专利名称：用于汽车离合器的致动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的致动装置。
背景技术：
目前存在不同实施方式的汽车离合器。按照现有技术，干式离 合器通过踩踏离合器踏板来分离。在没有操纵时，这些离合器是闭 合的("常闭")。在这期间，在市场上已有双离合器变速器中使 用的新型离合装置。
这些双离合器经常是液压操纵且一般是"常开，，，也就是说， 在没有操纵时离合器是分离的。这具有这样的优点，即在故障情况 下(例如，在出现压力损失时)，两个离合器分离并因此进入安全 状态。在这里，只要使很小量的液压油从双离合器的液压操纵缸中 漏出就足以完全地消除压力，也就是说直到离合器的接触点。对于 液压离合器，这进行得非常快。即使在出现重大故障(例如处理器 故障，等)时，在重置情况下也可足够快地分离两个离合器，以达
到安全状态。在重置时，受控地切断控制装置(SG)的所有输出并 紧接着重新启动该控制装置。
在两个分变速器中的接合档位中同时闭合两个离合器可能会导 致变速器中的过度张紧状态，会有驱动轴抱死的危险。
此外还已知的是按照"正常不动(normally stay )"(或正常保 持)原则的离合装置。对于这种致动装置，相应的离合器保持在当 前状态下。
对于双离合器变速器，除了液压操纵的装置之外，出现了越来 越多的机电操纵装置。原因在于复杂程度更低、具有消耗优势(在 离合器操纵时需要更少的能量)以及成本更低。然而，这些装置在动力学方面具有由装置本身决定的小缺陷。这种机电(即通过电动 机或电磁铁，等)操纵的双离合器在通过电动机进行主动操纵时实 现了足够好的调整时间，从而因此可以通过主动地分离离合器来达 到安全状态。
迄今为止，这些离合器同样优选为"常开"装置(理由如上
可自动地达到安全状态)。此外，使离合器分离的复位力可以由弹 簧产生。因此，在重置情况下，弹簧也必须使两个离合器分离，其 中，在这里，两个电动机和在电动机和离合器之间的联接构件同样 也必须 一 起被加速。由于电动机很大的惯性矩以及在离合器与电动 机之间大的传动比，这引起了问题。此外，必须安装强度非常大的 复位弹簧，这造成费用和安装空间问题且导致在闭合离合器时操纵 力很高。因此，在机电致动装置中预期的消耗降低量至少减小了。 由于电动机很高的电流，车载电网负载大大地增加了甚至超出了允 许的范围。
因此，在出现故障状态时可能很难在必需的短时间内分离离合 器以及时地达到安全状态。
文献US 2006/0223672 Al公开了 一种自动变速器，该自动变速 器的离合致动器具有至少两个用于控制离合器的电动机。如果其中 一个电动机失灵了，这可以被检测到。该离合器是一种"常闭，，离 合器。
此外，文献DE 101 38 395 Al公开了 一种用于液压操纵离合器 的紧急操纵装置，该液压操纵离合器同样被设计成"常闭，，。
在这里，为了在故障情况下紧急分离离合器而设有蓄压器，借 助该蓄压器，即使在出现故障状态时也可以可靠地将离合器从"常 闭"状态转换至分离状态。
DE 699 22 025 T2公开了 一种带有机电操纵装置的双离合器变 速器
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于汽车的分离式离合器的机电致 动装置，该致动装置被预紧在分离位置上，且利用该致动装置，在 故障状态的情况下可以快速地分离特别是分离式离合器。
该目的将通过具有权利要求1和10的特征的致动装置得到解决。
原则上，这样的故障状态是相关的，在这些故障状态下，离合 器应当在没有主动操纵时(也就是说被动地)分离或保持(常开或 正常不动)，例如，在出现处理器故障或软件故障时的重置情况中。 在重置情况下，在现有技术中是以碰撞的方式切断控制装置的输出， 这导致了离合器分离缓慢。
现在，控制装置在硬件方面被构造成或在独立的安全装置周围 被扩展成，在故障状态下，即使在控制装置失灵时也可以有效地操 纵离合器。在这里，优选的是，该线路布置与控制装置中的主处理 器无关，因而也与软件无关，也就是说优选是完全地通过硬件线路 布置来实现。由此可以缩短离合器的操纵时间。因此，优选是目前 已知的电动机功能失效的所有故障在所有行驶状态下都可以在短时 间内被转换至安全状态。
对于按照"常开"原则工作的双离合器变速器，可以例如在出 现故障状态(或重置)的情况下，向着"分离离合器"的方向给离 合器的两个电动机供电至少优选规定的时间。
通过本发明可以实现
可以减小用于分离离合器的复位弹簧的弹簧力； 因而总的来说还可以实现进一步的消耗优势(较小的保持能 量)；
降低车载电网的电流负载；
更软的弹簧以及在弹簧与电动机之间的操纵运动装置所需的安 装空间较更小；
更软的弹簧以及在弹簧与电动机之间的操纵运动装置产生的成 本更4氐。上面在采用常开设计的机电式操纵的双离合器的例子中所描述
的发明基本上可转用于下列情况 也可应用于单离合器；
可应用于干式或湿式离合器(单离合器或双离合器)； 除了 "常开"离合器之外还可应用于"正常不动，，离合器。 仅仅为了全面性才提到常闭。然而，按照"正常不动，，原则的
装置是能够完全实现的；在这里，上述优势可达到最大。
在根据权利要求1的致动装置中优选的是，安装装置具有安全 硬件，该安全硬件与控制装置分开设置。
以这种方式，安装装置可以不受可能发生的控制装置故障状态 影响地工作。
此外，优选的是，安装装置具有故障识别传感器，该故障识别 传感器识别控制装置的故障状态。
这优选可通过这样的方式实现，即故障识别传感器识别是否控 制装置的能量供给低于一定水平和/或控制装置被重置。
故障识别传感器例如可以在简单的硬件中被实施为比较模块， 该比较模块将控制装置的电压与参考电压比较或者询问控制装置的 重置信号。
作为对此的附加或替代，控制装置可具有这样的故障识别传感 器，该故障识别传感器识另"控制装置的故障状态且触发控制装置的 重置。
在该实施方式中，控制装置优选被设计成自保护的。这应当被 理解为控制装置例如具有两个处理器(冗余的)、 一个监控装置(看 门狗)和/或一个另外的信号监控装置。
如果控制装置以这种方式被设计成自保护的，则控制装置可以 自己识别故障，比如处理器故障或软件故障，并紧接着触发重置。
在这种情况下，在安全装置中不需要单独的故障识别传感器。 而是，控制装置的故障识别传感器可以与安全装置连接并在安全装 置中例如直接地触发安全开关。在本发明中，故障识别传感器的概念应被一般地理解为一种能够识别故障状态的装置。
此外还有利的是，安全装置具有安全开关，该安全开关由故障识别传感器操纵，以将能量供给装置与控制电子装置连接，该控制电子装置控制电动机以分离分离式离合器。
在这里，控制电子装置同样也可以优选地在比较简单的硬件中被设计成与控制装置分开，也就是说与该控制装置无关。该控制电
子装置因此可以由简单的硬件模块构成，但也可以由ASIC (专用集成电路)构成。 一般也可想到的是，控制电子装置具有自己的处理器，也就是具有自己的智能。此外， 一般也可想到，控制电子装置具有自己的用于电动机的功率电子装置。在后者的情况下，控制电子装置例如也可补偿通常设有的功率电子装置的误差。
根据另一种优选的实施方式，控制电子装置具有限时元件，该限时元件在时间上限制电动才几的启动。
由于在自动变速器或双离合器变速器的两个离合器中，离合器通常向着分离方向被预紧，所以安全装置的"千预，，通常只需要很短的时间间隔，以快速地分离离合器。在该相对较短的时间间隔之后，由于预紧作用总归会得到离合器的分离状态，从而不需要安全装置的进一步干预。
根据另 一 种优选的实施方式，在安全装置与电动机之间设有功率电子装置。
在这里，在某种程度上可以这样说，安全装置可以与控制装置并联地利用本来就已存在的功率电子装置。因此，安全装置不需要具有自己的功率电子装置。
如果安全装置的控制电子装置具有自己的功率电子装置，则安全装置优选作用在常规的(本来就已存在的)功率电子装置与电动机之间。
对于根据权利要求10的用于双离合器装置的致动装置，上面有利的实施方式能够以相应的方式应用。此外，在这里优选的是，两个分离式离合器被预紧至分离位置。
另外，在本发明的所有实施方式中，安全装置一般可以连接到与控制装置相同的能量源(储能器)。
然而，根据一种替代实施方式，在根据本发明的致动装置中，安全装置也可以具有自己的电储能器且在出现故障状态的情况下与控制装置无关地从自己的电储能器供给电功率。
当然，前面提到和后面还要说明的特征不仅能够以分别给出的组合，也能够以其他组合或单独地应用，而不脱离本发明的范围。
附图示出了本发明的实施例，下面将详细说明这些实施例。
图1示出了带有本发明的用于操纵单分离式离合器的致动装置
的汽车传动系的示意图2示出了可与图1进行比较的带有双离合器变速器的传动系视图。
具体实施例方式
图1示出了汽车传动系10。该传动系10包括内燃机12、分离式离合器14和分级变速器16。内燃机12 (或另一个驱动马达)的输出轴与分离式离合器14的输入部件连接。分离式离合器14的输出部件与分级变速器的输出轴连接。该分级变速器16例如可以是正齿轮变速器。
图中示出了机械储能器18，该机械储能器将处于基本状态的分离式离合器14预紧至分离位置。图中示出了朝着分离位置的相应操纟从方向20。
为了操纵分离式离合器14,设有根据本发明的一种实施方式的致动装置24。
致动装置被设计成机电式致动装置且包括电动机26。以旋转方向28示出电动机26的驱动运动。此外，设有旋转-平移转换器30,合器14的线性运动。图中示出了分离式离合器14的通常是为闭合
分离式离合器14规定的操纵方向32,该操纵方向与方向20相反。致动装置24还包括控制装置34,该控制装置例如可以具有微控
制器且与供给电压36 (例如汽车的电池电压)连接。
控制装置34通过控制导线38, 40与功率电子装置42连接，通
过该功率'电子装置可启动电动机26。
由于控制装置34具有微处理器或微控制器，计算机程序在该微
处理器或微控制器上运行，所以还设有分配给控制装置34的重置逻
辑电路44。
控制装置34优选被设计成自保护的。为此，控制装置34例如具有相互比较的两个处理器、监控装置比如看门狗，和/或内部的信号监控装置。因此，控制装置34优选本身有能力在识别出故障时通过重置逻辑电路44触发重置。
因此，在图1中，在控制装置34中引入"故障识别传感器"54',该故障识别传感器可以检测控制装置34的这些故障状态。
一般地，也可以在未示出的上级控制装置中确定控制装置34是否工作不正常。然后，该上级控制装置通过重置逻辑电路44触发控制装置34的重置。在重置的情况下，控制装置34的基本程序重新启动(控制装置34 "重新启动")。此外，在重置时，某些控制参数被恢复到它们的基本状态。
致动装置24还具有与控制装置34分开地或无关地设置的安全装置，该安全装置的形式为安全硬件50。
如图所示，安全硬件50可以与供给电压36连接(必要时经由控制装置34)。替代地，在安全硬件50中也可以设置附加的电储能器52,例如为电解电容器、蓄电器或类似物。
安全硬件50包括安全开关56和控制电子装置58,以及可选地包括故障识别传感器54。
安全硬件50可以由比较简单的电子元件构成且优选不包括微控制器或类似物。
故障识别传感器54被设计成用于识别致动装置24的故障状态。在最简单的情况下，故障识别传感器54检测到控制装置34的重置，这被视为故障状态。如果在控制装置中设有故障识别传感器54，，则在安全硬件50中没有必要设置自己的故障识别传感器54。而是，控制装置34的相应信号也可以直接地与安全开关56连接。
在重置期间，控制装置34连接至控制导线38, 40的输出通常被置于零，从而电动机26不再启动。在这种情况下，机械储能器18压动分离式离合器14,更具体地说将其压至分离状态(由此建立安全状态)。然而，在这里，机械储能器18通常必须使电动机26的转子质量一起运动，这导致分离式离合器的分离可能不能足够快速地完成。
如果故障识别传感器54, 54，(例如可包括简单的电压比较器)识别出这样的故障状态，故障识别传感器54， 54，接通安全开关56，该安全开关向控制电子装置58供给电能(通过供给电压36和/或通过电储能器52)。
因此，向控制电子装置58供给能量。控制电子装置58被设计成用于向功率电子装置42发送相对筒单的信号，这些信号确保电动才几26以相反的方向一皮驱动，从而电动才几主动地将分离式离合器14朝着分离方向20驱动进而将其分离。换句话说，电动机26在这里对机械储能器18的作用起到辅助作用。因此，可快速地达到分离式离合器14的安全分离状态。
在这里，在控制电子装置58中可以储存简单的控制函数，用于控制功率电子装置42。在最简单的情况下，这可以是在正确极性下接通电动机26。替代地，在控制电子装置58中也可以储存斜坡函数(该函数例如可以通过简单的计数器或类似物来实现，也就是说没有微处理器)。
如上面所提到，控制电子装置58可以用简单的硬件模块(标准模块)进行构造。但是，该控制电子装置58也可以包括ASIC或类似物。此外， 一般地，控制电子装置也可以包括自己的智能，该智 能的形式为微处理器或类似物。
根据所使用的电动机的类型，控制电子装置58可以发送合适的 信号。在直流电动机的情况下，如上面提到，可以提供简单的跳跃 或斜i皮函凄t。在^吏用交流或三相交流电动机的情况下，例如也可想 到的是，控制电子装置58包括ASIC或类似物，该ASIC将简单的 控制信号转换成合适的交流或三相交流信号(相位控制或诸如此 类)。
在使用这样的交流或三相交流电动机的情况下，也可以在正常 的功率电子装置42中设置这样的ASIC,用于将简单的控制信号转 4灸成交流或三相交流控制信号。
一般地，在控制电子装置58中也可以设置自己的功率电子装置 42，，该功率电子装置然后在必要时也包括这样的交流或三相交流 转换-ASIC。这在图1中是作为控制电子装置58中的可选项被示意 地示出。当然，在这种情况下，控制电子装置58不是并联地作用在 正常的功率电子装置42的输入端上，而是作用在正常的功率电子装 置42的输出端上，由此控制电子装置58可以直接启动电动机26。
如果在控制电子装置58中也包括功率电子装置42，，在必要时 也可以补偿正常的功率电子装置42的误差。当然，为此也可以在控 制装置34中储存合适的监控函数。
此外，在控制电子装置58中设有限时元件60。该限时元件60 用于借助安全^^件50将电动才几26的启动限制到相对短的时间间隔 内。选取该时间间隔，使分离式离合器14可靠且快速地被分离。一 般地，也可以借助安全硬件只向电动机26提供很短的电流脉冲，以 达到期望的效果。
一旦分离式离合器14被分离，机械储能器18就能确保离合器 保持分离。因此，不需要通过安全硬件50进一步启动电动机26。
如果控制装置34的重置状态已经结束，则接着可以通过控制装 置34重新将正常的控制信号经由导线38, 40提供给功率电子装置42,以根据需要启动电动机26。
此外还示出了导线62,该导线62示出了安全开关56与供给电 压36的连接(作为储能器52的附加或替代)。
图2示出了用于双离合器变速器的致动装置34，的替代实施方 式，该双离合器变速器具有包括第一摩擦离合器14A和第二摩擦离 合器14B的双离合器装置14，。以相应的方式，致动装置34，具有 两个电动才几26A， 26B,这两个电动^M昔助一个功率电子装置42' (或者借助两个功率电子装置42')启动。另外，致动装置34'同 样具有控制装置34'和附加的安全装置50',该附加的安全装置可 以按照与安全装置50相对应的方式工作。优选地，在识别出故障状 态时借助安全装置50，来确保两个离合器26A, 26B在短时间内分 离。
作为补充，作如下说明。
控制装置34在硬件方面可以被构造成(或可以在安全装置50 周围被扩展成)在重置的情况下，控制装置的电压供给装置62可被 考虑用于操纵电动机的驱动模块42。
在图1中所示的安全装置50与控制装置34分开；但是该安全 装置也可以集成在控制装置内，特别是在控制装置的壳体内。因此， 概念"分开，，不应理解为是在空间上，而是在功能上。
通过限时元件60可以确定供电的持续时间且与机械装置(离合 器、致动装置、电动机)的要求相匹配。在朝着分离的方向为电动 机短时间供电之后，如在正常重置时，所有输出被分离。因此可以 及时地达到安全状态。
权利要求
1.用于汽车传动系(10)的分离式离合器(14)的致动装置(24)，该分离式离合器被预紧在断开位置上且能够以机电的方式进行操纵，该致动装置包括电动机(26)和用于启动该电动机(26)的控制装置(34)，该电动机能够与所述分离式离合器(14)联接以对其进行操纵，其特征在于，所述致动装置还具有安全装置(50)，该安全装置与所述控制装置(34)并联地与所述电动机(26)连接，并且在出现故障状态的情况下，与所述控制装置(34)无关地向所述电动机(26)供给电功率，以分离分离式离合器(14)。
2. 如权利要求1所述的致动装置，其特征在于，所述安全装置 (50)具有安全硬件，该安全硬件与所述控制装置(34)分开设置。
3. 如权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于，所述安全 装置(50)具有故障识别传感器(54),该故障识别传感器识别所 述控制装置(34)的故障状态。
4. 如权利要求3所述的致动装置，其特征在于，所述故障识别 传感器(54)识别是否所述控制装置的能量供给低于一定水平和/或 所述控制装置被重置。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的致动装置，其特征在于， 所述控制装置(34)具有故障识别传感器(54，)，该故障识别传 感器识别所述控制装置(34)的故障状态并触发所述控制装置(34) 的重置。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的致动装置，其特征在于， 所述安全装置具有安全开关(56),该安全开关由所述故障识别传 感器(54)操纵，以将能量供给装置(62; 52)与控制电子装置(58) 连接，该控制电子装置启动所述电动机(26),以分离所述分离式 离合器(14)。
7. 如权利要求6所述的致动装置，其特征在于，所述控制电子装置包括限时元件(6 0 ),该限时元件在时间上限制所述电动机(2 6 ) 的启动。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的致动装置，其特征在于， 在所述安全装置(50)与所述电动机(26)之间设有功率电子装置(42)。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的致动装置，其特征在于， 所述致动装置(24)具有机械储能器(18)，所述分离式离合器(14) 借助该机械储能器被预紧至分离位置。
10. 用于双离合器变速器的双离合器装置(14')的致动装置， 该致动装置包括两个电动冲几(26A, 26B)和用于启动所述电动机(26 ) 的控制装置(34)，所述电动机能够分别与所述双离合器装置(14') 的分离式离合器(14A, 14B)联接，其特征在于，所述致动装置具有安全装置(50，)，该安全装置与所述控制装 置(34)并联地与所述电动机(26)连接且在出现故障状态的情况 下，与所述控制装置(34)无关地向所述电动才几(26)供给电功率。
11. 如权利要求10所述的致动装置，其特征在于，所述安全装 置(50)具有安全硬件，该安全硬件与所述控制装置(34)分开设 置。
12. 如权利要求10或11所述的致动装置，其特征在于，所述安 全装置(50，)具有故障识别传感器(54),该故障识别传感器识 别所述控制装置(34)的故障状态。
13. 如权利要求12所述的致动装置，其特征在于，所述故障识 别传感器(54)识别是否所述控制装置的能量供给低于一定水平和/ 或所述控制装置被重置。
14. 如权利要求10至13中任一项所述的致动装置，其特征在于， 所述控制装置(34)具有故障识别传感器(54，)，该故障识别传 感器识别所述控制装置(34)的故障状态并触发所述控制装置(34) 的重置。
15. 如权利要求10至14中任一项所述的致动装置，其特征在于，所述安全装置具有安全开关(56),该安全开关由所述故障识別传 感器(54)操纵，以将能量供给装置(62; 52)与控制电子装置(58) 连接，该控制电子装置启动所述电动机(26)。
16. 如权利要求15所述的致动装置，其特征在于，所述控制电 子装置包括限时元件(60),该限时元件在时间上限制所述电动机(26)的启动。
17. 如权利要求10至16中任一项所述的致动装置，其特征在于， 在所述安全装置(50，)与所述电动机(26)之间设有功率电子装 置(42')。
18. 如权利要求10至17中任一项所述的致动装置，其特征在于， 所述致动装置(24)具有机械储能器(18),所述分离式离合器(14) 借助该机械储能器被操纵至基本状态。
19. 如权利要求18所述的致动装置，其特征在于，所述分离式 离合器(14)被预紧至分离位置。
20. 如权利要求18或19所述的致动装置，其特征在于，所述安 全装置(50，)在出现故障状态的情况下沿着与所述机械储能器(18 ) 相同的操纵方向(20)启动所述电动机(26)。
21. 如权利要求1至20中任一项所述的致动装置，其特征在于， 所述安全装置具有自己的电储能器(52)且在出现故障状态的情况 下与所述控制装置(34)无关地从该电储能器(52)中向所述电动 机(26)供给电功率。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车传动系(10)的分离式离合器(14)的致动装置(24)，该分离式离合器被预紧至分离位置且能够以机电的方式操纵，该致动装置包括电动机(26)和用于启动电动机(26)的控制装置(34)，该电动机能够与所述分离式离合器(14)联接以对其进行操纵。此外，所述致动装置还具有安全装置(50)，该安全装置与所述控制装置(34)并联地与所述电动机(26)连接，并且被设计成在出现故障状态的情况下，与所述控制装置(34)无关地向所述电动机(26)供给电功率，以分离分离式离合器(14)。
文档编号F16D48/06GK101517259SQ200780034639
公开日2009年8月26日 申请日期2007年10月24日 优先权日2006年10月26日
发明者M·索伊弗特, R·黑蒂希, T·卡利施 申请人:格特拉格传动机构和齿轮工厂赫尔曼·哈根迈尔有限公司&两合公司