opposite a rotational angle magnet arranged on a rotor of the electric motor, preferably a dipole, a referencing stop being arranged on a side of the actuator gear opposite the electric motor or positioned on the side of the actuator gear facing the electric motor, the absolute-angle sensor having an evaluation device is connected, which determines the position of the Referenzleitersanschlag from an angle measured by the absolute angle sensor.
  • the use of such inexpensive rotary magnet simplifies the assignment of the measured angle to the rotation of the electric motor.
  • the reference stop is preceded by a spring-like element with a non-linear force characteristic for receiving the kinetic forces of the actuator.
  • the forces transmitted by the actuator gear to the homing stop are attenuated by reducing the kinetic energy of the actuator gear before it reaches the homing stop.
  • a suitable non-linear force characteristic of the spring-like element so that at the touch of the stop is sufficiently stiff for referencing, but still larger kinetic energy can be absorbed without mechanically overloading the actuators.
  • a suitable diaphragm spring is the use of a suitable diaphragm spring.
  • FIG. 1 is a simplified illustration of a clutch actuation system for actuating an automated friction clutch
  • FIG. 2 shows a basic illustration of a first exemplary embodiment of a spindle actuator according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a spindle actuator according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of a spindle actuator according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of a spindle actuator according to FIG. 1,
  • Figure 6 an embodiment of a stop-load characteristic of the Spindelaktors with
  • FIG. 7 shows an initial angle in the middle of one revolution of the spindle actuator drive
  • FIG. 8 an initial angle near the upper angular limit of the spindle actuator drive
  • FIG. 9 an initial angle near the lower angular limit of the spindle actuator drive
  • FIG. 10 Referencing relationships between a reference window of the initialization process and its position in the operation reference window
  • FIG. 11 shows the load torque on the electric motor above the motor angle in the case of a soft stop of the actuator according to the prior art
  • Figure 12 Representation of the load torque on the electric motor over the motor angle at a stiff stop of the actuator according to the prior art.
  • FIG. 1 shows in simplified form an actuator system in the form of a clutch actuation system 1 for an automated clutch.
  • the clutch actuation system 1 is assigned to a friction clutch 2 in a drive train of a motor vehicle and comprises a master cylinder 3, which is connected to a slave cylinder 5 via a hydraulic line 4, also referred to as a pressure line.
  • a slave piston 6 In the slave cylinder 5 is a slave piston 6 out and forth movable, which actuates the friction clutch 2 via an actuator 7 and the interposition of a bearing 8.
  • the master cylinder 3 is connectable via a connection opening with a surge tank 9.
  • a master piston 10 is movable.
  • a piston rod 1 1 which is translationally movable in the longitudinal extension of the master cylinder 3 together with the master piston 10.
  • the piston rod 1 1 of the master cylinder 3 is coupled via a spindle gear, consisting of a threaded spindle 12 and a fixedly arranged on the threaded spindle spindle nut 19, with an electric motor actuator 13.
  • the electromotive actuator 13 comprises an electric motor 14 designed as a commutated direct-current motor and an evaluation unit 15.
  • the threaded spindle 12 converts a rotational movement of the electric motor 14 into a longitudinal movement of the piston rod 11 or of the master cylinder piston 10.
  • the friction clutch 2 is thus automatically actuated by the electric motor 14, the threaded spindle 12 and the master cylinder 3 and the slave cylinder 5.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a Spindelaktors is shown, which consists of the electric motor 14.
  • the movement of this spindle actuator, in particular the spindle nut 19 seated on the threaded spindle 12, is determined by means of an axial absolute-angle sensor 20, which is moved against a stop 23 for referencing the position of the electric motor 14 and the path of the threaded spindle 12.
  • the electric motor 14 consists of a rotor 17 and a stator 18, wherein the stator 18 is fixed, comprising the rotor 17 connected to the gear spindle 12.
  • a first end of the threaded spindle 12 is provided with a rotational angle magnet 22, which is preferably designed as a dipole and moves with the threaded spindle 12.
  • the axial absolute angle sensor 20 is arranged on a circuit board 21, which is arranged at a distance from the rotational angle magnet 22.
  • the threaded nut 19 is driven as a result of the drive of the threaded spindle 12 by the rotor 17 of the electric motor 14 against the stop 23, on which in the direction of the threaded spindle 12, a plate spring 24 is positioned. Instead of the plate spring 24 and a differently worked, preloaded linear spring can be used.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of the spindle actuator, in which the rotational angle magnet 22 is arranged between the spindle nut 19 and the rotor 17 of the electric motor 14.
  • the absolute angle sensor 20 is in turn mounted on a circuit board 21. in the Contrary to Figure 2, the absolute angle sensor 20 operates as a radial angle sensor and is spaced from the end face of the rotary angle magnet 22 is arranged.
  • Figure 4 shows a third embodiment of the Spindelaktors, in which the stop 23 is positioned with the plate spring 24 between the spindle nut 19 and the rotor 17 of the electric motor 14.
  • the plate spring 24 is arranged in the direction of the spindle nut 19 to cushion the stop. It is advantageous to intercept the referencing and impact force in the shortest possible way. Therefore, it makes sense to place the stopper 23 between the electric motor 14 and the spindle nut 19. Spindle and actuator motor bearings therefore remain unloaded by the impact forces. However, care must be taken here that the friction moments between the threaded spindle 12 and spindle nut 19 on the stop 23, which may arise when clamping the actuator, not too large.
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of the spindle actuator.
  • the threaded spindle 12 is attached to a housing 16, the stop 23 being realized by the housing 16.
  • the plate spring 24 is fixed to the housing 26 and receives the threaded nut 19 during the movement of the threaded spindle 12.
  • the opposite end of the threaded spindle 12 is assigned to the operating as an axial angle sensor absolute angle sensor 20 which is disposed opposite the rotary angle magnet 22 which is fixed to the, the stop 23 (housing 16) opposite end of the threaded spindle 12.
  • the bearings 25 of the threaded spindle 12 must absorb the impact forces.
  • the stop stiffness of the spindle nut 19 can be adjusted to the stop 23 so that a small, required referencing precision can be achieved and the force level when the threaded nut 19 meets the stop 23 is not exceeded.
  • a suitable plate spring 24 with a non-linear force characteristic curve the maximum force during collision is additionally lowered, as can be seen from FIG.
  • the spindle nut 19 moves from right to left, wherein the Referenzianssanschlag Scheme B RA begins when lowering the curve I from the horizontal course in the area A.
  • Such a stop of the plate spring 24 allows a force-limited reduction of the kinetic energy (range KA), so that the kinetic energy can not increase further and the actuator system is not damaged.
  • Angle sensor measuring range ie at 180 °
  • the mutually parallel straight lines document a revolution of the rotational angle magnet formed as a dipole 22 from 0 ° to 360 °.
  • the initial angle ⁇ 0 found during referencing is used directly to determine the position in revolution 0. If the initial angle ⁇ 0 is closer to the turnaround points, as shown in FIGS. 8 and 9, these must be taken into account in accordance with the position of the initial angle cpo.
  • the limit for the assignment change to the revolutions is the sensor signal with 180 ° angular distance to the initial angle ⁇ 0 .
  • the reference window R of the initialization process is smaller than the operation reference window R B in later operation. Both widths of the reference window R and the operating reference window R B are estimated, but can also be determined experimentally. In addition, the reference window R is not centered in the operating reference window R B. This offset is also known. This then results in the angle limits and the relative position of the critical angle cp G to the initial angle ⁇ 0 , as shown in Figure 10. If these boundary conditions are known with sufficient accuracy, the reference window R can also be slightly larger than a half turn of 180 ° of the electric motor 14.
  • the solution described comprises an actuator with a slip-free, positive-locking actuator gear between the actuator motor with motor angle sensor and the actuator position to be determined.
  • a high-resolution absolute angle sensor for detecting the actuator motor angle is used and set a defined soft position stop at the actuator position to be determined on the spindle nut 19 for the operation of a master piston 10 for referencing the distance measurement, so that a minimum resolution of about 0.5 Revolutions of the electric motor 14 to the absolute angle sensor 20 results.
  • the advantage of the invention is the utilization of the fixed relationship between Aktorweg and motor angle when using an absolute angle sensor on the actuator motor in order to increase the refinement accuracy despite not too hard mechanical stop in the form of limiting the impact force. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines sich linear bewegenden Aktorgetriebes, insbesondere einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem das Aktorgetriebe von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei ein Positionssignal eines Rotors des Elektromotors von einem Sensor abgenommen wird. Bei einem Verfahren, bei welchem trotz eines weichen Anschlages eine hochgenaue Referenzierung zwischen dem Weg des Aktorgetriebes und Positionssignal des Rotors des Elektromotors möglich ist, misst ein als Absolutwinkelsensor ausgebildeter Sensor als Positionssignal des Rotors einen aktuellen Winkel, welcher in Abhängigkeit von einem, während eines Initialisierungsprozesses ermittelten Initialwinkels einer Umdrehung des Rotors zugeordnet wird, woraus die Position des Aktorgetriebes bestimmt wird.

Description

Verfahren zur Bestimmung eines Position eines sich linear bewegenden Aktorgetriebes in einem Aktorsvstem, insbesondere einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges und ein Aktorsvstem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines sich linear bewegenden Aktorgetriebes, insbesondere einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem das Aktorgetriebe von einem Elektromotor angetrieben wird und ein Positionssignal eines Rotors des Elektromotors von einem Sensor abgenommen wird sowie ein Aktorsystem zur Durchführung des Verfahrens.
In modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, werden zunehmend automatisierte Kupplungen eingesetzt, wie sie in der DE 10 201 1 014 936 A1 beschrieben sind. Der Einsatz solcher Kupplungen hat den Vorteil des verbesserten Fahrkomforts und führt dazu, dass häufiger in Gängen mit langer Übersetzung gefahren werden kann. Die dabei verwendenden Kupplungen sind in hydraulischen Kupplungssystemen eingesetzt, bei welchen ein elektrohydraulischer Aktor, der von einem elektrisch kommutierten Elektromotor angetrieben wird, über eine Hydraulikleitung mit der Kupplung verbunden ist. Zur korrekten Kommutierung weist der Elektromotor einen Sensor auf, der die Position des Rotors des Elektromotors während des Betriebes des Aktors detektiert.
Es ist bekannt, zur Wegsteuerung von elektromotorischen Aktoren in beispielsweise einem elektrohydraulischen Kupplungsbetätigungssystem unterschiedliche Ist-Positions- Erfassungssysteme zu verwenden. Diese lassen sich in die Gruppe der Absolut-Wegsensoren und in die Gruppe der Inkremental-Wegsensoren einteilen. Mit Hilfe eines Inkremental- Wegsensors werden nur relative Bewegungen des Aktors erfasst. Erst nach einem Referen- zieren, d.h. einem Abgleich an einer über ein unabhängiges Verfahren ermittelten Position, kann hier eine korrekte Position des Aktors ermittelt werden. Die einfachste Variante einer solchen Positionsreferenzierung ist das Anfahren eines mechanischen Endanschlages durch den Aktor.
Eine solche Positionsreferenzierung kann auf unterschiedliche Arten durchgeführt werden. Bei Aktorsystemen mit hohem mechanischen Aktorwirkungsgrad kann durch das Anfahren des Anschlages mit einem definierten Motorstrom oder einer definierten Motorspannung eine Mo- mentengleichgewichtsposition gefunden werden, in der sich, abgesehen von der Reibung im Aktorsystem, ein Gleichgewicht zwischen Motormoment und Moment aus der Anschlagskraft des Aktors einstellt. Bei einem schlechteren Aktorwirkungsgrad wird die Unsicherheit der gefundenen Position durch die Reibung größer. Hier muss der Anschlag zur Referenzierung auch wieder mit definierter Kraft, Moment, Motorstrom oder Motorspannung aber mit geringerer Geschwindigkeit, d.h. mit geringerer kinetischer Energie, angefahren werden, so dass sich der Aktor nur wenig in den Reibungsbereich hineinbewegt. Alternativ kann auch die Aktorgeschwindigkeit bei der Bewegung gegen den Anschlag mit konstanter Spannung ausgewertet werden, um so die Laststruktur des Aktors zu erkennen und eine Referenzierung durchzuführen. Die Genauigkeit der Referenzierung steigt dabei mit zunehmender Steifigkeit des Anschlages.
Über die Aktormotorspannung kann ein Anschlagkraftbereich (Streuung der mechanischen Parameter und der Motorparameter) eingestellt werden. Zusammen mit den Reibungen im System ergibt sich damit ein Wegbereich, auf dem der Aktor zum Stehen kommen kann. Je steifer der Anschlag ist, desto kürzer ist der Wegbereich.
Der Anschlag und auch das mechanische System des Aktors müssen die kinetische Energie des bewegten Aktors aufnehmen, ohne dass eine Zerstörung des Aktorsystems eintritt. Bei einer gegebenen kinetischen Energie EK, die sich im Wesentlichen aus Rotationsenergie des Rotors des Elektromotors bei maximaler Drehzahl ergibt, einem angenommenen Wirkungsgrad η des Aktorgetriebes und einer angenommenen linearen Anschlagssteifigkeit c ergibt sich, ohne eine Zusatzkraft aus dem Elektromotor anzunehmen, eine Tastkraft F am Anschlag.
F = 2criEK
Damit besteht bei zunehmender Referenziergenauigkeit eine zunehmende Gefahr der mechanischen Überlastung des Aktors. Dies wird anhand der Figuren 1 1 und 12 verdeutlicht, wobei die Figur 1 1 einen weichen Anschlag darstellt, bei welcher der Aktor mit einer geringeren kinetischen Energie gegen den Anschlag gefahren wird, und Figur 12 einen steifen Anschlag zeigt, wo der Aktor mit einer höheren kinetischen Energie betrieben wird. Die An- schlagkräfte und Momente werden hier negativ dargestellt, da in der Konvention die Betätigungskräfte der Kupplung positiv sind. In beiden Figuren 1 1 , 12 entspricht die waagerechte Position dem Lastmoment für die Bewegung des Aktors nach unten. In dem Bereich A, wo die gerade Linie I abknickt, wirkt die Kraft des Aktors auf den Anschlag. Die gestrichelte Linie II, die ebenfalls abgeknickt zu der waagerechten Kurve I dargestellt ist, zeigt die Unsicherheit der Tastdynamik. Ein Vergleich der Figuren 1 1 und 12 ergibt, dass das Referenzfenster Rw für ei- nen weichen Anschlag größer ist als die Referenzfenster RSt bei einem steifen Anschlag. Der parallel zum Motorwinkel verlaufende Bereich G entspricht der Genauigkeit des Tastmomentes des Sensors.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines sich linear bewegenden Aktorgetriebes anzugeben, bei welchem die Referenzierung mit einem weichen Anschlag erfolgen kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein als Absolutwinkelsensor ausgebildeter Sensor als Positionssignal des Rotors einen aktuellen Winkel misst, welcher in Abhängigkeit von einem, während eines Initialisierungsprozesses ermittelten Initialwinkels einer Umdrehung des Rotors zugeordnet wird, woraus die Position des Aktorgetriebes bestimmt wird. Das Verfahren hat den Vorteil, dass auf Wegsensoren vollständig verzichtet werden und aus dem aktuell gemessenen Winkel der durch das Aktorgetriebe zurückgelegte Weg bestimmt werden kann. Dabei kann sicher festgestellt werden, in welcher Umdrehung des Rotors des Elektromotors der durch den Absolutwinkelsensor gemessene Winkel liegt. Dies ist insbesondere dadurch möglich, da Absolut-Winkelsensoren eine oder nur wenige Umdrehungen pro Motorwellenumdrehung verwenden. Unter Umdrehung soll dabei das Zurücklegen einer vollständigen Polpaarzahl N verstanden werden, welche an einem, am Rotor des Elektromotors angeordneten Drehwinkelmagneten ausgebildet ist. Das Sensorsignal durchläuft somit N-mal pro Umdrehung seinen vollen Wertebereich. Für ein formschlüssiges Aktorgetriebe mit einer festen, unveränderbaren Beziehung zwischen dem Winkel des Elektromotors und der Position des Aktorgetriebes sinkt somit die Anforderung an die Referenzierungsgenauigkeit.
Vorteilhafterweise wird der aktuell gemessene Winkel mit einem Grenzwinkel verglichen, wobei, wenn der aktuell gemessene Winkel unterhalb des Grenzwinkels liegt, welcher kleiner als der Initialwinkel ist, der aktuell gemessene Winkel zur nächst größeren Umdrehung des Elektromotors gehört, während, wenn der aktuell gemessene Winkel oberhalb des Grenzwinkels liegt, welcher größer als der Initialwinkel ist, der aktuell gemessene Winkel zur nächst kleineren Umdrehung des Elektromotors gehört. Dabei wird berücksichtigt, ob der Initialwinkel näher an den Umschlagpunkten, d.h. dem Überlauf bzw. Unterlauf des Sensorsignals liegt. Die Grenze für den Zuordnungswechsel zu den Umdrehungen stellt das Sensorsignal mit 180° Winkelabstand zum Initialwinkel dar. Somit lässt sich der gemessene Winkel eindeutig in Beziehung zum zurückgelegten Weg des Aktorgetriebes definieren.
In einer Ausgestaltung wird während des Initialisierungsprozesses dem Initialwinkel ein Referenzfenster für einen Referenzierungsanschlag des Aktorgetriebes zugeordnet. Der Initia- lisierungsprozess stellt dabei einen Vorgang dar, welcher unabhängig von dem normalen Be- triebsprozess des Aktorsystems ausgeführt wird, so dass Fehlereinflüsse durch die Umgebung des Aktorsystems oder Alterung des Aktorsystems innerhalb des Kraftfahrzeuges unterbunden werden.
In einer Variante wird der Initialisierungsprozess am Bandende der Fertigung des Aktorsystems durchgeführt. Der während des Initialisierungsprozesses gefundene Initialwinkel sowie das Referenzfenster werden abgespeichert und können während des Betriebes des Aktorsystems im Kraftfahrzeug verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird während des Einsatzes des Aktorsystems im
Kraftfahrzeug in einem Referenzierungsvorgang des Aktorgetriebes gegen den Referenzie- rungsanschlag gefahren, wobei dem Referenzierungsanschlag der aktuell gemessene Winkel des Absolutwinkelsensors und gleichzeitig der Umdrehung des Elektromotors zugeordnet wird. Somit wird sichergestellt, dass der während des Betriebes des Aktorsystems im Kraftfahrzeug festgestellte Winkel auch dem tatsächlich von dem Aktorgetriebe zurückgelegten Weg entspricht.
Ferner ist das während des Initialisierungsprozesses bestimmte Referenzfenster kleiner als ein Betriebsreferenzfenster während des Einsatzes des Aktorsystems im Kraftfahrzeug. Da am Bandende die Referenzierung und Initialisierung des Aktorgetriebes unter definierten Bedingungen stattfindet (Temperatur, Verschleiß und ähnliches), ergeben sich hier kleinere Streuungen in den Motorparametern und in der Reibung des mechanischen Systems. Im Gegensatz dazu ist während des Betriebes im Kraftfahrzeug von sich ändernden Bedingungen auszugehen, so dass größere Schwankungen der Temperatur, des Verschleißzustandes oder der Alterung des Aktorsystems vorliegen, so dass das Betriebsreferenzfenster größer gewählt wird als das Referenzfenster während des Initialisierungsprozesses. Es ist aber davon auszugehen, dass das Referenzfenster immer innerhalb des Betriebsreferenzfensters liegt, um eine genaue Auswertung des Signals des Absolutwinkelsensors zu ermöglichen.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Aktorsystem, insbesondere ein Kupplungsbetäti- gungssystem eines Kraftfahrzeuges, mit einem Aktorgetriebe, welches von einem Elektromotor angetrieben wird und das eine Drehbewegung des Elektromotors in eine lineare Bewegung einer Kupplung umsetzt, wobei ein Sensor eine Position des Elektromotors erfasst. Bei einem Aktorsystem, bei welchem die Referenzierung des Weges des Aktorgetriebes mit einem wei- chen Anschlag erfolgen kann, ist der Sensor als Absolutwinkelsensor und das Aktorgetriebe übersetzungstreu ausgebildet. Unter übersetzungstreu soll im Weiteren ein, über die Lebensdauer des Aktorsystems reproduzierbarer Zusammenhang zwischen Winkel des Elektromotors und Weg des Aktorgetriebes und somit der Kupplung verstanden werden. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf Wegsensoren vollständig verzichtet werden und aus dem aktuell gemessenen Winkel der durch das Aktorgetriebe zurückgelegte Weg bestimmt werden kann.
Vorteilhafterweise ist der Absolutwinkelsensor einem, auf einem Rotor des Elektromotors angeordneten, vorzugsweise als Dipol ausgebildeten Drehwinkelmagneten gegenüberliegend angeordnet, wobei ein Referenzierungsanschlag auf einer dem Elektromotor entgegengesetzten Seite des Aktorgetriebes angeordnet ist oder auf der dem Elektromotor zugewandten Seite des Aktorgetriebes positioniert ist, wobei der Absolutwinkelsensor mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist, welche aus einem, von dem Absolutwinkelsensor gemessenen Winkel die Position des Referenzierungsanschlages bestimmt. Der Einsatz eines solchen kostengünstigen Drehwinkelmagneten vereinfacht die Zuordnung des gemessenen Winkels zu der Umdrehung des Elektromotors.
In einer Ausgestaltung ist dem Referenzierungsanschlag ein federähnliches Element mit einer nichtlinearen Kraftkennlinie zur Aufnahme der kinetischen Kräfte des Aktors vorgeschaltet. Dadurch werden die, von dem Aktorgetriebe auf den Referenzierungsanschlag übertragenen Kräfte abgeschwächt, indem die kinetische Energie des Aktorgetriebes abgebaut wird, bevor dieser den Referenzierungsanschlag erreicht. Günstig ist die Verwendung einer geeigneten nicht-linearen Kraftkennlinie des federähnlichen Elementes, so dass bei der Tastkraft der Anschlag hinreichend steif für die Referenzierung ist, aber dennoch größere kinetische Energien aufgenommen werden können, ohne die Aktorik mechanisch zu überlasten. Hier bietet sich die Verwendung einer geeigneten Tellerfeder an.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Mehrere davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 : eine vereinfachte Darstellung eines Kupplungsbetätigungssystems zur Betätigung einer automatisierten Reibungskupplung, Figur 2: Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Spindelaktors gemäß Figur 1 ,
Figur 3: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Spindelaktors gemäß Figur 1 ,
Figur 4: ein drittes Ausführungsbeispiel eines Spindelaktors gemäß Figur 1 ,
Figur 5: ein viertes Ausführungsbeispiel eines Spindelaktors gemäß Figur 1 ,
Figur 6: ein Ausführungsbeispiel eines Anschlag-Lastkennfelds des Spindelaktors mit
Tellerfederanschlag,
Figur 7: ein Initialwinkel in der Mitte einer Umdrehung des Spindelaktorantriebes,
Figur 8: ein Initialwinkel nahe der oberen Winkelgrenze des Spindelaktorantriebes,
Figur 9: ein Initialwinkel nahe der unteren Winkelgrenze des Spindelaktorantriebes,
Figur 10: Referenzierungsverhältnisse zwischen einem Referenzfenster des Initialisierungsprozesses und dessen Lage im Betriebreferenzfenster,
Figur 1 1 : Darstellung des Lastmomentes am Elektromotor über dem Motorwinkel bei einem weichen Anschlag des Aktors nach dem Stand der Technik,
Figur 12: Darstellung des Lastmomentes am Elektromotor über dem Motorwinkel bei einem steifen Anschlag des Aktors nach dem Stand der Technik.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Figur 1 ist ein Aktorsystem in Form eines Kupplungsbetätigungssystems 1 für eine automatisierte Kupplung vereinfacht dargestellt. Das Kupplungsbetätigungssystem 1 ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges einer Reibungskupplung 2 zugeordnet und umfasst einen Geberzylinder 3, der über eine auch als Druckleitung bezeichnete Hydraulikleitung 4 mit einem Nehmerzylinder 5 verbunden ist. In dem Nehmerzylinder 5 ist ein Nehmerkolben 6 hin und her bewegbar, der über ein Betätigungsorgan 7 und unter Zwischenschaltung eines Lagers 8 die Reibungskupplung 2 betätigt.
Der Geberzylinder 3 ist über eine Verbindungsöffnung mit einem Ausgleichsbehälter 9 verbindbar. In dem Geberzylinder 3 ist ein Geberkolben 10 bewegbar. Von dem Geberkolben 10 geht eine Kolbenstange 1 1 aus, die in Längserstreckung des Geberzylinders 3 zusammen mit dem Geberkolben 10 translatorisch bewegbar ist. Die Kolbenstange 1 1 des Geberzylinders 3 ist über ein Spindelgetriebe, bestehend aus einer Gewindespindel 12 und einer fest an der Gewindespindel angeordneten Spindelmutter 19, mit einem elektromotorischen Stellantrieb 13 gekoppelt. Der elektromotorische Stellantrieb 13 umfasst einen als kommutier- ten Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotor 14 und eine Auswerteeinheit 15. Die Gewindespindel 12 setzt eine Drehbewegung des Elektromotors 14 in eine Längsbewegung der Kolbenstange 1 1 bzw. des Geberzylinderkolbens 10 um. Die Reibungskupplung 2 wird somit durch den Elektromotor 14, die Gewindespindel 12 und den Geberzylinder 3 und den Nehmerzylinder 5 automatisiert betätigt.
In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Spindelaktors dargestellt, der aus dem Elektromotor 14. Der Gewindespindel 12 und einer Gewindemutter 19 besteht. Die Bewegung dieses Spindelaktors, insbesondere der auf der Gewindespindel 12 sitzenden Spindelmutter 19 wird mittels eines Axial-Absolutwinkelsensors 20 bestimmt, welche zur Referenzierung der Position des Elektromotors 14 und dem Weg der Gewindespindel 12 gegen einen Anschlag 23 gefahren wird. Der Elektromotor 14 besteht dabei aus einem Rotor 17 und aus einem Stator 18, wobei der Stator 18 feststehend, den mit der Getriebespindel 12 verbundenen Rotor 17 umfasst. Ein erstes Ende der Gewindespindel 12 ist mit einem Drehwinkelmagneten 22 versehen, welcher vorzugsweise als Dipol ausgebildet ist und sich mit der Gewindespindel 12 bewegt. Der Axial-Absolutwinkelsensor 20 ist auf einer Platine 21 angeordnet, welche beabstandet zum Drehwinkelmagnet 22 angeordnet ist. Auf der entgegengesetzten Seite der Gewindespindel 12 wird die Gewindemutter 19 infolge des Antriebes der Gewindespindel 12 durch den Rotor 17 des Elektromotors 14 gegen den Anschlag 23 gefahren, auf welchem in Richtung der Gewindespindel 12 eine Tellerfeder 24 positioniert ist. Anstelle der Tellerfeder 24 kann auch eine anders gearbeitete, vorgespannte lineare Feder genutzt werden.
In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Spindelaktors dargestellt, bei welchem der Drehwinkelmagnet 22 zwischen der Spindelmutter 19 und dem Rotor 17 des Elektromotors 14 angeordnet ist. Der Absolutwinkelsensor 20 ist wiederum auf einer Platine 21 befestigt. Im Gegensatz zu Figur 2 arbeitet der Absolutwinkelsensor 20 als Radial-Winkelsensor und ist beabstandet zu der Stirnseite des Drehwinkelmagneten 22 angeordnet.
Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Spindelaktors, bei welchem der Anschlag 23 mit der Tellerfeder 24 zwischen der Spindelmutter 19 und dem Rotor 17 des Elektromotors 14 positioniert ist. Die Tellerfeder 24 ist dabei in Richtung der Spindelmutter 19 angeordnet, um deren Anschlag abzufedern. Vorteilhaft ist es, die Referenzier- und Anschlagkraft auf dem kürzest möglichen Weg abzufangen. Daher bietet es sich an, den Anschlag 23 zwischen Elektromotor 14 und Spindelmutter 19 zu platzieren. Damit bleiben Spindel- und Aktormotorlager von den Anschlagkräften unbelastet. Allerdings muss hier darauf geachtet werden, dass die Reibmomente zwischen Gewindespindel 12 und Spindelmutter 19 am Anschlag 23, die sich beim Festklemmen des Aktors ergeben können, nicht zu groß werden.
Ein viertes Ausführungsbeispiel des Spindelaktors zeigt Figur 5. Dabei ist die Gewindespindel 12 an einem Gehäuse 16 angelagert, wobei der Anschlag 23 durch das Gehäuse 16 realisiert ist. Die Tellerfeder 24 ist an dem Gehäuse 26 befestigt und nimmt bei der Bewegung der Gewindespindel 12 die Gewindemutter 19 auf. Dem entgegengesetzte Ende der Gewindespindel 12 ist der als Axial-Winkelsensor arbeitenden Absolutwinkelsensor 20 zugeordnet, der dem Drehwinkelmagneten 22 gegenüberliegend angeordnet ist, welcher an dem, dem Anschlag 23 (Gehäuse 16) entgegengesetzten Ende der Gewindespindel 12 befestigt ist. Dabei müssen die Lager 25 der Gewindespindel 12 die Anschlagkräfte aufnehmen.
Durch geeignete konstruktive Maßnahmen kann die Anschlagssteifigkeit der Spindelmutter 19 an den Anschlag 23 so eingestellt werden, dass eine geringe, erforderliche Referenzierge- nauigkeit erreicht werden kann und das Kraftniveau beim Aufeinandertreffen der Gewindemutter 19 auf den Anschlag 23 nicht überschritten wird. Speziell bei der Verwendung einer geeigneten Tellerfeder 24 mit einer nichtlinearen Kraftkennlinie wird zusätzlich die maximale Kraft beim Zusammenstoß abgesenkt, wie es aus Figur 6 hervorgeht. Hier bewegt sich die Spindelmutter 19 von rechts nach links, wobei der Referenzierungsanschlagbereich BRA beim Absenken der Kurve I aus dem waagerechten Verlauf im Bereich A beginnt. Ein solcher Anschlag der Tellerfeder 24 erlaubt ein kraftbegrenztes Abbauen der kinetischen Energie (Bereich KA), so dass die kinetische Energie nicht weiter ansteigen kann und das Aktorsystem nicht beschädigt wird. ln einem idealen System wird angenommen, dass immer dieselbe Referenzposition zwischen dem Weg der Gewindemutter 19 zum Anschlag 23 und dem von dem Absolutwinkelsensor 20 detektierten Winkel φ gefunden wird. Im realen System kommt es aber zu Messunsicherheiten, wobei aber bei der Referenzierung immer eine Winkelposition demselben Positionsbereich des Gewindeaktors, d.h. demselben Referenzfenster R, zugeordnet wird. Dabei wird bei der Initialisierung des Gewindeaktors am Bandende des Aktorsystems eine gefundene Position der Spindelmutter 19 in einem Referenzfenster R abgespeichert. Dies erfolgt dadurch, dass während des Initialisierungsprozesses die Gewindespindel 12 mit einer vorgegebenen Motorspannung und einer daraus resultierenden Kraft mit der Gewindemutter 19 gegen den Anschlag 23 gefahren wird. Dabei wird ausgewertet, wo die Spindelmutter 19 stehen geblieben ist und der zugehörige durch den Absolutwinkelsensor 20 bestimmte Winkel φ als Initialwinkel c o abgespeichert. Dieser Initialwinkel φ0 entspricht dabei der Referenzposition 0. Um abzusichern, dass im Referenzfenster R auch immer die erste Position der Umdrehung des Elektromotors 14 gefunden wurde, wird die Breite des Referenzfensters R kleiner als eine halbe Umdrehung des Elektromotors 14 festgelegt. Nur dann kann die Auswerteschaltung 15 die Position der richtigen Umdrehung des Elektromotors 14 sicher zuordnen.
Liegt bei dem Initialisierungsprozess der gefundene Initialwinkel φ0 in der Mitte des
Winkelsensormessbereiches, d.h. bei 180°, ergibt sich eine einfache Darstellung, wie diese aus Figur 7 zu entnehmen ist. Die parallel zueinander verlaufenden Geraden dokumentieren eine Umdrehung des als Dipol ausgebildeten Drehwinkelmagneten 22 von 0° bis 360°. Der bei der Referenzierung gefundene Initialwinkel φ0 wird direkt für die Ermittlung der Position in der Umdrehung 0 genutzt. Liegt der Initialwinkel φ0 näher an den Umschlagpunkten, wie diese in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist, müssen diese entsprechend der Lage des Initialwinkels cpo berücksichtigt werden. Die Grenze für den Zuordnungswechsel zu den Umdrehungen ist das Sensorsignal mit 180° Winkelabstand zum Initialwinkel φ0. Figur 8 zeigt dabei den Initialwinkel c o nahe der oberen Winkelgrenze q Liegt der aktuell gemessene Winkel φ, der bei einem Referenzierungsvorgang durch den Anschlag 23 der Gewindespindel 12 gemessen wurde, unterhalb eines Grenzwinkels cpG, der kleiner als der Initialwinkel φ0 ist, so gehört der aktuell gemessene Winkel φ zur nächst höheren Umdrehung des Elektromotors 14. Für den Grenzwinkel cpG wird dabei angenommen:
(pG = cpo ± 180° Liegt der aktuell gemessene Winkel φ oberhalb des Grenzwinkels cpG, der größer ist als der Initialwinkel φ0, so gehört dieser zur nächst kleineren Umdrehung des Elektromotors 14, wie es in Figur 9 dargestellt ist. Ansonsten befinden sich der gemessenen Winkel φ in derselben Umdrehung des Elektromotors 14 wie bei dem Initialisierungsprozess.
Bei dem Initialisierungsprozess wird davon ausgegangen, dass definierte Bedingungen, wie eine konstante Temperatur, ein geringer Verschleißzustand und ähnliches vorliegen. Im späteren Betrieb des Aktorsystems im Kraftfahrzeug werden sich aber diese definierten Bedingungen ändern. Somit wird davon ausgegangen, dass das Referenzfenster R des Initialisierungsprozesses kleiner ist als das Betriebsreferenzfenster RB im späteren Betrieb. Beide Breiten des Referenzfensters R und des Betriebsreferenzfensters RB werden abgeschätzt, können aber auch experimentell ermittelt werden. Zudem liegt das Referenzfenster R nicht mittig im Betriebsreferenzfenster RB. Auch dieser Versatz ist bekannt. Damit ergeben sich dann die Winkelgrenzen sowie die relative Lage des Grenzwinkels cpG zum Initialwinkel φ0, wie in Figur 10 dargestellt. Sind diese Randbedingungen hinreichend genau bekannt, kann das Referenzfenster R auch etwas größer sein als eine halbe Umdrehung von 180° des Elektromotors 14.
Die beschriebene Lösung umfasst in einer Verallgemeinerung einen Aktor mit schlupffreien, formschlüssigem Aktorgetriebe zwischen dem Aktormotor mit Motorwinkelsensor und der zu ermittelten Aktorposition. Dabei wird ein hochauflösender Absolut-Winkelsensors für die Erfassung des Aktormotorwinkels verwendet und ein definiert weicher Positionsanschlag an der zu bestimmenden Aktorposition an der Spindelmutter 19 für die Betätigung eines Geberkolbens 10 zur Referenzierung der Wegmessung eingestellt, so dass sich eine Mindestauflösung von ca. 0,5 Umdrehungen des Elektromotors 14 an dem Absolutwinkelsensors 20 ergibt. Der Vorteil der Erfindung besteht in der Ausnutzung der festen Beziehung zwischen Aktorweg und Motorwinkel bei Verwendung eines Absolutwinkelsensors am Aktormotor, um die Referen- ziergenauigkeit trotz nicht zu hartem mechanischen Anschlag in Form der Beschränkung der Anschlagkraft deutlich zu erhöhen. Bezugszeichenliste
1 Kupplungsbetätigungssystem
2 Reibungskupplung
3 Geberzylinder
4 Hydraulikleitung
5 Nehmerzylinder
6 Nehmerkolben
7 Betätigungsorgan
8 Lager
9 Ausgleichsbehälter
10 Geberkolben
1 1 Kolbenstange
12 Gewindespindel
13 Elektromotorischer Stellantrieb
14 Elektromotor
15 Auswerteeinheit
16 Gehäuse
17 Rotor
18 Stator
19 Spindelmutter
20 Absolutwinkelsensor
21 Platine
22 Drehwinkelmagnet
23 Anschlag
24 Tellerfeder
25 Lager
R Referenzfenster des Initialisierungsprozesses
RB Betriebsreferenzfenster
Rw Referenzfenster mit weichem Anschlag
Rst Referenzfenster mit steifen Anschlag
φ gemessener Winkel
cpo Initialwinkel
cpG Grenzwinkel
Max maximaler Grenzwinkel
( Min minimaler Grenzwinkel

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Bestimmung einer Position eines sich linear bewegenden Aktorgetriebes, insbesondere einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem das Aktorgetriebe (12, 19) von einem Elektromotor (14) angetrieben wird und ein Positionssignal eines Rotors (17) des Elektromotors (14) von einem Sensor (20) abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Absolutwinkelsensor (20) ausgebildeter Sensor als Positionssignal des Rotors (17) einen aktuellen Winkel (φ) misst, welcher in Abhängigkeit von einem, während eines Initialisierungsprozesses ermittelten Initialwinkels (φ0) einer Umdrehung des Rotors (17) zugeordnet wird, woraus die Position des Aktorgetriebes (12, 19) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der aktuell gemessene Winkel (φ) mit einem Grenzwinkel (cpG) verglichen wird, wobei, wenn der aktuell gemessene Winkel(cp) unterhalb des Grenzwinkels (cpG) liegt, welcher kleiner als der Initialwinkel (cpo) ist, der aktuell gemessene Winkel (φ) zur nächst größeren Umdrehung des Rotors (17) gehört, während, wenn der aktuell gemessene Winkel (φ) oberhalb des Grenzwinkels (cpG) liegt, welcher größer als der Initialwinkel (φ0) ist, der aktuell gemessene Winkel (φ) zur nächst kleineren Umdrehung des Rotors (17) gehört.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Initialisierungsprozesses dem Initialwinkel (φ0) ein Referenzfenster ( R ) für einen Referen- zierungsanschlag (23) des Aktorgetriebes (12, 19) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Initialisierungsprozess am Bandende der Fertigung des Aktorsystems (1 ) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des Initialisierungsprozesses der Referenzierungsanschlag (23) mittels eines Wegsensors überwacht wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einsatzes des Aktorsystems (1 ) im Kraftfahrzeug in einem Referenzierungsvorgang des Aktorgetriebes (12, 19) gegen den Referenzierungsan- schlag (23) gefahren wird, wobei dem Referenzierungsanschlag (23) der aktuell gemessene Winkel (φ) des Absolutwinkelsensors (20) und gleichzeitig der Umdrehung des Rotors (17) zugeordnet wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das während des Initialisierungsprozesses bestimmte Referenzfenster ( R ) kleiner ist als ein Betriebsreferenzfenster (RB) während des Einsatzes des Aktorsystems (1 ) im Kraftfahrzeug.
8. Aktorsystem, insbesondere ein Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, mit einem Aktorgetriebe (12, 19), welches von einem Elektromotor (14) angetrieben wird und das eine Drehbewegung des Elektromotors (14) in eine lineare Bewegung einer Kupplung umsetzt, wobei ein Sensor eine Position des Elektromotors (14) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Absolutwinkelsensor (20) und das Aktorgetriebe (12, 19) übersetzungstreu ausgebildet ist.
9. Aktorsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutwinkelsensor (20) einem auf einem Rotor (17) des Elektromotors (14) angeordneten, vorzugsweise als Dipol ausgebildeten, Drehwinkelmagneten (22) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der Referenzierungsanschlag (23) auf einer dem Elektromotor (14) entgegengesetzten Seite des Aktorgetriebes (12, 19) angeordnet ist oder auf der dem Elektromotor (14) zugewandten Seite des Aktorgetriebes (12, 19) positioniert ist, wobei der Absolutwinkelsensor (20) mit einer Auswerteeinrichtung (15) verbunden ist, welche aus einem, von dem Absolutwinkelsensor (20) gemessenen Winkel (φ) die Position des Re- ferenzierungsanschlages (23) bestimmt.
10. Aktorsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Referenzierungsanschlag (23) ein federähnliches Element (24) mit einer nichtlinearen Kraftkennlinie zur Aufnahme der kinetischen Kräfte des Aktorgetriebes (12, 19) vorgeschaltet ist.
PCT/DE2014/200319 2013-08-06 2014-07-14 Verfahren zur bestimmung eines position eines sich linear bewegenden aktorgetriebes in einem aktorsystem, insbesondere einem kupplungsbetätigungssystem eines kraftfahrzeuges und ein aktorsystem Ceased WO2015018407A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112014003646.3T DE112014003646B4 (de) 2013-08-06 2014-07-14 Verfahren zur Bestimmung einer Position eines sich linear bewegenden Aktorgetriebes in einem Aktorsystem, insbesondere einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges und ein Aktorsystem

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013215486 2013-08-06
DE102013215486.0 2013-08-06
DE102013218947.8 2013-09-20
DE102013218947 2013-09-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015018407A2 true WO2015018407A2 (de) 2015-02-12
WO2015018407A3 WO2015018407A3 (de) 2015-10-01

Family

ID=51355396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2014/200319 Ceased WO2015018407A2 (de) 2013-08-06 2014-07-14 Verfahren zur bestimmung eines position eines sich linear bewegenden aktorgetriebes in einem aktorsystem, insbesondere einem kupplungsbetätigungssystem eines kraftfahrzeuges und ein aktorsystem

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102014213620A1 (de)
WO (1) WO2015018407A2 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014216279A1 (de) * 2014-08-15 2016-02-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Schutz einer Kupplungsaktorik eines Kupplungsbetätigungssystems, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug
DE102016219243A1 (de) * 2016-10-05 2018-04-05 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Ansteuerung einer hydraulischen Getriebeaktoranordnung
DE102017109403B4 (de) * 2017-05-03 2023-06-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Absolutpositionsbestimmung eines sich um eine Drehachse drehenden Bauteiles eines Aktors, insbesondere eines Kupplungsaktors
DE102017215387A1 (de) * 2017-09-01 2019-03-07 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Positionsermittlung eines Betätigungselements
DE102018214601B4 (de) 2018-08-29 2026-04-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG System zum Erfassen der Position einer Lineareinheit eines Linearsystems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011014936A1 (de) 2010-04-08 2011-12-15 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Steuereinrichtung und Verfahren zum Steuern

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4789688B2 (ja) * 2006-04-18 2011-10-12 ヤマハ発動機株式会社 クラッチ用アクチュエータ、エンジンユニットおよび鞍乗型車両
DE102006041660B4 (de) * 2006-09-06 2013-05-23 Pierburg Gmbh Stellvorrichtung zur linearen Verstellung eines Stellgliedes
DE102006056515A1 (de) * 2006-11-30 2008-06-05 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung
DE102009022240A1 (de) * 2009-05-22 2011-02-24 Magna Powertrain Ag & Co Kg Verfahren zum Klassieren einer Kupplungseinheit
DE102010048493A1 (de) * 2009-11-09 2011-05-12 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Schlupfregelung einer Reibungskupplung und Kupplungsaktor hierzu
DE102009054603A1 (de) * 2009-12-14 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors
DE112011104077A5 (de) * 2010-07-08 2013-09-05 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Abgleich eines Phasenversatzes zwischen einem Rotorlagesensor und der Rotorlage eines elektrisch kommutierten Motors

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011014936A1 (de) 2010-04-08 2011-12-15 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Steuereinrichtung und Verfahren zum Steuern

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015018407A3 (de) 2015-10-01
DE112014003646A5 (de) 2016-04-21
DE102014213620A1 (de) 2015-02-12
DE112014003646B4 (de) 2021-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2214944B1 (de) Feststellbremse und verfahren zum betreiben derselben
EP3898361B1 (de) Elektromechanische bremsenanlage
WO2015018407A2 (de) Verfahren zur bestimmung eines position eines sich linear bewegenden aktorgetriebes in einem aktorsystem, insbesondere einem kupplungsbetätigungssystem eines kraftfahrzeuges und ein aktorsystem
EP2688778B1 (de) Verfahren zum einstellen einer feststellbremse in einem fahrzeug
EP3429920B1 (de) Linearantrieb für eine schiffrudermaschine
DE102008021849A1 (de) Elektromechanisches Lenksystem mit Anpassung des Lenkwinkels der Räder an den Handwinkel
WO2011124200A1 (de) Steuereinrichtung und verfahren zum steuern
DE112010001147B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinrichtung zum Verstellen einer automatisierten Kupplung
WO2008086906A2 (de) Kupplungssystem und verfahren zur steuerung eines kupplungssystems
WO2013160075A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung und/oder ansteuerung einer position eines elektromotors, insbesondere in einem kupplungsbetätigungssystem eines kraftfahrzeuges
EP3513911B1 (de) Pressmaschine
DE102016208613A1 (de) Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Detektion einer Beschädigung der Bremsvorrichtung
DE102013211041A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges
WO2016131449A1 (de) Aktor mit planetenwälzgewindespindeltrieb
DE102016212175A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Ansteuerung einer Position eines elektrisch-kommutierbaren Elektromotors, insbesondere für ein Kupplungsbetätigungssystem eines Fahrzeuges
EP4026753B1 (de) Verfahren zur bestimmung des verschleisses eines lenksystems eines fahrzeugs
WO2016023547A2 (de) Verfahren zum schutz einer kupplungsaktorik eines kupplungsbetätigungssystems, vorzugsweise für ein kraftfahrzeug
DE102014223479B3 (de) Verfahren zur Einstellung einer Anschlagposition eines hydrostatischen Kupplungsaktors
WO2016116249A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer parkbremse
DE10356096B4 (de) Verfahren zum Betätigen einer einen Elektromotor aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge
DE102010051413B4 (de) Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für eine Achse einer Maschine oder eine Anlage
EP1770313B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
DE102010039309A1 (de) Verfahren zur Ermittlung des Wirkungsgrades einer elektrisch betätigbaren Feststellbremse in einem Fahrzeug
EP3172421A1 (de) Verfahren zur steuerung und/oder regelung der leistung eines motors
DE102019008354B4 (de) Verfahren zum Anhalten eines Fahrzeuges umfassend eine Antriebseinheit und eine Bremseinrichtung und Fahrzeug zur Durchführung eines derartigen Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14752265

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112014003646

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112014003646

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14752265

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2