專利名稱：離合器執行器以及用于控制該離合器執行器的方法
技術領域：
本發明涉及一種離合器執行器以及用于控制該離合器執行器的方法，用于具有相 應數量子傳動系的復式離合器變速器中的復式離合器。
背景技術：
由現有技術已經公知了所謂的雙離合器變速器或平行換檔變速器，所述雙離合器 變速器或平行換檔變速器具有兩個子傳動系，這些子傳動系可分別借助于一個摩擦離合器 與內燃機耦合。這種雙離合器變速器的換檔通過在檔位掛入到兩個子傳動系中時內燃機的 力矩在摩擦離合器的所謂重疊中在滑轉運行時由一個子傳動系傳輸給另一個子傳動系來 進行，其方式是先前打開的摩擦離合器閉合并且先前打開的摩擦離合器閉合。因此，在換檔 之外的運行期間，始終兩個摩擦離合器之一必須打開，以便防止變速器和后面的驅動輪卡 鎖。因此，在離合器執行器的功能故障未被預見時必須設法作到雙離合器變速器不卡 鎖。為此例如使用專門設計的摩擦離合器，這些摩擦離合器在解除應力狀態中打開并且借 助于不自動保持的離合器執行器壓合。在功能故障時，兩個執行器模塊被切斷供電，由此， 兩個摩擦離合器打開。如果一個執行器模塊由于功能故障在所屬摩擦離合器的閉合或滑轉 狀態中卡住，則變速器的卡住通過另一個能工作的摩擦離合器的同時打開來避免。具有執 行器模塊的離合器執行器在此必須按照在無電流狀態中自動打開的狀態設計得不自動保 持，由此必須提供相應大的執行器力，其中，尤其是必須使用具有高功率和相應結構空間的 電動機。
發明內容
本發明的任務在于，提供一種離合器執行器以及一種用于控制該離合器執行器的 方法，通過該方法可與摩擦離合器的運行方式無關地操作這些摩擦離合器，其中，在一個執 行器模塊的功能故障時應避免變速器卡鎖。另外，應降低執行器力。該任務通過一種離合器執行器來解決，該離合器執行器用于操作復式離合器，該 復式離合器具有至少兩個摩擦離合器，該離合器執行器包括至少兩個執行器模塊，這些執 行器模塊分別具有一個電動機和一個由該電動機驅動的分離機構以及一個用于對電動機 進行控制和供給電流的控制單元，所述分離機構分別作用于一個摩擦離合器以便操作該摩 擦離合器，其中，執行器模塊相互間借助于數據導線連接。在此，復式離合器有利地是具有 兩個摩擦離合器的雙離合器，其中，離合器執行器的每個執行器模塊操作兩個摩擦離合器 之一。每個執行器模塊包括一個控制單元，在該控制單元中，用于控制電動機的信號例如在 無刷式電子換向電動機的情況下用于使電動機換向的信號從在該電動機中檢測轉子轉動 運動的傳感器如霍爾傳感器測定并且輸送給電動機。另外，數據例如以特性曲線族或數學 函數形式存儲在控制單元中，其存儲離合器行程與待通過當前激活的摩擦離合器傳輸的力 矩的配置并且與摩擦離合器和分離機構的物理變化相匹配。此外，控制單元中存在用于運行電動機的功率電子裝置，由此，執行器模塊自動地能夠產生在離合過程期間所需的調節 參量，輸出給電動機并且觀測所述調節參量的執行。執行器模塊之一或全部可包括一個功 能軟件，該功能軟件可包括設置在上級的功能如觀測功能、與另外的整車電路網絡的通信 和類似功能。執行器模塊僅僅通過內部的數據導線相互通信。數據導線可使用串聯的傳輸協議 并且依賴公知總線系統如CAN總線的傳輸協議，其中，沒有提出，數據導線與整車電路網絡 連接和交換數據。各個執行器模塊的運行狀態有利地通過數據導線交換。在執行器模塊任 意之一中例如可設置相應的觀測模塊，所述觀測模塊檢驗輸出給電動機的信號的合理性。 如果從該觀測模塊得到一個執行器模塊的功能故障，例如當電動機的供電帶有錯誤或失靈 時，電動機失效并且因此沒有調節所計算的調節行程時，控制單元本身失靈或者發生類似 問題時，則相應的信息發送給另外的執行器模塊，所述另外的執行器模塊為了避免變速器 面臨卡住而使其余摩擦離合器打開，在雙離合器的情況下使第二摩擦離合器打開。因此，能 工作的執行器模塊的控制根據一個功能故障的執行器模塊的運行狀態來進行。在此，在一 個執行器模塊的功能故障繼續存在時，錯誤信號通過數據導線傳輸給至少一個另外的執行 器模塊并且至少一個第二執行器模塊以應急工況運行。在應急工況中可引入該或這些仍能 工作的執行器模塊的唯一的功能和功能故障的執行器模塊的中斷。在此，功能故障的執行 器模塊的電動機可立即停止其運動并且仍能工作的執行器模塊使得配置給該仍能工作的 執行器模塊的摩擦離合器打開，由此，變速器的卡住被排除。執行器模塊有利地分別本身連接在整車電路網絡的電壓供給裝置上，在具有相應 變速器的車輛開始運行時運行并且在車輛停止之后再關斷。被證實有利的是，電流供給裝 置持續地以供給導線的形式接在執行器模塊上并且例如與點火開關、點火鎖或其它顯示開 始運行的開關連接的控制導線借助于分開的插頭連接在執行器模塊上，其在車輛運行期間 提供這樣多的電能，使得在電纜斷裂或用于電流供給裝置的供給導線的插頭脫落的情況下 至少具有小的電流需求的控制單元可通過控制導線供給電流。執行器模塊的冗余的供給也 可用其它方式例如借助于雙重的插頭和導線布線來進行。所提出的執行器模塊可特別有利地用于所謂的強制打開式摩擦離合器，這些強制 打開式摩擦離合器在解除應力狀態下閉合并且借助于執行器模塊壓開。為此，執行器模塊 可構造成自動保持的，由此，這種摩擦離合器在打開狀態中僅需要非常小的操作力。由于執 行器模塊相互觀測功能故障，當功能故障時，不需要兩個摩擦離合器自動打開。而功能故障 由這些或該剩余的執行器模塊及時識別并且所屬摩擦離合器打開，由此，可能不再能工作 并且因此傳輸力矩的摩擦離合器是唯一傳輸力矩的摩擦離合器并且變速器因此不可卡住。 與不自動保持的強制壓合式摩擦離合器不同，在行駛工況中打開的摩擦離合器的保持力較 小，因此，執行器力可降低并且屬于該摩擦離合器的電動機設計得較弱。這可使得離合器執 行器的成本節省以及結構空間需求較小。在另一個構型例子中可設置有一個對兩個執行器模塊進行觀測的控制裝置，其 中，兩個執行器模塊也可作為所謂智能的執行器模塊構造成配備有自己的處理器單元的單 元。在此，一個摩擦離合器的控制器和調節器的至少一些部分錨在設置在上級的控制裝置 中并且控制器和調節器的另外一些部分錨在執行器單元中，用于控制和調節摩擦離合器的 完整的數據處理裝置也錨在設置在上級的控制裝置中并且分別對于一個執行器模塊錨在對應的執行器模塊中。在此，用于一個執行器模塊的觀測功能有利地在另外的執行器模塊 中執行。以此方式，與功能故障的可能例如通過處理器失效造成的測定無關地可通過執行 器模塊相互觀測或檢驗。在相同意義上，兩個執行器模塊的功能觀測的結果通過設置在上 級的控制裝置觀測。在此特別有利的是，為了識別功能故障，在設置在上級的控制裝置和對 應的執行器模塊中兩個觀測單元相互衡量。因此例如一個功能故障僅當不僅在執行器單元 中而且在設置在上級的控制裝置中求得所涉及的執行器模塊的功能故障時才可自身評價。 另外，所述任務通過用于控制離合器執行器的方法來解決，該離合器執行器用于操作復式 離合器，該復式離合器具有至少兩個摩擦離合器，該離合器執行器包括至少兩個執行器模 塊，這些執行器模塊分別具有一個電動機和一個由該電動機驅動的分離機構以及一個用于 對電動機進行控制和供給電流的控制單元，所述分離機構分別作用于一個摩擦離合器以便 操作該摩擦離合器，其中，執行器模塊相互間借助于數據導線連接并且一個執行器模塊的 功能能力的觀測通過至少一個第二執行器模塊來進行。根據該方法的一個構型，通過數據 導線將第一執行器模塊的狀態信息傳輸到至少一個另外的執行器模塊。在此，所述至少一 個另外的執行器模塊就第一執行器模塊的故障對狀態信息進行檢驗并且在識別出故障時 轉換到應急工況，其中，在該應急工況中第一執行器模塊的驅動被阻止并且所述至少一個 另外的執行器模塊使配置給所述至少一個另外的執行器模塊的摩擦離合器打開。另外，有利的可以是，在應急工況中將信號輸出給為變速器控制器設置的控制單 元，該控制單元使可能在配置給具有故障執行器模塊的摩擦離合器的子傳動系中掛入的檔 位退出。在下面的表格1中示出了用于功能故障、其用于離合器執行器的直接后果和所提 出的離合器執行器的所設置的反應的例子。表格1描述了雙離合器的一個摩擦離合器Ki的 執行器模塊(AMI)的不同的功能故障。在相同意義上，功能故障可傳輸給第二摩擦離合器 K2的執行器模塊2。在此，在第一觀測層面中為插頭和導線的功能，在第二觀測層面中為例 如調節參量的合理性，在第三觀測層面中為例如在控制單元中使用的微處理器的合理性。表格1 離合器執行器具有一個設置在上級的控制單元和兩個執行器模塊，這些執行器模 塊分別具有一個用于另外的執行器模塊的觀測功能，其中，執行器模塊相互間并且與設置 在上級的控制裝置例如通過CAN連接，在使用該離合器執行器時，在一個示例性構型中可 根據下面的表格2設置具有用于配置給執行器模塊的兩個摩擦離合器的相應措施或者后 果的下述功能。
借助于圖1至圖3對本發明進行詳細描述。附圖表示圖1用于雙離合器的具有兩個執行器模塊的離合器執行器的示意性示出的構型 例子，圖2 —個執行器模塊的功能的框圖，以及圖3具有設置在上級的控制裝置的離合器執行器的功能的另一個框圖。
具體實施例方式圖1示意性地示出了具有兩個執行器模塊2、3的離合器執行器1，這些執行器模 塊分別具有一個控制單元4和一個具有用于給電動機6供電的功率電子裝置的末級。電動 機6涉及具有霍爾傳感器的電子換向電機，這些霍爾傳感器的信號在控制單元的換向單元 7中被檢測。電動機的換向也在換向單元7中進行，該換向單元將換向信號傳送給末級5， 該末級給電動機6供應電能。此外，控制單元4包括位置調節器8，該位置調節器根據可在 兩個執行器模塊2、3之一中、在兩個執行器模塊中或者在外部控制裝置中執行的功能軟件 9將用于所涉及的由電動機4借助于分離機構操作的摩擦離合器的相應調節指令轉變成電 調節信號并且觀測所變換的調節行程。在所示實施例中，僅僅執行器模塊2具有功能軟件9 并且通過CAN總線10與車輛的其它控制單元通信。功能軟件9的數據的傳送通過內部的 串聯的數據導線11來進行。在其它構型例子中，執行器模塊3尤其是也可通過在另一個控 制單元中執行的功能軟件而與CAN總線具有連接。功能軟件可以以ASICS的形式或者作為 軟件儲存在各個控制單元中。執行器模塊2、3相互觀測功能故障。為此，在每個執行器模塊2、3中在多個層面上 進行觀測，這些層面在所示實施例中作為框12、13示出，本身分別實施一個觀測程序并且 在控制單元4的功能符合規定時使末級5釋放。如果在框12、13之一中測得功能故障，則 將末級關斷并且通過數據導線11將當前激活的運行狀態從正常模式轉換成錯誤模式，例 如其方式是置一個錯誤位。運行狀態的傳輸可定性地通過發送錯誤報告或者定量地進行， 例如其方式是傳送錯誤的類型。視所傳送的錯誤報告而定，另外的執行器模塊作出反應，例 如其方式是給電動機6經調節地或不經調節地供電并且由此將配置給該執行器模塊的摩 擦離合器打開。為了對功能故障作出反應，在傳送功能故障之后可在另外的執行器模塊2、 3中直接訪問位置調節器8和/或啟動用于能工作的執行器模塊的應急工況的程序14。以 此方式，例如可在使在帶有功能錯誤的子傳動系中可能掛入的檔位退出之后通過牽引力中斷和受限制的檔位選擇自動化地運行仍能工作的子傳動系。摩擦離合器的控制可借助于程 序14或者通過在功能軟件中執行的程序來進行。給兩個執行器模塊2、3借助于供給導線15從機動車的整車電路網絡供給電能。控 制導線16根據機動車的開始運行例如借助于點火信號或啟動開關控制執行器模塊2、3的 激活和去激活。一個執行器模塊2、3的能量供給裝置的功能可用有利的方式由另外的執行 器模塊3、2檢驗。因此例如可在電纜斷裂、保險裝置熔斷或插頭脫落之后供給導線上的供 給電壓失靈時借助于框12、13中確定的功能故障測定。為此，控制單元4與控制導線16這 樣連接，使得在供給導線15失靈時針對小的能量需求設計的控制單元4的供給在無末級5 的情況下得到保證并且功能故障的通過數據導線11進行的信號傳輸保持。如果控制導線 16出于所述原因中斷，則這可在所涉及的執行器模塊中確定并且錯誤報告通過CAN總線輸 送給中央的控制單元4。控制導線16的中斷對執行器模塊2、3的功能無影響。如果控制單 元4失靈，則這可由另外的執行器模塊通過經由數據導線11進行的通信的缺失來識別并且 由其引入相應步驟。圖2示出了例如如圖1中所示的執行器模塊的功能的示意性視圖。在功能層面Kx 上由功能軟件輸出用于電動機的期望的待調整的調節值并且由此在考慮處于其間的傳動 比的情況下輸出用于摩擦離合器的操作行程或分離行程。在位置調節器中求得相應的電調 節值并且輸出到用于給電動機供電的末級Kx。與此并行地在第二檢驗層面中進行觀測Κχ， 該觀測與功能層面Kx中的求得調節值的粗值。如果比較是合理的，則進行末級Kx的釋放。 與此無關，在第三層面中進行呈程序執行監控、儲存測試和指令測試形式的另外的檢驗措 施，這些檢驗措施檢驗控制單元的微處理器的功能。該檢驗的運行狀態通過數據導線輸送 給另外的執行器模塊并且由觀測模塊評價。如果觀測是合理的，則末級Kx通過第二方式釋 放。僅當兩個觀測，即合理的調節值存在并且被檢驗，微處理器經受住了已經執行的測試， 末級才釋放并且無錯誤的運行狀態與此并行地傳送給另外的執行器模塊。如果在兩個層面 之一中存在異議，則不轉換末級，即鎖定電動機的當前位置并且由此鎖定摩擦離合器的當 前位置。相應的報告傳送給另外的執行器模塊并且引入應急工況，該應急工況例如立即調 節或者盡可能快地打開配置給該執行器模塊的摩擦離合器。圖3示出了具有一個設置在上級的控制裝置117和兩個執行器單元102、103的離 合器執行器101的作為框圖的示意性視圖，所述執行器單元具有操作配置給這些執行器單 元的摩擦離合器的電動機和控制這些電動機的處理器單元。在此，每個執行器模塊102、103 分別借助于一個數據導線104、105與設置在上級的控制裝置117連接。另外，兩個執行器 模塊102、103分別借助于一個數據導線106、107彼此連接。數據導線104、105、106、107可 以是在實體上分開的導線或數據通信裝置的組成部分如CAN總線。作為箭頭表示的數據導 線在此僅僅描述信息流的方向。不言而喻，數據導線在實體上可構造成雙向的信號導線。在設置在上級的控制裝置117中在此可在第一層面或控制等級中執行功能軟件， 該功能軟件從設置在上級的車輛數據的要求和駕駛員要求求得應如何控制即操作由執行 器模塊102、103操作的摩擦離合器的控制參量。另外，與該層面無關地可設置第二層面，在 該第二層面中，由功能軟件輸出的控制參量被合理化地觀測。例如處理器或者處理器的與 第一層面的流程無關地工作的模塊冗余地和/或按照其它計算模型計算合理化參量，這些 合理化參量與功能軟件的控制參量比較。當控制參量和合理化參量偏差明顯時可引入應急
8工況，在該應急工況中例如所屬的電動機關斷。 直接地或者作為第三層面可由設置在上級的控制裝置將另外的觀測參量通過數 據導線104、105傳輸給執行器模塊102、103。兩個執行器模塊102、103可對這些觀測參量 的合理性重新觀測并且例如使電動機的關斷與該合理性檢驗的結果無關。為此可交叉地 分別在另外的執行器模塊102、103中執行觀測程序，這些觀測程序分別傳輸給另外的執行 器模塊103、102。在此，對于一個執行器模塊102、103的觀測而言，設置在上級的控制裝置 117中和另外的執行器模塊103、102中的合理性檢驗的結果彼此比較并且僅當兩個合理性
檢驗提供同一個結果時所涉及的電動機才關斷。不同的結果例如可源于各個觀測單元中的處理器失效和/或這些觀測單元之間的導線斷裂。
參考標號清單
1離合器執行器2執行器模塊
3執行器模塊14程序
4控制單元15供給導線
5末級16控制導線
6電動機101離合器執行器
7換向單元102執行器模塊
8位置調節器103執行器模塊
9功能軟件104數據導線
10CAN總線105數據導線
11數據導線106數據導線
12框107數據導線
13框117控制裝置
權利要求
離合器執行器(1)，用于操作復式離合器，該復式離合器具有至少兩個摩擦離合器，該離合器執行器包括至少兩個執行器模塊(2，3)，這些執行器模塊分別具有一個電動機(6)和一個由該電動機驅動的分離機構以及一個用于對所述電動機(6)進行控制和供給電流的控制單元(4)，所述分離機構分別作用于一個摩擦離合器以便操作該摩擦離合器，其特征在于這些執行器模塊(2，3)相互間借助于數據導線(11)連接。
2.根據權利要求1的離合器執行器(1)，其特征在于這些執行器模塊(2，3)的運行狀 態通過該數據導線(11)交換。
3.根據權利要求2的離合器執行器(1)，其特征在于根據一個執行器模塊(2，3)的運 行狀態來控制至少一個另外的執行器模塊(3，2)的功能。
4.根據權利要求2或3的離合器執行器(1)，其特征在于當一個執行器模塊(2，3)故 障時，錯誤信號通過該數據導線(11)傳輸給至少一個另外的執行器模塊(3，2)并且至少一 個第二執行器模塊(2，3)以應急工況運行。
5.根據權利要求4的離合器執行器(1)，其特征在于在應急工況中，所述執行器模塊 (2,3)的分離機構的驅動隨著故障而中斷并且至少一個執行器模塊(3，2)使配置給所述至 少一個執行器模塊的摩擦離合器打開。
6.根據權利要求1至5之一的離合器執行器(1)，其特征在于這些執行器模塊(2，3) 與至少一個另外的控制裝置處于信號連接。
7.根據權利要求1至6之一的離合器執行器(1)，其特征在于每個執行器模塊(2，3) 的控制單元(4)被冗余地供給電能。
8.根據權利要求1至7的離合器執行器(1)，該離合器執行器用于操作至少一個強制 打開式摩擦離合器。
9.根據權利要求1至8之一的離合器執行器(101)，其特征在于一個執行器模塊 (102,103)的觀測在一個設置在上級的控制裝置(117)中并且分別在另外的執行器模塊 (103，102)中進行。
10.根據權利要求9的離合器執行器(101)，其特征在于一個執行器模塊(102，103) 的基于所觀測參量的停止僅當所述所觀測參量對于一個執行器模塊不僅在所述設置在上 級的控制裝置(117)中而且在另外的執行器模塊(103，102)中要求停止時才進行。
11.用于控制離合器執行器(1)的方法，該離合器執行器用于操作復式離合器，該復式 離合器具有至少兩個摩擦離合器，該離合器執行器包括至少兩個執行器模塊(2，3)，這些執 行器模塊分別具有一個電動機(6)和一個由該電動機驅動的分離機構以及一個用于對所 述電動機(6)進行控制和供給電流的控制單元(4)，所述分離機構分別作用于一個摩擦離 合器以便操作該摩擦離合器，其特征在于這些執行器模塊(2，3)相互間借助于數據導線 (11)連接并且一個執行器模塊(2，3)的功能能力的觀測通過至少一個第二執行器模塊(3，2)來進行。
12.根據權利要求9的方法，其特征在于通過該數據導線(11)將第一執行器模塊(2，3)的狀態信息傳輸到至少一個另外的執行器模塊(3，2)。
13.根據權利要求10的方法，其特征在于所述至少一個另外的執行器模塊(3，2)就 該第一執行器模塊(2，3)的故障對所述狀態信息進行檢驗并且在識別出故障時轉換到應急工況。2
14.根據權利要求11的方法，其特征在于在應急工況中該第一執行器模塊(2，3)的 驅動被阻止并且所述至少一個另外的執行器模塊(3，2)使配置給所述至少一個另外的執 行器模塊的摩擦離合器打開。
15.根據權利要求11或12的方法，其特征在于在應急工況中將信號輸出給為變速器 控制器設置的控制單元，該控制單元使可能在配置給具有故障執行器模塊(2，3)的摩擦離 合器的子傳動系中掛入的檔位退出。
16.用于控制離合器執行器(101)的方法，該離合器執行器用于操作復式離合器，該復 式離合器具有至少兩個摩擦離合器，該離合器執行器包括至少兩個執行器模塊(102，103) 和一個設置在上級的對兩個執行器模塊進行觀測和控制的控制單元(117)，這些執行器 模塊分別具有一個電動機和一個由該電動機驅動的分離機構以及一個分別設置在執行器 模塊(102，103)中的、用于對所述電動機進行控制和供給電流的控制單元，所述分離機構 分別作用于一個摩擦離合器以便操作該摩擦離合器，其特征在于這些執行器模塊(102， 103)相互間借助于數據導線(106，107)連接并且一個執行器模塊(102，103)的功能能力 的觀測通過至少一個第二執行器模塊(103，102)和所述設置在上級的控制裝置(117)來進 行。
17.根據權利要求16的方法，其特征在于對執行器模塊(102，103)的功能能力進行 觀測的參量在所述進行觀測的控制裝置(117)中并且在另外的執行器模塊(103，102)中測定。
18.根據權利要求17的方法，其特征在于功能能力僅當在所述進行觀測的控制裝置 (117)中并且在另外的執行器模塊(103，102)中確定同一尺度的進行觀測的參量時才被識 別為受限制。
全文摘要
本發明涉及一種離合器執行器(1)以及一種用于控制該離合器執行器的方法，該離合器執行器操作復式離合器并且為此具有與摩擦離合器的數量相應的執行器模塊(2，3)，這些執行器模塊具有分開的控制單元(4)以及由這些控制單元控制并且借助于分離機構作用于摩擦離合器的電動機(6)。為了消除在一個執行器模塊(2，3)功能故障時設置在摩擦離合器、尤其是強制閉合式摩擦離合器后面的子傳動系卡鎖，這些執行器模塊相互間借助于數據導線(11)連接，該數據導線允許這些執行器模塊(2，3)的觀測和應對措施。
文檔編號F16D48/06GK101910669SQ200880123871
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月11日 優先權日2008年1月2日
發明者J·格哈特, M·拉普, M·格拉曼, M·門策爾, M·齊默爾曼, W·希爾, W-W·比謝 申請人:盧克摩擦片和離合器兩合公司