CN117716149A - 用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的方法、机动车辆的可全电动操作或可混合动力操作的传动系、以及用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的配置系统 - Google Patents

用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的方法、机动车辆的可全电动操作或可混合动力操作的传动系、以及用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的配置系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于生产一系列可电动操作的致动系统(1)的各种变型的方法，该致动系统用于对能够与机动车辆(3)的传动系(2)连接和/或断开连接的部件(4)进行致动，其中：致动系统(1)包括驱动单元(5)、传动单元(6)和控制单元(7)；致动系统(1)由包括以下部件的模块化套件(2)组装而成：第一驱动单元(5)的第一组(8)和第二驱动单元(5)的至少一个第二组(9)，第一传动单元(6)的第一组(10)和第二传动单元(6)的至少一个第二组(11)，第一控制单元(7)的第一组(12)和第二控制单元(7)的第二组(13)；驱动单元(5)的组(8、9)、传动单元(6)的组(10、11)和/或控制单元(12)的组(12、13)可以彼此机械地且电气地联接。

Description

用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的方法、 机动车辆的可全电动操作或可混合动力操作的传动系、以及 用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的配置 系统
技术领域
本发明涉及用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的方法，所述致动系统用于对能够连接到机动车辆的传动系中和/或与机动车辆的传动系断开连接的部件进行致动，其中，所述致动系统包括驱动单元、传动单元和控制单元。本发明还涉及机动车辆的全电动传动系或混合动力传动系以及用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的配置系统。
背景技术
电动马达越来越多地用于驱动机动车辆，以便产生需要化石燃料的内燃发动机的替代方案。已经做出巨大努力来改善电驱动器在日常使用方面的适用性，并且还能够为用户提供他们习惯的驾驶舒适性。
可以在由Erik Schneider、Frank Fickl、Bernd Cebulski和Jens Liebold在德国汽车杂志ATZ的2011年05月第113期、第360页至365页上发表的文章中找到对电驱动器的详细描述，该文章的题目为：Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheitfür E-Fahrzeuge[用于电动车辆的高度集成且灵活的电驱动单元]。该文章描述了一种用于车辆车轴的驱动单元，该驱动单元包括与锥齿轮式差速器同心且同轴地布置的电动马达，其中，在动力系中且在电动马达与锥齿轮式差速器之间布置有可换挡的2速行星齿轮组，并且该行星齿轮组也与电动马达或锥齿轮式差速器或直齿轮式差速器同轴地定位。由于可换挡的2速行星齿轮组，因此该驱动单元非常紧凑，并且在爬坡能力、加速度与能量消耗之间实现良好的折衷。这样的驱动单元也被称为电动车轴或可电动操作的传动系。
为了防止这种电动机动车辆例如在斜坡上意外滚动离开，这些车辆可以具有车辆驻车锁装置，该车辆驻车锁装置确保驱动车轮在车辆传动系内的形状配合锁定，并且从而防止机动车辆滚动离开。这样，在车辆中实现了类似于手刹的功能，其中，手刹通常用于防止驱动车轮的力配合阻断；在车辆驻车锁装置的情况下，这一功能通过车辆传动系内的形状配合锁定机构来实现。
特别是在电力驱动的车辆中，车辆驻车锁装置用于在车辆静止或发动机关闭或未通电时防止车辆意外滚动离开。为此，车辆驻车锁装置可以由驾驶员使用驻车锁操作装置以机械、电动和/或液压方式启用或者通过车辆控制系统完全自动地启用。
然后，车辆驻车锁装置通常将轴阻断在车辆传动系中的动力流内，例如阻断在差动车轴变速器内。选择要被阻断的轴，使得其阻断可靠地防止机动车辆的驱动轮的运动。
已知各种离合器和致动器概念与可电动操作的传动系的相应电子控制相结合，以用于致动车辆驻车锁装置并且用于致动可换档行星齿轮组。迄今为止，由于所使用的致动器和联轴器的数目，这样的架构相当复杂且昂贵。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的方法，该致动系统用于对能够连接到机动车辆的传动系中和/或与机动车辆的传动系断开连接的部件进行致动，该方法能够以成本优化的方式提供不同的致动系统。
该目的通过一种用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的方法来实现，致动系统用于对能够连接到机动车辆的传动系中和/或与机动车辆的传动系断开连接的部件进行致动，其中，致动系统包括驱动单元、传动单元和控制单元，其中，致动系统由具有以下部件的模块化套件组装而成：
·第一驱动单元的第一组和第二驱动单元的至少一个第二组，
·第一传动单元的第一组和第二传动单元的至少一个第二组，
·第一控制单元的第一组和第二控制单元的第二组，
其中，驱动单元的组、传动单元的组和/或控制单元的组可以彼此机械地和电气地联接，其中，该方法具有以下步骤：
·将一驱动单元从驱动单元的组中的一组移除，
·将一传动单元从传动单元的组中的一组移除，
·将一控制单元从控制单元的组中的一组移除，
·将移除的驱动单元、传动单元和控制单元机械地和电气地联接以形成可电动操作的致动系统系列的变型的结构单元。
这使得可以提供一种模块化致动系统，其能够用于机动车辆的传动系内的多种应用。这种用以生产致动系统的模块化方法使得能够使致动系统适应客户的规格，其中，致动系统的可以尽可能简单且成本有效地生产的最小可能数目的部件实现最大数目的可能变型。
使用根据本发明的方法生产的致动系统可以优选地用在机动车辆的电动车轴传动系中。机动车辆的电动车轴传动系包括电机和变速器装置，其中，电机和变速器装置形成结构单元。
特别地，可以设置的是，电机和变速器装置布置在共同的传动系壳体中。替代性地，电机当然也可以具有马达壳体，并且变速器当然也可以具有变速器壳体，其中，然后可以通过将变速器装置相对于电机固定来产生结构单元。该结构单元有时也被称为电动车轴。
在本发明的上下文中，电机可以配置为径向通量型机器或轴向通量型机器。为了形成在轴向上特别紧凑的车轴传动系，应当优选轴向通量型机器。
特别地，电机意在用于在机动车辆的可电动操作的传动系内使用。特别地，电机定尺寸成使得可以实现车辆速度超过50km/h，优选地超过80km/h，并且特别是超过100km/h。电动马达的输出特别优选地超过30kW，优选地超过50kW，并且特别是超过70kW。此外，优选的是，电机提供的速度大于5000rpm，特别优选地大于10000rpm，非常特别优选地大于12500rpm。
特别地，电动车轴传动系的变速器装置可以联接至电机，该电机被设计成产生用于机动车辆的驱动扭矩。该驱动扭矩特别优选地是主驱动扭矩，使得机动车辆仅由该驱动扭矩驱动。非常特别优选地，变速器装置包括多速可换档传动级。
高度优选的是，多速可换档传动级借助于致动系统来致动，如借助于根据本发明的方法所提供的致动系统来致动。另外高度优选的是，变速器装置具有驻车锁，该驻车锁能够接合在变速器装置中或者与其断开联接，其中，驻车锁借助于致动系统来致动，如借助于根据本发明的方法所提供的致动系统来致动。
如本发明中所使用的控制单元特别地用于对致动系统的一个或更多个电气系统进行开环电子控制和/或闭环电子控制。例如，控制单元可以用于控制/调节致动系统的驱动单元的电动马达或螺线管。
控制单元特别地具有有线或无线信号输入端，该有线或无线信号输入端用于接收特别是电信号、比方说例如传感器信号。此外，控制单元同样优选地具有有线或无线信号输出端，该有线或无线信号输出端用于特别是例如向机动车辆的电致动器或耗电装置发送电信号。
开环控制操作和/或闭环控制操作可以在控制单元内执行。非常特别优选的是，控制单元包括被设计成用于运行软件的硬件。控制单元优选地包括用于执行软件中定义的程序序列的至少一个电子处理器。
控制单元还可以具有一个或更多个电子存储器，发送至控制单元的信号中所包含的数据可以存储在电子存储器中并且被再次读取。此外，控制单元可以具有一个或更多个电子存储器，数据可以以可修改和/或不可修改的方式存储在电子存储器中。
控制单元可以包括多个控制装置，这些控制装置特别地以在空间上彼此分开的方式布置在机动车辆中。控制装置也被称为电子控制单元(ECU)或电子控制模块(ECM)，并且优选地具有电子微控制器，电子微控制器用于特别优选地使用软件来执行处理数据所用的计算操作。控制装置可以优选地彼此联网，使得在控制装置之间可以进行有线和/或无线数据交换。特别地，也可以经由机动车辆中存在的总线系统、比方说例如CAN总线或LIN总线将控制装置彼此联网。
根据本发明的有利实施方式，可以规定，驱动单元选自电动旋转马达、电动线性马达和/或螺线管的组。
根据本发明的进一步优选的发展，还可以规定，传动单元可以特别地被设计成将旋转运动转换成线性运动和/或将线性运动转换成旋转运动，特别是被设计成主轴驱动器的形式。
此外，根据本发明的同样有利的实施方式，可以规定，被设计为主轴驱动器的传动单元具有可旋转的主轴，该可旋转的主轴可以联接至驱动单元并且与在旋转方面固定但可平移移位的主轴螺母啮合。
根据本发明的另一特别优选的实施方式，可以规定，主轴螺母具有用于确定主轴螺母的位置的传感器目标，该传感器目标可以由布置在传动单元中的传感器检测，其中，表示主轴螺母的位置的来自传感器的传感器信号被发送至控制单元。
此外，本发明还可以进一步发展成使得主轴螺母能够抵抗至少一个弹簧元件的作用而沿至少一个平移方向移位。这种配置的优点在于，主轴螺母与主轴无间隙地啮合，并且还可以被弹簧推回到起始位置中、例如在驱动单元断电的情况下可以被弹簧推回到起始位置中，使得致动系统可以然后转变至预定的操作位置。
在本发明的一个同样优选的实施方式变型中，还可以规定，致动系统配置成用于致动驻车锁和/或离合器装置。通过这种方式，可以实现机动车辆的传动系中的两个不同的组件可以各自由致动系统致动，其中，这些致动系统使用相同的方法来生产。
还可以有利地进一步发展本发明，使得驱动单元中的一个驱动单元、传动单元中的一个传动单元和控制单元中的一个控制单元以形状配合和/或力配合的方式联接以形成结构单元。特别地，可以使用插塞连接、卡扣连接、卡扣锁连接等方式来实现联接。
本发明的目的还通过一种机动车辆的全电动传动系或混合动力传动系来实现，其包括至少一个驻车锁和至少一个离合器装置，其中，驻车锁和离合器装置按照根据权利要求1至8中的任一项所述的方法来生产。这可以确保传动系可以被设计得特别具有成本效益。
最后，本发明的目的还可以通过一种用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的配置系统来实现，致动系统用于对能够连接到机动车辆的传动系中和/或与机动车辆的传动系断开连接的部件进行致动，其中，致动系统包括驱动单元、传动单元和控制单元，其中，该配置系统包括具有存储器的服务器，该存储器用于存储一系列致动系统的各种变型的配置数据，并且致动系统由具有以下部件的模块化套件组装而成：
第一驱动单元的第一组和第二驱动单元的至少一个第二组，
第一传动单元的第一组和第二传动单元的至少一个第二组，
第一控制单元的第一组和第二控制单元的第二组，
其中，驱动单元的组、传动单元的组和/或控制单元的组可以彼此机械地和电学地联接，
其中，配置系统允许从模块化套件中选择期望的部件，并且计算由选定的部件构成的致动系统的构造数据，其中，配置系统基于从模块化套件中选择的部件，生成用于至少部分自动化地生产所述致动系统的控制指令。
附图说明
下面将在不限制本发明的总体构思的情况下参照附图更详细地解释本发明。
在附图中：
图1示出了用于生产一系列可电动操作的致动系统的各种变型的模块化套件，致动系统用于对能够与机动车辆的传动系连接和/或断开连接的部件进行致动，
图2示出了机动车辆的传动系以及一系列可电动操作的致动系统的各种变型，该传动系具有能够与机动车辆的传动系连接和/或断开连接的部件，
图3示出了用于产生一系列可电动操作的致动系统的各种变型的配置系统，致动系统用于对能够与机动车辆的传动系连接和/或断开连接的部件进行致动。
具体实施方式
基于图1，首先更详细地解释了一种用于生产一系列可电动操作的致动系统1的各种变型的方法，致动系统用于对能够与机动车辆3的传动系2连接和/或断开连接的部件4进行致动。
致动系统1的每个变型最初均包括驱动单元5、传动单元6和控制单元7。如图1中所示的，致动系统1由模块化套件2组装而成，该模块化套件具有以下部件：
第一驱动单元5的第一组8和第二驱动单元5的至少一个第二组9；第一传动单元6的第一组10和第二传动单元6的至少一个第二组11；以及第一控制单元7的第一组12和第二控制单元7的第二组13。
例如，第一驱动单元5的第一组8具有强劲的马达，而第二驱动单元5的第二组9具有相对较弱的马达，这由图1中的马达的尺寸来指示。
第一传动单元6的第一组10具有弹簧元件14，该弹簧元件搁置在与主轴螺母29连接的活塞的外侧上，而第二传动单元6的第二组11具有布置在活塞中的弹簧元件14。该附图还示出了主轴螺母9可以抵抗至少一个弹簧元件14的作用而沿至少一个平移方向移位。
例如，第一控制单元7的第一组12具有较小的存储器，而第二控制单元7的第二组13具有较大的存储器，这由表征存储器的矩形的大小来指示。
驱动单元5的组8、9、传动单元6的组10、11和/或控制单元12的组12、13可以彼此机械地且电气地联接，即它们相应地彼此兼容。例如，可以由模块化套件2实现图1的下部部分中所示的不同配置的致动系统1，这些致动系统由“a”和“b”表示。
例如，表示为“a”的致动系统1可以配置成致动驻车锁15，并且表示为“b”的致动系统1可以配置成致动离合器装置16。
为了生产一系列致动系统1的变型，首先从驱动单元5的组8、9中的一组移除驱动单元5，从传动单元6的组10、11中的一组移除传动单元6，并且从控制单元7的组12、13中的一组移除控制单元7。
随后，将移除的驱动单元5、传动单元6和控制单元7机械地且电气地联接，以形成一系列可电动操作的致动系统1的变型的结构单元。将驱动单元5中的一个驱动单元、传动单元6中的一个传动单元和控制单元7中的一个控制单元以形状配合和/或力配合的方式联接以形成结构单元。例如，这可以通过将部件插接在一起来完成，所述部件中的每个部件均具有相互兼容的机械和/或电气联接装置。
例如，驱动单元5可以选自电动旋转马达、电动线性马达和/或螺线管的组。传动单元6可以特别地被设计成将旋转运动转换成线性运动并且/或者将线性运动转换成旋转运动，特别地被设计成主轴驱动器的形式，如图中所示。
被设计为主轴驱动器的传动单元6具有可旋转主轴8，该可旋转主轴可以联接至驱动单元5并且与在旋转方面固定但可平移移位的主轴螺母9啮合。主轴螺母9具有用于确定主轴螺母9的位置的传感器目标11，该传感器目标可以由布置在传动单元6中的传感器12检测，其中，表示主轴螺母9的位置的来自传感器12的传感器信号13被发送至控制单元7。图2示出了使用所描述的方法生产的一系列可电动操作的致动系统1的变型的优选应用。此处，可以看到机动车辆3的全电动或混合动力传动系2带有驻车锁15和离合器装置16，其中，驻车锁15和离合器装置16根据前述方法生产。原则上，当然也可以在传动系2中提供所述系列的其他致动系统1，致动系统例如用于对制动装置进行致动，从而用于对多速可换档的变速器进行致动。
最后，图3示出了用于生产一系列可电动操作的致动系统1的各种变型的配置系统17，致动系统用于对能够与机动车辆3的传动系2连接和/或断开连接的部件4进行致动，这也在图2中通过示例的方式示出。配置系统17具有服务器18，该服务器具有用于存储来自一系列致动系统1的各种变型的配置数据19的存储器。该配置数据19表示来自模块化套件2的部件。配置系统17现在允许用户从模块化套件2中选择期望的部件，即允许对一系列致动系统1的各种变型进行配置。然后使用该选择和对应的配置数据19来计算由选定的部件构成的致动系统1的设计数据20，比如设计尺寸和电气参数。基于从模块化套件2中选择的部件，配置系统17随后生成用于至少部分自动化地生产所述致动系统1的控制指令21。
本发明不限于附图中所示出的实施方式。因此，以上描述不被视为是限制性的，而被视为是说明性的。所附权利要求被理解为是指本发明的至少一个实施方式中存在所陈述的特征。这不排除其他特征的存在。在权利要求和以上描述限定“第一”特征和“第二”特征时，这种命名用于在相同类型的两个特征之间进行区分，而不限定优先顺序。
附图标记列表
1 致动系统
2 传动系
3 机动车辆
4 部件
5 驱动单元
6 传动单元
7 控制单元
8 组
9 组
10 组
11 组
12 组
13 组
14 弹簧元件
15 驻车锁
16 离合器装置
17 配置系统
18 服务器
19 配置数据
20 数据
21 控制指令
28 主轴
29 主轴螺母。

Claims (10)

1.一种用于生产一系列可电动操作的致动系统(1)的各种变型的方法，所述致动系统用于对能够与机动车辆(3)的传动系(2)连接和/或断开连接的部件(4)进行致动，其中，所述致动系统(1)包括驱动单元(5)、传动单元(6)和控制单元(7)，其中，所述致动系统(1)由具有以下部件的模块化套件(2)组装而成：
·第一驱动单元(5)的第一组(8)和第二驱动单元(5)的至少一个第二组(9)，
·第一传动单元(6)的第一组(10)和第二传动单元(6)的至少一个第二组(11)，
·第一控制单元(7)的第一组(12)和第二控制单元(7)的第二组(13)，
其中，所述驱动单元(5)的所述组(8、9)、所述传动单元(6)的所述组(10、11)和/或所述控制单元(12)的所述组(12、13)能够彼此机械地且电气地联接，其中，所述方法具有以下步骤：
·将一驱动单元(5)从所述驱动单元(5)的所述组(8、9)中的一组移除，
·将一传动单元(6)从所述传动单元(6)的所述组(10、11)中的一组移除，
·将一控制单元(7)从所述控制单元(7)的所述组(12、13)中的一组移除，
·将移除的所述驱动单元(5)、所述传动单元(6)和所述控制单元(7)机械地且电气地联接，以形成所述一系列可电动操作的所述致动系统(1)的变型的结构单元。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述驱动单元(5)选自电动旋转马达、电动线性马达和/或螺线管的组。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述传动单元(6)能够特别地被设计成将旋转运动转换成线性运动并且/或者将线性运动转换成旋转运动，特别地被设计成主轴驱动器的形式。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
被设计为主轴驱动器的所述传动单元(6)具有可旋转的主轴(28)，所述主轴能够联接至所述驱动单元(5)，并且与在旋转方面固定但能够平移移位的主轴螺母(29)啮合。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
所述主轴螺母(29)具有用于确定所述主轴螺母(29)的位置的传感器目标(11)，所述传感器目标能够由布置在所述传动单元(6)中的传感器(12)检测，其中，表示所述主轴螺母(29)的所述位置的来自所述传感器(12)的传感器信号(13)被发送至所述控制单元(7)。
6.根据权利要求4至5中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述主轴螺母(29)能够抵抗至少一个弹簧元件(14)的作用而沿至少一个平移方向移位。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述致动系统(1)配置成对驻车锁(15)和/或离合器装置(16)进行致动。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
将所述驱动单元(5)中的一个驱动单元、所述传动单元(6)中的一个传动单元和所述控制单元(7)中的一个控制单元以形状配合和/或力配合的方式联接，以形成结构单元。
9.一种机动车辆(3)的可全电动或混合动力操作的传动系(2)，所述传动系包括至少一个驻车锁(15)和至少一个离合器装置(16)，其中，所述驻车锁(15)和所述离合器装置(16)根据权利要求1至8中的任一项所述的方法来生产。
10.一种用于生产一系列可电动操作的致动系统(1)的各种变型的配置系统(17)，所述致动系统用于对能够与机动车辆(3)的传动系(2)连接和/或断开连接的部件(4)进行致动，其中，所述致动系统(1)包括驱动单元(5)、传动单元(6)和控制单元(7)，其中，所述配置系统(17)包括服务器(18)，所述服务器具有用于存储一系列致动系统(1)的各种变型的配置数据(19)的存储器，并且所述致动系统(1)由具有以下部件的模块化套件(2)组装而成：
·第一驱动单元(5)的第一组(8)和第二驱动单元(5)的至少一个第二组(9)，
·第一传动单元(6)的第一组(10)和第二传动单元(6)的至少一个第二组(11)，
·第一控制单元(7)的第一组(12)和第二控制单元(7)的第二组(13)，
其中，所述驱动单元(5)的所述组(8、9)、所述传动单元(6)的所述组(10、11)和/或所述控制单元(12)的所述组(12、13)能够彼此机械地且电气地联接，
其中，所述配置系统(17)允许从所述模块化套件(2)中选择期望的部件，并且计算由选定的所述部件构成的所述致动系统(1)的构造数据(20)，其中，基于从所述模块化套件(2)中选择的所述部件，所述配置系统(17)生成用于至少部分自动化地生产所述致动系统(1)的控制指令(21)。
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