DE102015202828A1 - Clutch actuator with pre-commutation for amplifying a clutch actuation and motor vehicle clutch - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kupplungsbetätiger (1) für eine Kraftfahrzeugkupplung mit einem Rotor (2), der konzentrisch und um eine Rotorachse (3) drehbar zu einem Stator (4) angeordnet ist, mit einem rotorfesten Lagemagneten (8), der zum Beschreiben der Winkellage des Rotors (2) angeordnet und ausgestaltet ist, und mit einem statorfesten Lagesensor (11), der zum Detektieren der Winkellage des Lagemagneten angeordnet und ausgestaltet ist, wobei der Lagemagnet (8) relativ zu dem Rotor (2) und der Lagesensor (11) relativ zu dem Stator (4) zusammenwirkend so angeordnet sind, dass eine Vorkommutierung zum Verstärken einer Einrückbetätigung erzeugbar ist. Die Erfindung betrifft auch eine Kraftfahrzeugkupplung mit einem solchen Kupplungsbetätiger (1).The invention relates to a clutch actuator (1) for a motor vehicle clutch with a rotor (2) which is arranged concentrically and about a rotor axis (3) rotatable to a stator (4), with a rotor fixed position magnet (8) for describing the angular position the rotor (2) is arranged and configured, and with a stator-fixed position sensor (11) which is arranged and configured for detecting the angular position of the position magnet, wherein the position magnet (8) relative to the rotor (2) and the position sensor (11) relative to the stator (4) are cooperatively arranged so that a pre-commutation for amplifying an engagement operation can be generated. The invention also relates to a motor vehicle clutch with such a clutch actuator (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kupplungsbetätiger für eine Kraftfahrzeugkupplung mit einem Rotor, der konzentrisch und um eine Rotorachse drehbar zu einem Stator angeordnet ist, mit einem rotorfesten Lagemagneten, der zum Beschreiben der Winkellage des Rotors angeordnet und ausgestaltet ist, und mit einem statorfesten Lagesensor, der zum Detektieren der Winkellage des Lagemagneten angeordnet und ausgestaltet ist.The present invention relates to an electric clutch actuator for a motor vehicle clutch having a rotor which is arranged concentrically and rotatable about a rotor axis to a stator, with a rotor-fixed position magnet which is arranged and configured for describing the angular position of the rotor, and with a statorfesten position sensor, which is arranged and configured to detect the angular position of the position magnet.
Ein solcher Kupplungsbetätiger ist bspw. aus der noch unveröffentlichten PCT /
Es wird im Folgenden angenommen, dass der gattungsgemäße Kupplungsbetätiger den Rotor und der Stator als Komponenten eines elektrischen Motors, etwa eines permanentmagneterregten Synchronmotors, beinhaltet. Ein permanentmagneterregter Synchronmotor wird auch als eine permanentmagneterregte Synchronmaschine, als ein bürstenloser Gleichstrommotor oder fachsprachlich, bei entsprechender Ausprägung, als “electrically commutated motor“ bezeichnet. Es wird beispielhaft ferner angenommen, dass der Rotor einen Magneten, wie einen Permanentmagneten, beinhaltet, und dass der Stator eine mit elektrischem Strom beaufschlagbare Spule beinhaltet. Wenn die Spule kommutiert wird, d.h. wenn die Spule mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, entsteht ein elektromagnetisches Feld. Wenn das elektromagnetische Feld des Stators gegenüber dem Magnetfeld des Rotors um einen Winkel um die Rotorachse herum versetzt ist, wirkt ein Drehmoment auf den Rotor, so dass sich der Rotor dreht. Dieser Winkel wird auch als Verschiebung bezeichnet, und wird herkömmlich auf π/2 festgelegt. Des Weiteren wird die Verschiebung um π/2 für die folgende Beschreibung als idealer Kommutierungswinkel definiert. Ein tatsächlicher Kommuntierungswinkel ist jener Kommuntierungswinkel, der tatsächlich von einer Leistungselektronik / einem Inverter / einem Umrichter an die Synchronmaschine angelegt wird. Ein Fehler zwischen einem idealem und einem tatsächlichen Kommuntierungswinkel wird als Kommutierungsfehler bezeichnet. Ein üblicher Kommutierungsfehler wird im Bereich von ±10° toleriert.It is assumed below that the generic clutch actuator includes the rotor and the stator as components of an electric motor, such as a permanent magnet synchronous motor. A permanent magnet synchronous motor is also referred to as a permanent magnet synchronous machine, as a brushless DC motor or technical language, with appropriate expression, as "electrically commutated motor". It is further assumed by way of example that the rotor includes a magnet, such as a permanent magnet, and that the stator includes a coil which can be acted upon by electric current. When the coil is commutated, i. When the coil is supplied with electric current, an electromagnetic field is generated. When the electromagnetic field of the stator is offset from the magnetic field of the rotor by an angle about the rotor axis, a torque acts on the rotor so that the rotor rotates. This angle is also referred to as displacement, and is conventionally set to π / 2. Furthermore, the displacement of π / 2 is defined as the ideal commutation angle for the following description. An actual commutation angle is the commutation angle actually applied by a power electronics / inverter / inverter to the synchronous machine. An error between an ideal and an actual commutation angle is called a commutation error. A common commutation error is tolerated in the range of ± 10 °.
Die Kommutierung wird durch den Lagesensor, der die Winkellage des Lagemagneten und damit die Winkellage des Rotors detektiert bzw. sensiert, gesteuert. Wegen der Verschiebung von π/2 besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Drehzahl des elektromagnetischen Feldes, auch als elektrische Drehfelddrehzahl bezeichnet, und der Drehzahl des Rotors, auch als mechanische Drehzahl bezeichnet. The commutation is controlled by the position sensor, which detects or senses the angular position of the position magnet and thus the angular position of the rotor. Due to the shift of π / 2, there is a linear relationship between the rotational speed of the electromagnetic field, also referred to as a rotary electric field speed, and the rotational speed of the rotor, also referred to as mechanical rotational speed.
Dabei ist das Verhältnis zwischen der elektrischen Drehfelddrehzahl und der mechanischen Drehzahl über die Polpaarzahl der elektrischen Maschine fest vorgegeben. Beispielsweise bei einer Polpaarzahl von p = 1 bewegt sich die Welle des elektromagnetischen Feldes bzw. des elektromagnetischen Drehfeldes oder des Luftspaltfeldes während einer elektrischen Periode exakt einmal um die Rotorachse herum, dies wird fachsprachlich auch als eine komplette Umdrehung über den Umfang der elektrischen Maschine bezeichnet. Unter der elektrischen Periode wird eine Periode einer elektrischen Schwingung, welche der Spule zugeführt wird, verstanden. Beispielsweise bei einer Polpaarzahl von p = 4 bewegt sich das elektromagnetische Drehfeld während einer mechanischen Umdrehung viermal um die Rotorachse herum, so dass eine Umdrehung des Rotors um die Rotorachse vier elektrische Perioden benötigt. Allgemein formuliert entspricht ein „elektrischer Winkel“ Φel dem Produkt aus der Polpaarzahl p und einem „mechanischen Winkel“ Φmech. In this case, the ratio between the electric rotary field speed and the mechanical speed via the number of pole pairs of the electric machine is fixed. For example, in the case of a pole pair number of p = 1, the wave of the electromagnetic field or of the air gap field moves exactly once around the rotor axis during an electrical period, which is also referred to in technical terms as a complete revolution over the circumference of the electric machine. Under the electric period, a period of an electric oscillation which is supplied to the coil is understood. For example, with a pole pair number of p = 4, the electromagnetic rotating field moves four times around the rotor axis during a mechanical revolution, so that one revolution of the rotor about the rotor axis requires four electrical periods. Generally speaking, an "electrical angle" Φ el corresponds to the product of the number of pole pairs p and a "mechanical angle" Φ mech .
Mit dem Begriff der „Kommutierungsgüte“ wird fachmännisch die Präzision bei einem Positionieren einer signalgebenden Sensorik zu dem Stator bezeichnet. Je kleiner der Kommutierungsfehler ist, desto größer ist die Kommutierungsgüte. The term "commutation quality" refers to the precision in positioning a signaling sensor to the stator. The smaller the commutation error, the greater the commutation quality.
Wird der Kommutierungsfehler von 0° nicht eingehalten, kann es zu einer Vorkommutierung bzw. Vorkommutation oder einer Nachkommutierung bzw. Nachkommutation kommen. Während eine Vorkommutierung eine Erhöhung des durch den Rotor abgebbaren Drehmoments und der Drehzahl des Rotors zur Folge hat, hat eine Nachkommutierung eine Verringerung des Drehmoments und eine Verringerung der Drehzahl zur Folge. Eine Verringerung des Drehmoments des Rotors hat aber zur Folge, dass ein zum Abgeben eines stärkeren Drehmoments geeigneter und damit größerer und schwererer Kupplungsbetätiger vorzusehen ist. Sowohl ein Anstieg des Bauraums des Kupplungsbetätigers wie auch ein Anstieg des Gewichts des Kupplungsbetätigers sind im Kraftfahrzeugbau ausgesprochen unerwünscht. If the commutation error of 0 ° is not adhered to, a pre-commutation or pre-commutation or a subsequent commutation or subsequent commutation may occur. While pre-commutation results in an increase in the torque that can be delivered by the rotor and in the speed of the rotor, post-commutation results in a reduction in torque and a reduction in speed. However, a reduction in the torque of the rotor has the consequence that a suitable for delivering a stronger torque and thus larger and heavier Kupplungsbetätiger is provided. Both an increase in the space of the clutch actuator as well as an increase in the weight of the clutch actuator are extremely undesirable in the automotive industry.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beseitigen, und insbesondere die Herstellungskosten gering zu halten und/oder einen möglichst kleinen und/oder möglichst leichten Kupplungsbetätiger vorzusehen.It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art, and in particular to keep the manufacturing costs low and / or to provide the smallest possible and / or as easy as possible Kupplungsbetätiger.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kupplungsbetätiger erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lagemagnet relativ zu dem Rotor und der Lagesensor relativ zu dem Stator zusammenwirkend so angeordnet sind, dass eine Vorkommutierung zum Verstärken einer Einrückbewegung erzeugbar ist. Somit kann eine selbstöffnende bzw. normalerweise geöffnete oder gedrückte Kraftfahrzeugkupplung durch einen Kupplungsbetätiger trotz reduzierter Kommutierungsgüte, d.h. mit einer geringeren Anforderung an die Detektierungstoleranz erreicht werden, bei gleichbleibenden bauraumlichen Anforderungen und/oder Gewichtsanforderungen an den Kupplungsbetätiger realisiert werden.This object is achieved in a generic Kupplungsbetätiger according to the invention that the position magnet relative to the rotor and the position sensor relative to the stator are arranged cooperatively so that a pre-commutation for amplifying an engagement movement can be generated. Thus, a self-opening or normally-open or depressed automobile clutch may be actuated by a clutch actuator in spite of reduced commutation efficiency, i. can be achieved with a lower requirement for the detection tolerance, be realized with constant space requirements and / or weight requirements of the clutch actuator.
Es kann, auch unabhängig beanspruchbar, eine Kraftfahrzeugkupplung mit einem Kupplungsbetätiger gemäß einem der voranstehend aufgeführten Aspekte vorgesehen sein. Eine solche Kraftfahrzeugkupplung hat die Vorteile des jeweiligen Kupplungsbetätigers, also insbesondere reduzierte Kosten, reduzierter Bauraum und/oder reduziertes Gewicht.It can be provided independently claimable, a motor vehicle clutch with a clutch actuator according to one of the above aspects. Such a motor vehicle clutch has the advantages of each clutch actuator, so in particular reduced costs, reduced space and / or reduced weight.
Die beiden voranstehenden Lösungen der Aufgabe der Erfindung haben auch die vorteilhafte Folge, dass bei einer gleichbleibenden Anforderung an die Kommutierungsgüte und gleichbleibenden Anforderungen an die aufzubringende Einrückkraft bzw. Ausrückkraft jeweils ein kleinerer und/oder leichterer Kupplungsbetätiger verwendbar ist.The two preceding solutions of the object of the invention also have the advantageous consequence that a smaller and / or lighter clutch actuator can be used in the case of a constant requirement on the quality of the commutation and constant demands on the engagement force or disengaging force to be applied.
Der Begriff „Einrückbetätigung“ kann als eine die Kraftfahrzeugkupplung einrückende Betätigung oder als eine Betätigung zum Einrücken einer Kraftfahrzeugkupplung beschrieben werden, wobei mit Einrückbetätigung eine Einrückbetätigung des Kupplungsbetätigers gemeint ist.The term "engagement operation" may be described as an operation engaging the vehicle clutch or as an operation for engaging a motor vehicle clutch, wherein engagement operation means an engagement operation of the clutch actuator.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert. Die dort genannten Aspekte können auch einzeln, unabhängig voneinander und vom Hauptaspekt weiterverfolgt werden.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained below. The aspects mentioned there can also be pursued individually, independently of each other and from the main aspect.
Gemäß einem Aspekt kann können der Rotor und der Stator Elemente eines Elektromotors sein. Ferner kann der rotorfeste Lagemagnet auch beschrieben werden als ein rotorfester Lagemagnet, dessen Polarisierung zum Beschreiben der Winkellage des Rotors bzw. des Rotors um die Rotorachse angeordnet und ausgestaltet ist. Desweiteren kann der statorfeste Lagesensor beschrieben werden als ein statorfester Lagesensor, der zum Sensieren bzw. Detektieren, d.h. Aufnehmen, etwa mit einem Messaufnehmer oder Sensor, der Winkellage des Lagemagneten angeordnet und ausgestaltet ist.In one aspect, the rotor and the stator may be elements of an electric motor. Furthermore, the rotor-fixed position magnet can also be described as a rotor-fixed position magnet whose polarization is arranged and configured to describe the angular position of the rotor or of the rotor about the rotor axis. Furthermore, the stator-fixed position sensor can be described as a stator-type position sensor which is used for sensing, i.e., detecting, sensing. Recording, such as with a sensor or sensor, the angular position of the position magnet is arranged and configured.
Wenn die Relativanordnung des Lagemagneten zu dem Rotor und des Lagesensors zu dem Stator mit einer unsymmetrischen Toleranzlage gegenüber einem Kommutierungsfehler von 0° vorgesehen ist, wobei die Toleranzbegrenzung in Richtung der verstärkenden unsymmetrischen Kommutierung betragsmäßig größer als die entgegengerichtete Toleranzbegrenzung ist, hat dies bspw. zur Folge, dass wegen reduzierter Genauigkeitsanforderungen bei der Fertigung des Kupplungsbetätigers die Fertigungskosten in einer einfach umzusetzenden Weise gesenkt werden können.If the relative arrangement of the position magnet to the rotor and the position sensor to the stator with an asymmetrical tolerance position against a commutation error of 0 ° is provided, the tolerance limit in the direction of the amplifying unbalanced commutation amount is greater than the opposing tolerance limit, this has, for example in that due to reduced accuracy requirements in the manufacture of the clutch actuator, the manufacturing costs can be reduced in a manner that is easy to implement.
Es kann vorgesehen sein, dass Toleranzbegrenzung in Richtung der Vorkommutierung von 15° Φel und in Richtung der Nachkommutierung –5° Φel beträgt. Die Toleranzbegrenzung kann in Richtung der verstärkenden Kommutierung +6° und in der Gegenrichtung –2°, zusammen 8° betragen, so dass bspw. bei einer Polpaarzahl von p = 5 die Anforderung an den Kommutierungsfehler auf ±20° gesenkt werden kann. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Toleranzbegrenzung in Richtung der verstärkenden Kommutierung 3° und in der Gegenrichtung –1°, zusammen 4°, beträgt, so dass vorteilhafterweise der Kommutierungsfehler auf ±10° beschränkt sein kann. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Toleranzbegrenzung in der Gegenrichtung der verstärkenden Kommutierung 0° beträgt, so dass eine selbst geringfügige Nachkommutierung zuverlässig verhindert ist. Die voranstehenden Maßnahmen haben sämtlich zur Folge, dass ein leistungsfähigerer Aktor herstellbar ist. Das Gewicht lässt sich reduzieren und der Bauraum besser nutzen.It can be provided that the tolerance limitation in the direction of the pre-commutation is 15 ° φ el and in the direction of the post-commutation is -5 ° φ el . In the direction of the amplifying commutation, the tolerance limitation can be + 6 ° and in the opposite direction -2 °, together 8 °, so that, for example, with a number of pole pairs of p = 5, the requirement for the commutation error can be reduced to ± 20 °. It may further be provided that the tolerance limitation in the direction of the amplifying commutation is 3 ° and in the opposite direction -1 °, together 4 °, so that advantageously the commutation error can be limited to ± 10 °. It may also be provided that the tolerance limit in the opposite direction the amplifying commutation is 0 °, so that even slight Nachkommutierung is reliably prevented. The above measures all have the consequence that a more powerful actuator can be produced. The weight can be reduced and the space used better.
Wenn der Kupplungsbetätiger zum Linkslauf und zum Rechtslauf vorbereitet ist, kann der Kupplungsbetätiger sowohl eine Einrückbewegung wie auch eine Ausrückbewegung der Kraftfahrzeugkupplung betätigen.When the clutch actuator is prepared for anti-clockwise and clockwise rotation, the clutch actuator can actuate both an engagement movement and a disengagement movement of the vehicle clutch.
Die Relativanordnung des Lagemagneten zu dem Rotor und des Lagesensors zu dem Stator können so ausgestaltet sein, dass die verstärkende Kommutierung eine Drehzahlerhöhung und/oder eine Drehmomenterhöhung von zumindest 10 %, stärker bevorzugt zumindest 25 % und noch stärker bevorzugt zumindest 33 %, verglichen mit einer Kommutierungfehler von 0°, bewirkt. Somit kann bei gleichbleibender aufzubringender Kraft für das Einrücken bzw. Ausrücken ein signifikant leichterer und/oder kleinerer Kupplungsbetätiger verwendet werden. Ein kleinerer und/oder ein leichterer Kupplungsbetätiger ist üblicherweise kostengünstiger herzustellen.The relative arrangement of the position magnet to the rotor and the position sensor to the stator can be designed so that the amplifying commutation a speed increase and / or torque increase of at least 10%, more preferably at least 25% and even more preferably at least 33%, compared to a Commutation error of 0 °, causes. Thus, with a consistent applied force for engagement or disengagement, a significantly lighter and / or smaller clutch actuator can be used. A smaller and / or a lighter clutch actuator is usually cheaper to manufacture.
Es kann bei beabsichtigter „Vorkommutierung zum Verstärken einer Einrückbewegung“ vorgesehen sein, dass die Relativanordnung des Lagemagneten zu dem Rotor und des Lagesensor zu dem Stator so ausgestaltet ist, dass eine Nachkommutierung eine Drehzahlverminderung und/oder eine Drehmomentverminderung von höchstens 15 %, stärker bevorzugt von höchstens 10 % und noch stärker bevorzugt von höchstens 5 %, verglichen mit einem Kommutierungsfehler von 0°, bewirkt. Mit anderen Worten formuliert: Die Vorkommutierung soll optional gezielt so gewählt werden, dass ein bei Drehung des Rotors in der Gegenrichtung entstehender Drehzahl- und/oder Drehmomentenabfall begrenzt ist. Dies hat zur Folge, dass ein Konstrukteur von Kraftfahrzeugkupplungen eine geringere Sicherheitsreserve vorsehen muss, so dass ein signifikant kleinerer und/oder signifikant leichterer Kupplungsbetätiger verwendbar ist. Dies spart Kosten.It may be provided in the intended "pre-commutation to enhance an engagement movement" that the relative arrangement of the position magnet to the rotor and the position sensor to the stator is designed so that a Nachkommutierung a speed reduction and / or torque reduction of at most 15%, more preferably from at most 10%, and even more preferably at most 5%, compared to a commutation error of 0 °. In other words, the pre-commutation should optionally be selectively selected in such a way that a speed and / or torque drop arising on rotation of the rotor in the opposite direction is limited. As a result, a motor vehicle coupling designer must provide a lower safety margin so that a significantly smaller and / or significantly lighter clutch actuator can be used. This saves costs.
Die verstärkende Kommutierung kann so vorbereitet und eingestellt sein, dass die Verstärkung durch die verstärkende Kommutierung eine Hysterese beim Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung betragsmäßig ausgleicht, oder bevorzugt, dass die Verstärkung durch die verstärkende Kommutierung die Hysterese beim Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung betragsmäßig übertrifft. Der Begriff, wonach „die Verstärkung durch die verstärkende Kommutierung die Hysterese beim Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung betragsmäßig übertrifft“, kann auch als „ein durch die Verstärkung durch die verstärkende Kommutierung bewirktes zusätzliches Drehmoment ein durch die bzw. wegen der Hysterese beim Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung aufzubringendes Drehmoment betragsmäßig übertrifft“ oder dergleichen beschrieben werden. Wenn die Hysterese beim Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung ausgeglichen wird, muss ein Entwickler der Kraftfahrzeugkupplung keine Sicherheitsreserve zum Überwinden der Hysterese vorsehen. Wenn die verstärkende Kommutierung die Hysterese beim Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung betragsmäßig übertrifft, kann ein nochmals in der Größe und/oder dem Gewicht reduzierter Kupplungsbetätiger vorgesehen werden.The amplifying commutation may be prepared and adjusted such that the amplification by the amplifying commutation compensates for a hysteresis when operating the motor vehicle clutch, or preferably that the amplification by the amplifying commutation exceeds the hysteresis when operating the motor vehicle clutch in amount. The notion that "the amplification by the amplifying commutation exceeds the hysteresis when operating the motor vehicle clutch" can also be described as "an additional torque caused by the amplification by the amplifying commutation, a torque to be applied by or due to the hysteresis on actuation of the motor vehicle clutch in terms of amount "or the like will be described. If the hysteresis is compensated when operating the motor vehicle clutch, a developer of the motor vehicle clutch need not provide a safety margin to overcome the hysteresis. If the amplifying commutation exceeds the hysteresis when operating the motor vehicle clutch in terms of amount, a again reduced in size and / or weight clutch actuator can be provided.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Rotor eine Spindel zum Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung aufweist, wobei die Verstärkung durch die verstärkende Kommutierung die Spindelsteigung zumindest ausgleichend vorgesehen sein kann. Anstelle des Begriffs „Spindelsteigung“ kann auch einer der Begriffe „Selbsthemmung der Spindel“ oder „Hemmung“ bzw. „Reibung der Spindel“ verwendet werden. Der Begriff, wonach „die Verstärkung durch die verstärkende Kommutierung die Spindelsteigung zumindest ausgleichend vorgesehen“ ist, kann durch den Begriff, wonach „ein durch die Verstärkung durch die verstärkende Kommutierung bewirktes zusätzliches Drehmoment ein durch die bzw. wegen der Spindelsteigung beim Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung aufzubringendes Drehmoment zumindest ausgleichend vorgesehen“ ist, oder dergleichen beschrieben werden.It can further be provided that the rotor has a spindle for actuating the motor vehicle clutch, wherein the reinforcement can be provided by the reinforcing commutation, the spindle pitch at least balancing. Instead of the term "spindle pitch" also one of the terms "self-locking of the spindle" or "inhibition" or "friction of the spindle" can be used. The notion that "the reinforcement is at least compensating for the lead through the amplifying commutation may be represented by the notion that" an additional torque caused by amplification by the amplifying commutation is applied by the spindle pitch upon actuation of the motor vehicle clutch Torque is provided at least balancing "is described or the like.
Weiterbildend kann vorgesehen sein, dass der Rotor eine Spindel mit einer daran angeordneten oder anbringbaren Spindelmutter zum Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung aufweist. Wenn die Spindelsteigung bzw. die Selbsthemmung oder Reibung der Spindel derart berücksichtigt wird, kann der erfindungsgemäße Kupplungsbetätiger noch präziser auf den Betrieb desselben ausgelegt werden, so dass die Größe und/oder das Gewicht des Kupplungsbetätigers nochmals reduziert sein können.Further, it can be provided that the rotor has a spindle with a spindle nut arranged or attachable thereto for actuating the motor vehicle clutch. If the spindle pitch or the self-locking or friction of the spindle is taken into account in this way, the clutch actuator according to the invention can be designed even more precisely on the operation of the same, so that the size and / or weight of the clutch actuator can be further reduced.
Es wird vorgeschlagen, die Kommutierungsgüte unter Berücksichtigung einer an den Kupplungsbetätiger angeschlossenen Aktorik, wie bspw. unter Berücksichtigung einer Spindel und/oder unter Berücksichtigung einer Hysterese beim Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung, auszulegen. Das heißt, dass die Montagetoleranzen der Sensorik anhand des gesamten Aktorsystems bzw. Kupplungsbetätigungssystems bzw. der gesamten Kraftfahrzeugkupplung definiert werden können.It is proposed to design the commutation quality taking into account an actuator connected to the clutch actuator, such as, for example, taking into account a spindle and / or taking into account a hysteresis when operating the motor vehicle clutch. This means that the mounting tolerances of the sensor system can be defined on the basis of the entire actuator system or clutch actuation system or the entire motor vehicle clutch.
Herkömmliche elektrisch kommutierte Motoren bzw. Synchronmaschinen bzw. Servomotoren müssen im Allgemeinen sowohl im Linkslauf wie auf dem Rechtslauf gleiche Anforderungen erfüllen, so dass die Sensorik herkömmlicherweise symmetrischen Toleranzen genügen muss. Kraftfahrzeugkupplungen stellen drehrichtungsabhängig unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Drehzahl und des Drehmoments an den Kupplungsbetätiger bzw. Kupplungsaktor. Dies hat seine Ursache bspw. in der an dem Kupplungsbetätiger angeschlossenen Aktorik, wie bspw. der Spindel und einer mit einer Hysterese behafteten Kupplungslastkennlinie. Es wird ferner vorgeschlagen, die Tatsache, dass ein Kupplungsbetätiger bzw. Kupplungsaktor je nach Verwendung in einer Rotordrehrichtung eine größere Kraft als in der anderen Rotordrehrichtung aufbringen muss, auszunutzen. So muss bspw. bei einer selbstöffnenden Kupplung in der Einrückrichtung bzw. in der Kupplungsschließrichtung eine höhere Kraft als in der Ausrückrichtung bzw. Öffnungsrichtung aufgebracht werden, wie auch bei einer selbstschließenden Kupplung eine größere Kraft in der Ausrückrichtung bzw. Öffnungsrichtung als in der Einrückrichtung bzw. Schließungsrichtung ausgebracht werden muss. Es wird gemäß dieser Erfindung vorgeschlagen, dass die Sensorik mit einer „Vorzugsrichtung“ montiert werden kann, so dass sich Synergieeffekte mit den Eigenschaften beispielsweise einer anzutreibenden Fahrzeugkupplung ergeben. Insbesondere das kombinierte Berücksichtigen der Betätigungsrichtung-abhängig aufzubringenden Kraft, der Spindelsteigung und/oder der Kupplungskennlinie bietet Synergieeffekte. Conventional electrically commutated motors or synchronous machines or servomotors generally have to meet the same requirements both in left-hand rotation and on the right-hand rotation, so that the sensor system must conventionally satisfy symmetrical tolerances. Depending on the direction of rotation, motor vehicle couplings have different requirements with regard to the rotational speed and the torque to the clutch actuator or clutch actuator. This has its cause, for example, in the actuator connected to the clutch actuator, such as, for example, the spindle and a clutch load characteristic which is subject to hysteresis. It is further proposed that the fact that a clutch actuator or clutch actuator depending on use in a rotor rotation direction must apply a greater force than in the other direction of rotor rotation, exploit. For example, when a self-opening clutch in the direction of engagement or in the clutch closing direction, a higher force than in the disengaging or opening direction must be applied, as with a self-closing clutch a greater force in the disengagement or opening direction than in the direction of engagement or Closing direction must be applied. It is proposed according to this invention that the sensor can be mounted with a "preferred direction", so that there are synergy effects with the properties of, for example, a vehicle coupling to be driven. In particular, the combined consideration of the actuating direction-dependent applied force, the spindle pitch and / or the clutch characteristic offers synergy effects.
Mit nochmals anderen Worten formuliert, sieht die Erfindung eine bewusste und ggf. sogar erhöhte Toleranz vor, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das System aus Lagemagnet, Lagesensor und Elektromotor so ausgebildet ist, dass eine ungleich verteilte Toleranz von –a % bis +b % mit dem Betrag von a ungleich dem Betrag von b vorgesehen ist. Die Anordnung der beteiligten Teile der Toleranzkette kann und soll dabei so zueinander vorgesehen werden, dass insbesondere bei Berücksichtigen von Spindelsteigung, Hysterese und/oder betätigungsrichtungsabhängig aufzubringender Kraft entweder eine Vorkommutierung oder eine Nachkommutierung der Spule, des Stators oder allgemein des Elektromotors bei einer Betätigung, wie einer Kupplungsbetätigung, wegen der erfindungsgemäß definierten Toleranz gezielt größer als eine Kommutierung in der entgegengesetzten Richtung ist.Formulated in yet other words, the invention provides a deliberate and possibly even increased tolerance, wherein according to the invention it is provided that the system of position magnet, position sensor and electric motor is designed such that an unequally distributed tolerance of -a% to + b% is provided with the amount of a not equal to the amount of b. The arrangement of the participating parts of the tolerance chain can and should be provided to each other, that in particular when taking into account spindle pitch, hysteresis and / or actuation direction dependent applied force either a pre-commutation or Nachkommutierung the coil, the stator or generally the electric motor at an operation, such as a clutch actuation, because of the tolerance defined according to the invention is deliberately greater than a commutation in the opposite direction.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment. Show it:
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente bzw. vergleichbare Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und auf eine erneute Beschreibung wird im Allgemeinen verzichtet.The figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. The same elements or similar elements are provided with the same reference numerals, and a description will be omitted in general.
Die
In der
Die mit U0 bezeichnete Drehzahlmessung wurde mit einem Kommutierungswinkel von 0° aufgenommen, die mit U10 bezeichnete Drehzahlmessung wurde mit einem Kommutierungsfehler von 10° aufgenommen, die mit U20 bezeichnete Drehzahlmessung wurde mit einem Kommutierungsfehler von 20° aufgenommen, die mit U30 bezeichnete Drehzahlmessung wurde mit einem Kommutierungsfehler von 30° aufgenommen, die mit U40 bezeichnete Drehzahlmessung wurde mit einem Kommutierungsfehler von 40° aufgenommen, die mit U50 bezeichnete Drehzahlmessung wurde mit einem Kommutierungsfehler von 50° aufgenommen und die mit U60 bezeichnete Drehzahlmessung wurde mit einem Kommutierungsfehler von 60° aufgenommen. Dabei liegt von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 eine Vorkommutierung beispielsweise einen Linkslauf bewirkend vor, und liegt von t3 bis t4 eine Nachkommutierung beispielsweise einen Rechtslauf bewirkend vor. In der
Nach dem Prinzip der Vorkommutierung bzw. Nachkommutierung, auch als auch Feldschwächung bezeichnet, wird dabei der Winkel bzw. die Relativanordnung des Lagemagneten zu dem Rotor und des Lagesensors zu dem Stator bewusst so eingestellt, dass in Abhängigkeit des eingestellten Winkels bei der Vorkommutierung eine Erhöhung der Drehzahl und des Drehmoments folgt. Dies hat bei einer Nachkommutierung eine Verringerung der Drehzahlen des Drehmoments zur Folge. Dabei wird besonders deutlich, dass die Veränderung der Drehzahl und/oder des Drehmoments im Linkslauf und im Rechtslauf nicht symmetrisch ist. Wird bspw. der Winkel zwischen dem Lagesensor und dem Stator, etwa die Relativanordnung zwischen dem Rotor und dem Lagemagneten und dem Lagesensor und dem Stator, im Uhrzeigersinn verstellt, liegt bei einer Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn eine Nachkommutierung vor, und liegt bei einer Rotation des Rotors im Gegenuhrzeigersinn eine Vorkommutierung vor. Dabei erhöht sich bspw. die Drehzahl bei einer Rotation des Rotors im Gegenuhrzeigersinn um 10°, und verringert sich die Drehzahl des Rotors bei einer Rotation im Uhrzeigersinn um 25 %. Nachfolgend ist eine Übersichtstabelle über beispielhaft gemessene maximale Drehmomente bei beispielhaft eingestelltem Kommutierungswinkel gegeben.
Diese in Abhängigkeit des Kommutierungswinkels bei der Messung erreichten maximalen Drehmomente sind in
Die Spindel
Weil bei dem Kupplungsbetätiger
Daher kann durch Vorsehen einer unsymmetrischen Toleranzlage der Relativanordnung des Lagemagneten zu dem Rotor und des Lagesensors zu dem Stator vorteilhafterweise eine betragsmäßig größere Toleranz vorgesehen werden. Beispielhaft genannt sei das an Stelle einer herkömmlichen Toleranzforderung an die Winkellage des Sensors von ±2° eine Toleranzlage von –1° bis +3° gefordert wird. Ferner kann anstelle der herkömmlichen Toleranzforderung von ±2°, was einem Toleranzbereich von insgesamt 4° entspricht, von einer Toleranzbegrenzung von –2° bis +6° ausreichen, dies entspricht einer Toleranzfeldgröße von insgesamt 8°. Therefore, by providing an asymmetrical tolerance position of the relative arrangement of the position magnet to the rotor and the position sensor to the stator advantageously a magnitude greater tolerance can be provided. As an example may be called instead of a conventional tolerance demand on the angular position of the sensor of ± 2 ° a tolerance position of -1 ° to + 3 ° is required. Furthermore, instead of the conventional tolerance requirement of ± 2 °, which corresponds to a tolerance range of 4 ° in total, a tolerance limitation of -2 ° to + 6 ° is sufficient, which corresponds to a tolerance field size of 8 ° in total.
Infolgedessen sind die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigers deutlich gesenkt. Desweiteren kann wegen der voranstehend beschriebenen Drehmomentenerhöhung des Kupplungsbetätigers in Kupplungsschließrichtung ein besonders leistungsstarker bzw. leistungsverbesserter Kupplungsbetätiger verwendet werden.As a result, the manufacturing cost of Kupplungsbetätigers invention are significantly reduced. Furthermore, because of the above-described torque increase of the clutch actuator in the clutch closing direction, a particularly powerful or improved performance Kupplungsbetätiger can be used.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kupplungsbetätiger clutch actuator
- 22
- Rotor rotor
- 33
- Rotorachse rotor axis
- 44
- Stator stator
- 55
- Rotorwelle rotor shaft
- 66
- Spindel spindle
- 77
- Permanentmagnet permanent magnet
- 88th
- Lagemagnet position solenoid
- 99
- Gehäuse casing
- 1010
- Spule Kitchen sink
- 1111
- Lagesensor position sensor
- 1212
- Spindelmutter spindle nut
- UU
- Drehzahl rotation speed
- U0, U10, U20, U30, U40, U50, U60U0, U10, U20, U30, U40, U50, U60
- Drehzahlmessung Speed measurement
- TT
- Drehmoment torque
- T0, T10, T20, T30, T40, T50, T60T0, T10, T20, T30, T40, T50, T60
- Drehmomentmessung torque measurement
- tt
- Zeit Time
- pp
- Polpaarzahl number of pole pairs
- TmaxTmax
- maximales Drehmoment maximum torque
- TmaxVKTmaxVK
- bei einer Vorkommutierung gemessenes maximales Drehmoment at a pre-commutation measured maximum torque
- TmaxNKTmaxNK
- bei einer Nachkommutierung gemessenes maximales Drehmoment at a Nachkommutierung measured maximum torque
- A, B, CA, B, C
- Kupplung clutch
- Aa, Ba, Ca Aa, Ba, Ca
- Kupplungskennlinie bei einem Ausrücken Coupling characteristic when disengaged
- Ae, Be, CeAe, Be, Ce
- Kupplungskennlinie bei einem Einrücken Coupling characteristic when engaged
- FF
- Betätigungskraft operating force
- xx
- Betätigungsweg actuating
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2014/200462 [0002] DE 2014/200462 [0002]
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015202828.3A DE102015202828A1 (en) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | Clutch actuator with pre-commutation for amplifying a clutch actuation and motor vehicle clutch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015202828.3A DE102015202828A1 (en) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | Clutch actuator with pre-commutation for amplifying a clutch actuation and motor vehicle clutch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015202828A1 true DE102015202828A1 (en) | 2016-08-18 |
Family
ID=56552402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015202828.3A Ceased DE102015202828A1 (en) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | Clutch actuator with pre-commutation for amplifying a clutch actuation and motor vehicle clutch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015202828A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210381559A1 (en) * | 2018-11-09 | 2021-12-09 | Borgwarner Sweden Ab | Dog clutch actuator |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014200462A1 (en) | 2014-01-14 | 2015-01-08 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Phaser |
-
2015
- 2015-02-17 DE DE102015202828.3A patent/DE102015202828A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014200462A1 (en) | 2014-01-14 | 2015-01-08 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Phaser |
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US20210381559A1 (en) * | 2018-11-09 | 2021-12-09 | Borgwarner Sweden Ab | Dog clutch actuator |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |