(57)【要約】  本発明は、それぞれ１つの電気モーター（８）と、該電気モーターによって駆動され、それぞれ１つの摩擦クラッチに操作のために作用するレリーズ機構とを備えた少なくとも２つのアクチュエーターモジュール（２，３）と、該アクチュエーターモジュールの活性化と機能性検査のために上位に位置する主制御ユニット（４）と、該主制御ユニット（４）とアクチュエーターモジュールとを相互に接続するデータ線路（５）と、前記アクチュエーターモジュール（２，３）の安全遮断と活性化のために前記主制御ユニット（４）とそれぞれ１つのアクチュエーターモジュール（２，３）との間に設けられた各制御線路（６）とを含んでいる、少なくとも２つの摩擦クラッチを備えた多盤クラッチの操作のための車両用クラッチアクチュエータ（１）に関している。ここでは、安全遮断と制御のために、複数の信号が唯一の制御線路（６）を介して供給される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの摩擦クラッチを備えた多盤クラッチの操作のための車両用クラッチアクチュエータ（１）であって、
それぞれ１つの電気モーター（８）と、該電気モーター（８）によって駆動され、それぞれ１つの摩擦クラッチに操作のために作用するレリーズ機構とを備えた少なくとも２つのアクチュエーターモジュール（２，３）と、
前記アクチュエーターモジュール（２，３）の活性化と機能性検査のために上位に位置する主制御ユニット（４）と、
前記主制御ユニット（４）とアクチュエーターモジュールとを相互に接続するデータ線路（５）と、
前記アクチュエーターモジュール（２，３）の活性化と安全遮断のために、前記主制御ユニット（４）と各アクチュエーターモジュール（２，３）との間に設けられた各制御線路（６）とを含んでいる、クラッチアクチュエータにおいて、
制御と安全遮断のための信号が唯一つの制御線路（６）を介して供給されるように構成されていることを特徴とする、クラッチアクチュエータ。
【請求項２】
前記制御線路（６）は、車両の作動状態においてはレベル"オン"に維持される、請求項１記載のクラッチアクチュエータ。
【請求項３】
上位に位置する主制御ユニット（４）によって前記作動状態の遮断が識別されると、前記アクチュエーターモジュール（２，３）は摩擦クラッチを所定の終端位置にもたらす、請求項２記載のクラッチアクチュエータ。
【請求項４】
前記アクチュエーターモジュール（２，３）は、前記作動状態の遮断が識別された場合にデータ線路（５）を用いて制御される、請求項３記載のクラッチアクチュエータ。
【請求項５】
終端位置への到達は、操作信号を用いてデータ線路（５）を介して、上位に位置する主制御ユニット（４）に伝送される、請求項３または４記載のクラッチアクチュエータ。
【請求項６】
上位に位置する主制御ユニット（４）は、前記操作信号を受け取った後に、制御線路（６）のレベルを"ＯＦＦ"に切り替える、請求項５記載のクラッチアクチュエータ。
【請求項７】
上位に位置する主制御ユニット（４）によって少なくとも１つのアクチュエーターモジュール（２、３）の機能障害が識別された場合に、上位に位置する主制御ユニット（４）が該当するアクチュエーターモジュール（２、３）の制御線路のレベルを"ＯＦＦ"に設定する、請求項２から６いずれか１項記載のクラッチアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相応の数のパーシャルドライブトレーンを有する多盤クラッチ変速機における多盤クラッチのためのクラッチアクチュエータと該クラッチアクチュエータの制御のための方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
従来技術からは２つのパーシャルドライブトレーンを備えたいわゆるツインクラッチ式変速機又はパラレルシフト変速機が公知である。この変速機にはそれぞれの摩擦クラッチを用いて内燃機関に連結可能な２つのパーシャルドライブトレーンが設けられている。この種のツインクラッチ式変速機のシフトは次のように行われる。すなわち、２つのパーシャルドライブトレーン内に投入された変速段のもとで、一方のパーシャルドライブトレーンにおける摺動動作中の摩擦クラッチから他方のパーシャルドライブトレーンにおける摺動動作中の摩擦クラッチへのいわゆるクロスオーバー状態において事前に開かれていた摩擦クラッチが閉成されることによって内燃機関のトルクが伝達される。それ故に変速時以外の作動中は変速機の固着とそれに続く駆動輪のロックを防ぐためにも、２つの摩擦クラッチのうちの一方が常に閉じられていなければならない。
【０００３】
そのためクラッチアクチュエータに不慮の機能障害が起きた場合には、ツインクラッチ式変速機の何らかの固着が生じないようにするための措置を講じる必要がある。これに対しては特別に構成された摩擦クラッチが用いられる。このクラッチは弛緩された状態において開かれ、自己保持されないクラッチアクチュエータを用いて応圧される。機能障害の際には２つのアクチュエーターモジュールが通電から切り離され、そのため２つの摩擦クラッチが開かれる。機能障害に起因して一方のアクチュエーターモジュールが閉成されるか又は対応する摩擦クラッチが摺動状態に固着すると、機能し得るもう一方の摩擦クラッチの同時開放によって変速機の固着は回避される。アクチュエーターモジュールを有するクラッチアクチュエータはこの場合無通電状態において自動的に開く状態へ自己保持しないように設計されなければならない。これにより相応に大きなアクチュエータ応力が設定されなければならず、その場合には特に高い出力と相応の構造空間とを備えた電気モータが利用されなければならない。
【０００４】
これのためにＤＥ１０  ２００８  ０６１５６４  Ａ１号明細書からは、少なくとも２つの摩擦クラッチと、それぞれ１つの電気モーターと、該電気モーターから駆動され操作のためにそれぞれの摩擦クラッチに作用するレリーズ機構とを備えた２つのアクチュエーターモジュールと、電気モーターの電流供給と制御のための上位に位置する主制御ユニットとが設けられた多盤クラッチの操作のためのクラッチアクチュエータが公知である。このクラッチアクチュエータではアクチュエーターモジュールが相互にデータ線路を用いて接続されている。その際にはアクチュエーターモジュールの制御が２つのアクチュエーターモジュールと上位に置かれた主制御ユニットとを相互接続させる制御線路を用いて行われる。さらに２つのアクチュエーターモジュールと上位に置かれた主制御ユニットとは、包括的なデータバス（ＣＡＮバス）を用いて相互接続される。安全遮断の形成のためには、アクチュエーターモジュールの各出力段がさらに付加的に、上位に置かれた主制御ユニットと直結される。但しこの種の直結接続には高価な線路誘導と相応のプラグコンタクトとを必要とする。
【０００５】
そこで本発明の課題は、相応の機能性のもとでより少ない数の制御線路とプラグコンタクトとしか必要としないようなクラッチアクチュエータと該クラッチアクチュエータの制御方法とを提供することにある。
【０００６】
前記課題は本発明により、少なくとも２つの摩擦クラッチを備えた多盤クラッチの操作のための車両用クラッチアクチュエータであって、それぞれ１つの電気モーターと、該電気モーターによって駆動されそれぞれ１つの摩擦クラッチに操作のために作用するレリーズ機構とを備えた少なくとも２つのアクチュエーターモジュールと、前記アクチュエーターモジュールの活性化と機能性検査のために上位に位置する主制御ユニットと、前記主制御ユニットとアクチュエーターモジュールとを相互に接続するデータ線路と、前記アクチュエーターモジュールの活性化と安全遮断のために前記主制御ユニットと各アクチュエーターモジュールとの間に設けられた各制御線路とを含んでいる、クラッチアクチュエータにおいて、制御と安全遮断のための信号が唯一つの制御線路を介して供給されるように構成されて解決される。
【０００７】
有利な実施形態によれば、多盤クラッチが２つの摩擦クラッチを備えたツインクラッチで構成され、この場合クラッチアクチュエータの各アクチュエーターモジュールと、２つの摩擦クラッチの一方が操作される。各アクチュエーターモジュールは、制御ユニットを含み、該制御ユニット内では電気モーターの制御のための信号が、例えば電子整流されるブラシレス電気モーターのケースでは、当該モーター内のホールセンサのようなローターの回転運動を検出するセンサから検出され、電気モーターに転送される。さらに制御ユニット内にはデータが例えば特性マップの形態若しくは数学的関数の形態でファイルされる。それらは、摩擦クラッチを介して伝達可能なトルクとクラッチ距離との間の対応付けを記録しており、それ故連続的に更新され、さらに摩擦クラッチとレリーズ機構（レリーズフォーク）の物理的な変化にも適合される。さらに電気モーターの作動のためのパワーエレクトロニクスが制御ユニット内に存在する。それによりこのアクチュエーターモジュールは自動的に、クラッチ過程の期間中に必要となる設定量を生成し、電気モーターに出力し、その実施が監視される状態になる。アクチュエーターモジュールの１つ又は全部が、監視機能やさらなる搭載電源網機器との通信などを含み得る機能ソフトウエアを含んでいてもよい。
【０００８】
有利には、データ線路を介して個々のアクチュエーターモジュールの作動状態が交換される。アクチュエーターモジュールの各々には例えば電気モーターに送出される信号の妥当性を検査する相応の監視モジュールが設けられていてもよい。この監視モジュールからアクチュエーターモジュールの機能障害、例えば電気モーターの通電エラー若しくは通電減少が生じると、電気モーターの欠陥とみなされるため、算出された設定距離は設定されず、制御ユニット自体も欠落し、相応の情報が別のアクチュエーターモジュールに送信されると、変速機の差し迫った固着を避けるためにも残りの摩擦クラッチ、ツインクラッチのケースでは第２の摩擦クラッチが開かれる。これにより、機能可能なアクチュエーターモジュールの制御が機能障害のあるアクチュエーターモジュールの作動状態に依存して行われる。その際にはアクチュエーターモジュールの持続する機能障害のもとでエラー信号がデータ線路を介して少なくとも１つのさらなるアクチュエーターモジュールへ伝送され、少なくとも１つの第２のアクチュエーターモジュールが緊急時モードで作動する。この緊急時モードでは、まだ機能し得るアクチュエーターモジュールの排他的な機能と、機能障害を起こしたアクチュエーターモジュールの中断が開始される。その際には機能障害の発生したアクチュエーターモジュールの電気モーターがその回転運動を即座に停止され、まだ機能し得るアクチュエーターモジュールが自身に割り当てられた摩擦クラッチの開放を引き起こし、それによって、変速機の固着が排除される。
【０００９】
前記アクチュエーターモジュールは有利にはそれぞれ搭載電源網の電圧供給部に接続され、車両の始動の際には、相応の変速機を始動させ、車両の稼働停止後に再び遮断される。特に有利には、電流供給が永続的に供給線路の形態でアクチュエーターモジュールに対して実施される。例えば点火スイッチ、イグニッションスイッチまたはそのほかの始動を示すスイッチと接続される制御線路と別個のプラグを用いてアクチュエーターモジュールに接続がなされると、車両の作動中に相応の電気エネルギーが供給され、ケーブル断線の場合又は電流供給のための供給線路からのプラグが脱落した場合には、少なくとも電流需要の少ない制御ユニットが制御線路を介して電流を供給し得る。アクチュエーターモジュールの冗長的な給電は、そのほかの形式、例えば二重のプラグコネクタと線路配線とを用いて行われてもよい。
【００１０】
特に有利には、相応の状態において閉成され、アクチュエーターモジュールを用いて応圧される摩擦クラッチのいわゆる強制的な開放のために提供されるアクチュエーターモジュールが用いられてもよい。これについてはアクチュエーターモジュールがセルフサポート方式で実施されてもよい。それにより、この種の摩擦クラッチは開放状態においてごく僅かな操作力しか必要としない。アクチュエーターモジュールの機能障害に対する相互監視のために、機能障害の際の２つの摩擦クラッチの自動開放は不要となる。それどころか残ったアクチュエーターモジュールの機能障害は適時に識別され、対応する摩擦クラッチは開放され、それによって場合によってはもはや機能し得ないがためにトルクを伝達しない摩擦クラッチが唯一のトルク伝達摩擦クラッチとなり、変速機の不所望なロッキングを防止できる。走行モードで開かれる摩擦クラッチの、自制なく強制的に押されて閉成される摩擦クラッチに対するものとは異なって僅かな保持力によって、アクチュエータ応力は低減され、それに所属する電気モーターは比較的小さな出力仕様で十分となる。このことはコストの節約につながり、クラッチアクチュエータのために必要な構造空間も縮小される。
【００１１】
２つのアクチュエーターモジュールは上位に配置される主制御ユニットによって監視される。その場合に２つのアクチュエーターモジュールは専用のプロセッサユニットを具備したユニットを有するいわゆるスマートアクチュエーターモジュールとして構成される。ここでは摩擦クラッチの開ループ／閉ループ制御のための全てのデータ処理は上位に配置された主制御ユニットにおいて実施され、それぞれのアクチュエーターモジュールに対しては各アクチュエーターモジュール毎に実施されるのと同じように少なくとも摩擦クラッチの開ループ／閉ループ制御の一部が上位に配置された主制御ユニットにおいて定められ、開ループ／閉ループ制御の別の一部はアクチュエータユニットにおいて定められてもよい。また有利には、１つのアクチュエーターモジュールに対する監視機能が別のアクチュエーターモジュールにおいて実現される。このようにして場合によっては例えばプロセッサの欠陥によって引き起こされた機能障害の検出に依存することなくアクチュエーターモジュールによる相互監視乃至相互検査が可能となる。同じような意図で２つのアクチュエーターモジュールの機能監視結果が上位に配置された主制御ユニットによって監視される。その際に特に有利には、機能障害の識別のために２つの監視ユニットが上位に配置される主制御器とそれぞれのアクチュエーターモジュールにおいて相互に考慮される。これにより例えば機能障害が次のようなものとしてだけ評価されるようになる。すなわち、アクチュエーターモジュールにおいても上位に配置された主制御ユニットにおいても、該当するアクチュエーターモジュールの機能障害が認められるものとして評価される。
【００１２】
さらに有利には、緊急時モードにおいて１つの信号が、変速機制御部に設けられる制御ユニットに送出される。これは場合によっては障害のあるアクチュエーターモジュールを伴う摩擦クラッチに割り当てられたパーシャルドライブトレーン内で投入された変速段を解離させる。
【００１３】
上位に配置された主制御ユニットによる走行モードに対するアクチュエーターモジュールの活性化は、アクチュエーターモジュールに対する制御信号の伝送によるアクチュエーターモジュールの問題のない機能が検出された後に行われる。作動中に１つ若しくは２つのアクチュエーターモジュールの機能障害が発生した場合には、該当するアクチュエーターモジュールの安全遮断が、上位に配置された主制御ユニットから当該アクチュエーターモジュールへの遮断信号の送出によって行われる。それと同時に他のアクチュエーターモジュールはデータ線路を用いて緊急時モードに切り替えられる。アクチュエーターモジュール毎の唯一の制御線路を介した活性化切り替えと安全遮断のための信号の簡単な伝送のために、当該制御線路は車両の作動状態においてレベル"ＯＮ"に保持される。このことは、この制御線路に、アクチュエーターモジュールによって連続的に監査される１つのレベルの電圧が印加されることを意味する。これにより、相応のアクチュエーターモジュールがレベルの切り替えによって活性化される。前述のレベル"ＯＮ"が、アクチュエーターモジュールの機能障害の識別、又はケーブルの断線、又はアクチュエーターモジュールにおけるプラグの脱落によって、レベル"ＯＦＦ"に設定されると、当該のアクチュエーターモジュールが相応の緊急手段を開始し、例えば摩擦クラッチが安全な終端位置へ移行される。その場合には摩擦クラッチが予め定められた安全構想に応じて開放、閉成または現下の位置に保持され、及び／又は出力段が速やかに若しくはその後で遮断される。
【００１４】
ドライバーが車両の停止を開始した場合には、アクチュエーターモジュールは、作動状態の終了時に（これはイグニッションスイッチの遮断、又は停止に関わるそのほかの車両信号の上位に配置された主制御ユニットによる識別によって認識される）、摩擦クラッチをＣＡＮバスのようなデータ線路を介した制御によって予め定められた終端位置にもたらす。その後で制御線路のレベルが"ＯＦＦ"に設定され、これによってアクチュエーターモジュールの出力段が遮断される。この場合有利にはアクチュエーターモジュールは通電状態を維持され、それによってアクチュエーターモジュール内に、関与するデータ、例えば適合化パラメータが記憶されてもよい。さらにアクチュエーターモジュールと上位に配置された主制御ユニットとの通信も可能である。
【００１５】
本発明による構想によれば、終端位置への到達が操作信号を用いてデータ線路を介して上位に位置する主制御ユニットへ伝送される。この場合操作信号を受け取った後では、制御線路のレベルが"ＯＦＦ"に切り替えられる。以下のテーブル１には、クラッチアクチュエータの機能例が、活性化と安全遮断とを制御する唯一の制御線路上の信号レベルを用いたアクチュエーターモジュールの相互接続とともに表されている。このテーブル１では、ツインクラッチの各々１つの摩擦クラッチＫ１，Ｋ２を上位に位置する主制御ユニットＵＳに依存して制御しているアクチュエーターモジュールＡＭ１，ＡＭ２の様々な機能を再現している。
【００１６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】クラッチアクチュエータを概略的に表した図
【実施例】
【００１８】
次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。
【００１９】
図１には２つのアクチュエーターモジュール２、３と、上位に位置する主制御ユニット４とを備えたクラッチアクチュエータ１が示されている。この上位に位置する主制御ユニット４は、データ線路５を介してアクチュエーターモジュールを制御している。前記データ線路５は、車両専用のデータバス、例えばＣＡＮバスであってもよいし、その他のＬＩＮ，ＭＯＳＴ，ＦｌｅｘＲＡＹなどのバスシステムであってもよい。本発明によるクラッチアクチュエータ１は、前記データ線路５に依存することなく、各アクチュエーターモジュール２、３毎にそれぞれ１つのさらなる唯一の制御線路６を有しており、これらの制御線路６を介して、一方ではアクチュエーターモジュール２、３が活性化され、他方では、上位に置かれた主制御ユニット４によって、前記アクチュエーターモジュール２、３の一方若しくは両方の安全性に関わるリスク又は機能障害を識別した場合には、アクチュエーターモジュール２、３の安全遮断が実施されている。
【００２０】
アクチュエーターモジュール２、３はそれぞれ、論理ユニットと相応のインターフェースとを備えた副制御ユニット７を有しており、該副制御ユニット７内では、電気モーター８の制御と転流が行われる。さらに副制御ユニット７は、電気モーター８の動き乃至は対応するクラッチ、摩擦クラッチなどの操作運動量の検出とそのためのセンサ系からのデータの処理を行っている。さらに副制御ユニット７内では、上位に位置している主制御ユニット４との通信の処理が行われている。各アクチュエーターモジュール２、３は専用の電圧供給部９を有しており、この電圧供給部は車両の作動状態に依存することなく（例えば端子１５番に依存することなく）維持される。副制御部７はパワーエレクトロニクスに関して３つの相を有している出力段１０を制御している。
【００２１】
前記電気モーター８は、例えばその信号が副制御ユニット７の転流ユニットにて考慮されるホールセンサを備えた電子整流式モーターである。この場合転流信号が出力段１０に伝送され、出力段は電気モーター８に電気的なエネルギーを供給する。副制御ユニット７はさらに位置制御装置を含んでおり、この位置制御装置は、２つのアクチュエーターモジュール２，３の両方若しくはどちらか一方で実行可能な機能ソフトウエア又は上位に位置する主制御ユニット４内で実行可能な機能ソフトウエアに依存することなく、該当する電気モーター８によってレリーズ機構のような操作運動系を介して操作される摩擦クラッチに対する相応の制御命令を電気的な設定信号に変換し、変換された設定変位量を監視している。図示の実施例ではアクチュエーターモジュール２、３は機能ソフトウエアを有しており、ＣＡＮバスのようなデーター線路５を介して車両のさらに別の制御ユニットと通信している。機能ソフトウエアのデータの伝送もこのデータ線路５を介して行われる。
【００２２】
制御線路６は、例えば前記テーブル１に従って機能障害発生時の安全遮断の際や車両の始動の際にアクチュエーターモジュール２、３の活性化の機能を実現している。この場合の制御線路６のレベルは、レベル"ＯＮ"または"ＯＦＦ"に応じて切り替わる。
【００２３】
アクチュエーターモジュール２、３の機能障害は相互に監視されている。これに対しては各アクチュエーターモジュール２、３において、それ自体１つの監視ルーチンが実行され、そこではレベル面毎の監視が実行され、正常に機能している場合には出力段１０が解放される。機能障害が発見され、出力段１０が遮断されると、データ線路５を介して、目下実行されている作動状態が通常モードからエラーモードに切り替わり、その状態において例えばエラービットが設定される。作動状態の伝送は、エラー通知の送信によって定性的に行われるか、エラー種別の伝送によって定量的に（個別に）行われる。伝送されるエラー通知に応じて、上位に位置する主制御ユニット４は、該当するアクチュエーターモジュールの制御線路のレベルの"ＯＦＦ"へのセットで反応し、機能障害に該当しない他のアクチュエーターモジュールはデータ線路５を介して制御される。この制御においては例えば電気モーター８がフィードバック制御されるかフィードバック制御なしで通電され、それに伴って当該アクチュエーターモジュールに対応付けられている摩擦クラッチが開放される。機能障害に対する対応については、機能障害の伝送の後で、他のアクチュエーターモジュール２、３において位置制御装置に対する直接的な介入制御、及び／又は、機能可能なアクチュエーターモジュールの緊急時モードのためのルーチンが開始される。このようにして例えば機能障害の発生したパーシャルドライブトレーン内で投入された変速段を解離した後で、まだ機能し得るパーシャルドライブトレーンによるドラッグトルクの伝達を自動的に中断したり、限られた変速動作しか機能しないようにすることが可能となる。摩擦クラッチの制御は、所定のルーチンを用いて行われてもよいし、機能ソフトウエア内で実行されるルーチンを用いて行われてもよい。
【００２４】
２つのアクチュエーターモジュール２、３は、電圧供給部９を用いて車両の搭載電源網からの電気的なエネルギーの供給を受ける。制御線路６は、レベル"ＯＮ"の設定による自動車の始動に依存して、アクチュエーターモジュール２、３の活性化と非活性化を制御する。例えばケーブルの断線、ヒューズの溶断、差し込みプラグの脱落等に起因する電圧供給部９の故障の際には、上位に位置する主制御ユニット４がデータ線路５を介して、そのようなケースに該当するアクチュエーターモジュール２、３とのデータ通信の中断によって機能障害を識別し、該当する制御線路のレベルを"ＯＦＦ"に切り替える。
【００２５】
符号の説明
１      クラッチアクチュエータ
２      アクチュエーターモジュール
３      アクチュエーターモジュール
４      主制御ユニット
５      データ線路
６      制御線路
７      副制御ユニット
８      電気モーター
９      電圧供給部
１０    出力段
【図１】
2013504014.tif 000004
【国際調査報告】
2013504014.tif 000005
2013504014.tif 000006
2013504014.tif 000007
2013504014.tif 000008