DE10210198A1

DE10210198A1 - Actuator, especially for operating coupling and/or gearbox, has D.C. motor with field magnets of magnetic material with at least one component from rare earth metal group

Info

Publication number: DE10210198A1
Application number: DE10210198A
Authority: DE
Inventors: Lutz Leimbach; Thomas Walter
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-18

Abstract

The device has at least one actuator drive (11), a driven element (13), a movement converter (12) for converting a drive force into an actuating force and a controller (14) for driving at least one actuator drive. The actuator drive is a D.C. motor with field magnets of magnetic material with at least one component of the material being from the rare earth metal group. . Independent claims are also included for the following: the use of a brushless D.C. motor and a method of controlling an actuator drive.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Stelleinrichtung, mit wenigstens einem Stellantrieb, einem Abtriebsglied, einer Bewegungsumsetzungsanordnung, durch die eine vom Stellantrieb erzeugte Antriebskraft in eine Stellkraft des Abtriebsglieds umsetzbar ist und mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern des wenigstens einen Stellantriebs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines Stellantriebs in einer Stelleinrichtung. The present invention initially relates to an actuating device, with at least an actuator, an output member, a motion conversion arrangement, by a driving force generated by the actuator into an actuating force of the Output member can be implemented and with a control device for controlling the at least one actuator. The invention further relates to a method for Actuation of an actuator in an actuator.

Stelleinrichtungen der genannten Art werden beispielsweise zum Betätigen von Kupplungen, etwa Reibungskupplungen, Getrieben und dergleichen eingesetzt. Actuators of the type mentioned are, for example, for actuating Clutches, such as friction clutches, gears and the like are used.

Eine Stelleinrichtung der genannten Art ist beispielsweise in der älteren, noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 101 09 469.8 beschrieben. Bei dieser bekannten Stelleinrichtung sind zwei Stellantriebe in Form von Elektromotoren vorgesehen, deren Ausgangswellen mit einer Bewegungsumsetzungsanordnung verbunden sind. Die Bewegungsumsetzungsanordnung hat die Aufgabe, die von den Stellantrieben erzeugte Antriebskraft in eine Stellkraft eines Abtriebsglieds umzusetzen, das wiederum eine Kupplung und/oder ein Getriebe betätigen kann. Bei dem Abtriebsglied handelt es sich um einen entsprechenden Aktuator. An actuating device of the type mentioned is, for example, still in the older one unpublished German patent application DE 101 09 469.8 described. In this known actuator two actuators are in the form of Electric motors provided, the output shafts with a Movement implementation arrangement are connected. The motion implementation arrangement has the Task, the drive force generated by the actuators into an actuating force of a Implement output member, which in turn a clutch and / or a transmission can operate. The output member is a corresponding one Actuator.

Eine andere Art von Stelleinrichtungen ist beispielsweise in der DE 196 47 940 beschrieben. Hierbei handelt es sich um eine hydraulische Stelleinrichtung, die insbesondere für eine Kupplung eingesetzt wird. Die Stelleinrichtung umfasst eine durch einen Stellantrieb (im genannten Fall einen Elektromotor) angetriebene Hydraulikpumpe. Diese Hydraulikpumpe fördert aus einem Vorratsbehälter Hydraulikflüssigkeit in einen Druckspeicher. Über ein Steuerventil, das einerseits mit dem Druckspeicher und andererseits mit einem Stellzylinder verbunden ist und durch eine Steuereinrichtung geschaltet wird, ist der Stellzylinder mit Druck beaufschlagbar. Der Stellzylinder wiederum ist über eine Hydraulikleitung mit einem der Kupplung zugeordneten Nehmerzylinder verbünden. Bei dieser bekannten Stelleinrichtung entspricht der Stellzylinder dem eingangs beschriebenen Abtriebsglied. Die Bewegungsumsetzungsanordnung besteht bei dieser Stelleinrichtung aus mehreren Einzelkomponenten, insbesondere aus der Hydraulikpumpe, dem Druckspeicher und dem Steuerventil. Another type of actuating device is, for example, in DE 196 47 940 described. This is a hydraulic actuator that is used in particular for a clutch. The actuating device includes one driven by an actuator (in the case mentioned an electric motor) Hydraulic pump. This hydraulic pump delivers from a reservoir Hydraulic fluid in an accumulator. Via a control valve that on the one hand with the Pressure accumulator and on the other hand is connected to an actuating cylinder and through a control device is switched, the actuating cylinder with pressure acted upon. The actuating cylinder in turn is connected to one of the hydraulic lines Align the slave cylinder assigned to the clutch. In this known Actuating device corresponds to the actuating cylinder to the output member described above. The motion conversion arrangement consists of this actuator several individual components, in particular from the hydraulic pump, the Pressure accumulator and the control valve.

Bei den vorstehend beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Stelleinrichtungen ist der Stellantrieb jeweils in Form eines Elektromotors ausgebildet. Elektromotoren bestehen grundsätzlich aus einem feststehenden Teil, der Stator oder Ständer genannt wird, sowie aus einem umlaufenden Teil, der Rotor oder Läufer genannt wird. In those described above, known from the prior art Actuators are each designed in the form of an electric motor. Electric motors basically consist of a fixed part, the stator or stand is called, as well as a rotating part, the rotor or Called a runner.

Stelleinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art werden beispielsweise zur Betätigung von Kupplungen und/oder Getrieben in Fahrzeugen eingesetzt. Bedingt durch immer neue Fahrzeugmodelle und Fahrzeugkonzepte mit immer größer werdender Performance, beispielsweise im Zusammenhang mit Schaltzeiten, Schaltkräften, Kupplungszeiten, Betätigungskräften, Temperaturbelastungen und dergleichen, ist die Leistungsfähigkeit und Regelbarkeit der Stelleinrichtungen auf Grund der derzeitig automobiltechnisch erprobten, marktverfügbaren Elektromotoren eingeschränkt, beziehungsweise technisch ausgereizt. Actuators of the type described above are for example Actuation of clutches and / or gears used in vehicles. conditioned through ever new vehicle models and vehicle concepts with ever larger increasing performance, for example in connection with switching times, Switching forces, coupling times, operating forces, temperature loads and the same, is the performance and controllability of the control devices Because of the currently available automotive technology that is tried and tested Electric motors limited, or technically exhausted.

Da bei den in Stelleinrichtungen momentan eingesetzten Elektromotoren das Motormoment abhängig vom Durchmesser des Rotors ist, erhöht sich bei momentenstärkeren Elektromotoren das Massenträgheitsmoment in der vierten Potenz mit der Zunahme des Rotorradius. Dies wiederum beeinflusst im Wesentlichen die Regelbarkeit und Dynamik der Stelleinrichtung. Gerade bei der speziellen Verwendung eines Kupplungs- oder Getriebeaktuators sind die zum Teil konträren Ziele "hohe Kraft" sowie "hohes Moment" für eine schnelle Großsignalreaktion (bei Kupplungen beispielsweise der Sprung von "Einkuppeln" nach "Auskuppeln") sowie extrem hohe Dynamik im Kleinsignalverhalten (bei Kupplungen beispielsweise das Regeln um den Schleifpunkt herum im ständigen Reversierbetrieb) mit herkömmlichen Konzepten nicht zu erfüllen. Weiterhin steigt die Belastung der mechanischen Komponenten durch ein erhöhtes Massenträgheitsmoment erheblich. Since this is the case with the electric motors currently used in actuators Motor torque depends on the diameter of the rotor, increases at Electric motors with higher torque have the fourth moment of inertia with the increase in the rotor radius. This in turn essentially affects the controllability and dynamics of the control device. Especially with the special one The use of a clutch or gearbox actuator is sometimes contrary Goals "high strength" and "high moment" for a fast large signal reaction (in the case of couplings, for example, the jump from "engaging" to "disengaging") as well as extremely high dynamics in small signal behavior (with couplings for example the regulation around the grinding point in constant reversing operation) not to meet conventional concepts. The burden of the mechanical components due to an increased moment of inertia considerably.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stelleinrichtung bereitzustellen, die sehr leistungsstark ist und mit der die erforderlichen Stellbewegungen auf einfache Art und Weise erzeugt werden können. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt werden. It is therefore the object of the present invention, an actuating device to provide that is very powerful and with the necessary Adjustment movements can be generated in a simple manner. Furthermore, a appropriate procedures are provided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Stelleinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, die Stelleinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 2, besondere Verwendungen mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 5, 6, 7 sowie durch das Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 8. Weitere Vorteile, Merkmal, Details und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch für das erfindungsgemäße Verfahren und jeweils umgekehrt. Analoges gilt für die erfindungsgemäßen Verwendungen. According to the invention, this object is achieved by the actuating device with the Features according to the independent claim 1, the adjusting device the features according to independent claim 2, special Uses with the features according to independent patent claims 5, 6, 7 and by the method with the features according to the independent Claim 8. Further advantages, feature, details and aspects of the invention result from the subclaims, the description and the Drawings. Features and details associated with the invention Actuating device are described, of course also apply to the inventive method and vice versa. The same applies to the Uses according to the invention.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass der Stellantrieb einer Stelleinrichtung besonders leistungsstark bei gleichzeitig reduziertem Massenträgheitsmoment dimensioniert werden muss. The present invention is based on the finding that the actuator an actuating device particularly powerful with reduced at the same time Mass moment of inertia must be dimensioned.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung und/oder eines Getriebes, bereitgestellt, mit wenigstens einem Stellantrieb, einem Abtriebsglied, einer Bewegungsumsetzungsanordnung, durch die eine vom Stellantrieb erzeugte Antriebskraft in eine Stellkraft des Abtriebsglieds umsetzbar ist und mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern des wenigstens einen Stellantriebs. Diese Stelleinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stellantrieb als Gleichstrommotor ausgebildet ist und dass die Feldmagnete des Gleichstrommotors aus einem Magnetwerkstoff gebildet sind, der zumindest eine Werkstoffkomponente aus der Gruppe der Seltenerdmetalle aufweist. According to the first aspect of the invention, an adjusting device, in particular for actuating a clutch and / or a transmission, provided with at least one actuator, one output member, one Movement conversion arrangement through which a drive force generated by the actuator into a Actuating force of the output member can be implemented and with a control device for Control of the at least one actuator. This actuator is characterized in that the at least one actuator as DC motor is formed and that the field magnets of the DC motor a magnetic material are formed, the at least one material component from the group of rare earth metals.

Auf diese Weise lässt sich eine Stelleinrichtung mit Massenträgheitsmoment reduzierten, gleichzeitig momentenstarken Stellantrieben realisieren. In this way, an actuator with moment of inertia can be realize reduced, high-torque actuators.

Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung kann beispielsweise zur Betätigung einer Kupplung und/oder oder eines Getriebes eingesetzt werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beiden genannten Beispiele beschränkt, so dass auch andere Einsatzmöglichkeiten denkbar sind. Besonders vorteilhaft kann die Stelleinrichtung zur Betätigung einer Kupplung und/oder eines Getriebes in einem Fahrzeug eingesetzt werden. The actuating device according to the invention can be used, for example, to actuate a Coupling and / or a gear can be used. It goes without saying the invention is not limited to the two examples mentioned, so that too other possible uses are conceivable. The can be particularly advantageous Actuator for actuating a clutch and / or a transmission in one Vehicle can be used.

Die Stelleinrichtung weist wenigstens einen Stellantrieb auf. Dabei ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Stellantrieben beschränkt, so dass durchaus auch Stelleinrichtungen mit zwei oder mehr Stellantrieben denkbar sind. Weiterhin verfügt die erfindungsgemäße Stelleinrichtung über ein Abtriebsglied. The actuating device has at least one actuator. Here is the Invention is not limited to a certain number of actuators, so that Actuators with two or more actuators are also conceivable. Furthermore, the actuating device according to the invention has an output member.

Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für das Abtriebsglied beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass das Abtriebsglied geeignet ist, die in der Stelleinrichtung erzeugte Stellkraft auf die zu stellende Einrichtung, beispielsweise eine Kupplung, ein Getriebe oder dergleichen zu übertragen. The invention is not limited to specific embodiments for the Output member limited. It is only important that the output member is suitable the actuating force generated in the actuating device on the device to be set, for example to transmit a clutch, a transmission or the like.

Weiterhin verfügt die erfindungsgemäße Stelleinrichtung über eine Bewegungsumsetzungsanordnung. Auch diesbezüglich ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für die Bewegungsumsetzungsanordnung beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass die Bewegungsumsetzungsanordnung geeignet ist, die vom wenigstens einen Stellantrieb erzeugte Antriebskraft in eine Stellkraft des Abtriebsglieds umzusetzen. Die besondere Ausgestaltung des Abtriebsglieds beziehungsweise der Bewegungsumsetzungsanordnung ergibt sich je nach Ausgestaltung der Stelleinrichtung. Furthermore, the actuating device according to the invention has a Motion conversion arrangement. In this regard, too, the invention is not specific Embodiments for the motion implementation arrangement limited. It is only important that the motion conversion arrangement is suitable, that driving force generated by the at least one actuator into a positioning force of the Implement output link. The special design of the output member or the movement implementation arrangement depends on Design of the control device.

Schließlich verfügt die Stelleinrichtung über eine Steuereinrichtung. Diese dient zum Ansteuern des wenigstens einen Stellantriebs, kann jedoch auch weitere Funktionen innerhalb der Stelleinrichtung übernehmen. Die Steuereinrichtung kann über verschiedene Mittel verfügen, mit Hilfe derer der wenigstens eine Stellantrieb angesteuert wird. Bei diesen Mitteln kann es sich beispielsweise um mechanische und/oder elektronische Bauteile und Komponenten, um Schaltungen, um Schaltungsteile, um geeignete Programmmittel, beziehungsweise Software, und dergleichen handeln. Finally, the actuating device has a control device. This serves to control the at least one actuator, but can also be more Take over functions within the control device. The control device can have various means by means of which at least one Actuator is controlled. These funds can be, for example mechanical and / or electronic parts and components for circuits, circuit parts, suitable program resources or software, and the like.

Überraschenderweise wurde nun herausgefunden, dass sich speziell ausgebildete Gleichstrommotoren besonders eignen, um in derartigen Stelleinrichtungen eingesetzt zu werden. Gleichstrommotoren eignen sich zunächst besonders gut für drehzahlgeregelte Antriebe. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Feldmagnete des Gleichstrommotors aus einem bestimmten Magnetwerkstoff gebildet sind. Erfindungsgemäß soll der Magnetwerkstoff zumindest eine Werkstoffkomponente aus der Gruppe der Seltenerdmetalle aufweisen. Dabei ist die Erfindung jedoch nicht auf bestimmte Werkstoffkomponenten beschränkt. Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, kann der Magnetwerkstoff zumindest eine Werkstoffkomponente aus der Gruppe der Lanthanoiden aufweisen, bei denen es sich um eine Gruppe der Seltenerdmetalle handelt. Natürlich ist auch denkbar, dass die Feldmagnete des Gleichstrommotors aus anderen Permanentmagnetwerkstoffen gebildet sind. Surprisingly, it has now been found that specially trained DC motors are particularly suitable for use in such actuators to be used. DC motors are particularly well suited for speed-controlled drives. It is further provided according to the invention that the Field magnets of the DC motor made of a specific magnetic material are formed. According to the invention, the magnetic material should have at least one Have material components from the group of rare earth metals. Here is the However, the invention is not limited to certain material components. For example, but not exclusively, the magnetic material can at least have a material component from the group of lanthanoids, which is a group of rare earth metals. Of course it is conceivable that the field magnets of the DC motor from other Permanent magnet materials are formed.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Stellantriebs kann dieser besonders leistungsstark bei gleichzeitig reduziertem Massenträgheitsmoment realisiert werden. Due to the configuration of the actuator according to the invention, this can particularly powerful with a reduced moment of inertia become.

Beispielsweise kann der Stellantrieb als Zweipol- oder Vierpol-Motor ausgebildet sein. For example, the actuator can be designed as a two-pole or four-pole motor his.

Der vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Gleichstrommotor kann beispielsweise mit Bürsten ausgebildet sein. Wie weiter oben bereits beschrieben wurde, besteht ein Gleichstrommotor grundsätzlich aus einem Stator mit Statorwicklung, einem Rotor mit Rotorwicklung sowie einem Kommutator. Die Spulen der Rotorwicklung sind mit dem Kommutator (Stromwender) leitend verbunden. Die Rotorwicklungen werden über die Bürsten, die beispielsweise als Kohlebürsten ausgebildet sein können, mit Strom versorgt. Der Kommutator hat die Aufgabe, die Stromrichtung in einer Windung der Rotorwicklung umzukehren, während diese Windung im Verlauf der Drehung des Rotors am Kommutator durch die Bürste kurzgeschlossen ist. The DC motor according to the invention described above can for example, be formed with brushes. As already described above a DC motor basically consists of a stator with Stator winding, a rotor with rotor winding and a commutator. The spools the rotor winding are conductively connected to the commutator. The rotor windings are over the brushes, which, for example, as Carbon brushes can be formed, supplied with electricity. The commutator has that Task to reverse the current direction in one turn of the rotor winding while this turn during the rotation of the rotor on the commutator through the Brush is short-circuited.

Es ist jedoch auch möglich, den Stellantrieb als bürstenlosen Elektromotor auszubilden. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird daher eine Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung und/oder eines Getriebes, bereitgestellt, mit wenigstens einem Stellantrieb, einem Abtriebsglied, einer Bewegungsumsetzungsanordnung, durch die eine vom Stellantrieb erzeugte Antriebskraft in eine Stellkraft des Abtriebsglieds umsetzbar ist und mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern des wenigstens einen Stellantriebs. Diese Stelleinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stellantrieb als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist. However, it is also possible to use the actuator as a brushless electric motor train. According to a second aspect of the invention, therefore Actuating device, in particular for actuating a clutch and / or a transmission, provided, with at least one actuator, an output member, one Movement conversion arrangement through which one generated by the actuator Driving force into an actuating force of the output member can be implemented and with a Control device for controlling the at least one actuator. This Actuating device according to the invention is characterized in that the at least one Actuator is designed as a brushless DC motor.

Auch auf diese Weise wird es möglich, für die Stelleinrichtung einen besonders leistungsstarken Stellantrieb bei gleichzeitig reduziertem Massenträgheitsmoment zu schaffen. Bürstenlose Gleichstrommotoren weisen im Vergleich zu Gleichstrommotoren mit Bürsten einen anderen grundsätzlichen Aufbau auf. So können bei bürstenlosen Gleichstrommotoren im Vergleich zu Gleichstrommotoren mit Bürste beispielsweise Rotor und Stator in ihren Plätzen vertauscht sein. Das bedeutet, dass die Rotorwicklung in den Ständer verlegt und der Feldmagnet des Stators zum Rotor verlegt wird. Bei Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist es weiterhin möglich, die besonderen Vorteile von Gleichstrommotoren bezüglich einer Positionsregelung sowie des Regelverhaltens durch eine softwaregesteuerte Kommutierung zu nutzen. In this way, too, it becomes possible for the adjusting device to be a special one powerful actuator with reduced moment of inertia to accomplish. Brushless DC motors show in comparison DC motors with brushes have a different basic structure. So can with brushless DC motors compared to DC motors with Brush, for example, rotor and stator may be swapped in their places. The means that the rotor winding is laid in the stator and the field magnet of the Stator is moved to the rotor. When using a brushless DC motor, it is still possible to take advantage of DC motors with regard to position control and the control behavior by a use software-controlled commutation.

Bei der Stelleinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung können die Feldmagnete des Gleichstrommotors aus unterschiedlichsten Materialien hergestellt sein. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Feldmagnete des Gleichstrommotors aus Ferrit gebildet sind. Besonders vorteilhaft kann jedoch vorgesehen sein, dass die Feldmagnete des Gleichstrommotors aus einem Magnetwerkstoff gebildet sind, der zumindest eine Werkstoffkomponente aus der Gruppe der Seltenerdmetalle aufweist. In the actuating device according to the second aspect of the invention, the Field magnets of the DC motor made of different materials be made. For example, it is conceivable that the field magnets of the DC motor are formed from ferrite. However, can be particularly advantageous be provided that the field magnets of the DC motor from a Magnetic material are formed, the at least one material component from the group of Has rare earth metals.

Darüber hinaus wird bezüglich der Ausgestaltung und Funktionsweise der Stelleinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ebenfalls auf die Ausführungen zur Stelleinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen. In addition, the Actuator according to the second aspect of the invention also on the Comments on the actuating device according to the first aspect of the invention in full Referenced and hereby referred.

Vorzugsweise können die wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Stelleinrichtungen mit einem 12-Volt-Bordnetz oder einem 42-Volt-Bordnetz in einem Fahrzeug verwendet werden. Preferably, the inventive as described above can Actuators with a 12-volt electrical system or a 42-volt electrical system in a vehicle.

Durch die besondere Ausgestaltung des Stellantriebs in der Stelleinrichtung wird es möglich, besonders leistungsfähige Stellantriebe bei gleichzeitig geringem Massenträgheitsmoment zu realisieren. Ein geringeres Massenträgheitsmoment führt zu einer größeren Dynamik des Stellantriebs und damit der gesamten Stelleinrichtung, sowie zu einer geringeren Belastung der einzelnen Komponenten. Weiterhin ermöglicht der Einsatz der speziellen Stellantriebe bei größerem Moment eine Reduzierung des Motorbauraums und vor allem eine Verkleinerung der stelleinrichtungsinternen mechanischen Übersetzungen. Bei Einsatz von bürstenlosen Gleichstrommotoren kann bei programmgesteuerter Kommutierung der Lastfall von geschwindigkeits- beziehungsweise positionsabhängiger zu momentenabhängiger Regelung durch Einfluss auf das Magnetfeld vorgenommen werden. Due to the special design of the actuator in the actuator it is possible to use particularly powerful actuators with a low level Realize moment of inertia. A lower moment of inertia leads to greater dynamics of the actuator and thus the whole Actuator, as well as a lower load on the individual components. Furthermore, the use of special actuators enables larger ones Moment a reduction in the motor space and above all a reduction in the internal mechanical translations. When using Brushless DC motors can be used with program-controlled commutation Load case of speed or position dependent Torque-dependent control made by influencing the magnetic field become.

Vorteilhaft kann ein als Gleichstrommotor ausgebildeter Stellantrieb, bei dem die Feldmagnete aus einem Magnetwerkstoff gebildet sind, der zumindest eine Werkstoffkomponente aus der Gruppe der Seltenerdmetalle aufweist, in einer Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung und/oder eines Getriebes, verwendet werden. An actuator designed as a DC motor, in which the Field magnets are formed from a magnetic material that has at least one Has material component from the group of rare earth metals, in one Actuating device, in particular for actuating a clutch and / or one Gearbox can be used.

In anderer Ausgestaltung kann ein als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildeter Stellantrieb in einer Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung und/oder eines Getriebes, verwendet werden. In another embodiment, a brushless DC motor trained actuator in an actuating device, in particular for actuating a Coupling and / or a transmission can be used.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung kann ein als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildeter Stellantrieb, bei dem die Feldmagnete aus einem Magnetwerkstoff gebildet sind, der zumindest eine Werkstoffkomponente aus der Gruppe der Seltenerdmetalle aufweist, in einer Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung und/oder eines Getriebes, verwendet werden. According to yet another embodiment, one can be brushless DC motor trained actuator, in which the field magnets from a Magnetic material are formed, the at least one material component from the Group of rare earth metals, in one control device, in particular for Actuation of a clutch and / or a transmission can be used.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ansteuern eines Stellantriebs in einer wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Stelleinrichtung bereitgestellt, bei der der Stellantrieb über eine Steuereinrichtung gesteuert wird. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld des Stellantriebs im Großsignalbereich über die Steuereinrichtung in Richtung hoher Drehzahl bei geringem Drehmoment des Stellantriebs verändert wird und dass das Kennfeld des Stellantriebs im Kleinsignalbereich über die Steuereinrichtung in Richtung kleiner Drehzahl bei hohem Drehmoment des Stellantriebs verändert wird. According to yet another aspect of the invention, a method for Actuation of an actuator in a as described above Actuating device according to the invention provided, in which the actuator via Control device is controlled. The method according to the invention is thereby characterized in that the map of the actuator in the large signal range over the Control device in the direction of high speed with low torque of the Actuator is changed and that the map of the actuator in Small signal range via the control device in the direction of low speed at high Torque of the actuator is changed.

Auf diese Weise können die erforderlichen Stellbewegungen auf einfache Art und Weise erzeugt werden. Gleichzeitig können Stellantriebe eingesetzt werden, die bei reduziertem Massenträgheitsmoment besonders leistungsstark sind. In this way, the required adjustment movements can be carried out in a simple and Generated way. At the same time, actuators can be used that are particularly powerful with a reduced moment of inertia.

Besonders vorteilhaft kann das Verfahren durchgeführt werden, wenn der Stellantrieb als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist, bei dem insbesondere noch die Feldmagnete aus einem Magnetwerkstoff gebildet sind, der zumindest eine Werkstoffkomponente aus der Gruppe der Seltenerdmetalle aufweist. The method can be carried out particularly advantageously if the Actuator is designed as a brushless DC motor, in particular nor are the field magnets formed from a magnetic material, which at least has a material component from the group of rare earth metals.

Ein wesentlicher Vorteil eines bürstenlosen Motors besteht darin, dass man eine Veränderbarkeit der Kennlinie beispielsweise durch Einbringen von Blindstrom in den Motor vornehmen kann. Dies geschieht dadurch, dass die Phasenlage des Motors zu einer Feldverstärkung, beziehungsweise Feldschwächung, führt. A major advantage of a brushless motor is that you can get one The characteristic curve can be changed, for example, by introducing reactive current into can make the engine. This happens because the phase position of the Motor leads to a field strengthening or field weakening.

Das Verfahren wird nun an Hand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei soll der Stellantrieb zum Anstellen eines Getriebes verwendet werden. Wenn bei einem Getriebe ein Gang ausgelegt wird, wozu positionsgenau ein Vorgabewert erreicht werden muss, so geschieht dies - im Vergleich zur Synchronisation - nahezu lastlos. Auch das Positionieren vor dem Synchronpunkt erfolgt in aller Regel ohne größeren Kraftaufwand. Für die Synchronisation des Getriebes hingegen wird getriebetechnisch ein sehr hohes Schaltmoment bei kleinsten Drehzahlen gefordert. Nach Beendigung der Synchronisation wird der Gang wieder ohne größeren Kraftaufwand abgelegt. Für die Kennlinie eines bürstenlosen Motors bedeutet dies nun folgendes: für die Phasen "Gang auslegen", "Positionieren vor dem Synchronisationspunkt" sowie "Gangablage" ist eine Veränderung des Kennfeldes in Richtung hoher Drehzahl bei geringem Motormoment erforderlich. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann über die Steuereinrichtung in diesem Großsignalbereich nunmehr eine entsprechende Veränderung des Kennfelds des Stellantriebs erfolgen. Für den Zeitpunkt der Synchronisation hingegen muss das Kennfeld komplett umgekehrt werden, so dass zur Synchronisation ein hohes Schaltmoment bei kleinster Drehzahl zur Verfügung steht. In einem solchen Kleinsignalbereich ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nunmehr möglich, das Kennfeld des Stellantriebs über die Steuereinrichtung in entsprechender Weise zu verändern. The method will now be described in more detail using a specific exemplary embodiment explained. The actuator should be used to start a gearbox become. If a gear is designed for a transmission, why exactly? a preset value has to be reached, this is done - compared to the Synchronization - almost no load. Also positioning in front of the synchronization point is usually done without much effort. For the synchronization of the Gearbox, on the other hand, has a very high gearshift torque lowest speeds required. After synchronization is complete, the Put the gear down again without much effort. For the characteristic curve brushless motor this means the following: for the phases "gear selection", "Positioning before the synchronization point" and "gear storage" is one Change in the map in the direction of high speed with low engine torque required. By means of the method according to the invention, the Control device in this large signal range now a corresponding change the map of the actuator. For the time of synchronization on the other hand, the map must be completely reversed so that the Synchronization a high switching torque at the lowest speed is available. In Such a small signal range is according to the invention The method is now possible, the map of the actuator via the control device to change accordingly.

Auch für den Stellantrieb in einer Stelleinrichtung zum Betreiben einer Kupplung ist eine vergleichbare Prozedur denkbar. Für das Positionsregeln der Kupplung werden hohe Drehzahlen benötigt. Dabei handelt es sich in der Regel um den Großsignalbereich "Einkuppeln-Auskuppeln". Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Kennfeld des Stellantriebs über die Steuereinrichtung in entsprechender Weise verändert werden. Im Kleinsignalbereich hingegen, etwa beim Regeln um den Schleifpunkt herum, ist es ausreichend, wenn der Stellantrieb kleine Drehzahlen bei gleichzeitig hohem Drehmoment aufweist. Auch dies kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nunmehr problemlos eingestellt werden. Im Kleinsignalbereich kann der Stellantrieb gänzlich als Schrittmotor eingesetzt werden. Also for the actuator in an actuator for operating a clutch a comparable procedure is conceivable. For position control of the clutch high speeds are required. This is usually the Large signal area "engaging / disengaging". By means of the invention The characteristic diagram of the actuator can be moved via the control device in be changed accordingly. In the small signal range, however, for example Regulating around the grinding point, it is sufficient if the actuator has low speeds with high torque. This can also now easily adjusted by means of the method according to the invention become. In the small signal range, the actuator can be used entirely as a stepper motor be used.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Fig. 1 eine blockbildartige Darstellung einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung. The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. The only FIG. 1 shows a block diagram of an actuating device according to the invention.

In Fig. 1 ist schematisch eine Stelleinrichtung 10 zum Betätigen einer Kupplung 20 dargestellt. Die Stelleinrichtung 10 verfügt zunächst über einen Stellantrieb 11, der über eine Steuereinrichtung 14 gesteuert wird. Der Stellantrieb 11 ist weiterhin mit einer Bewegungsumsetzungsanordnung 12 verbunden. Die Bewegungsumsetzungsanordnung 12 hat die Aufgabe, die vom Stellantrieb 11 erzeugte Antriebskraft in eine Stellkraft zum Anstellen der Kupplung 20 umzusetzen. Dazu ist die Bewegungsumsetzungsanordnung 12 weiterhin mit einem Abtriebsglied 13 verbunden. Das Abtriebsglied 13 wiederum ist mit der Kupplung 20 verbunden. Das Abtriebsglied 13 kann beispielsweise als eine Art Stößel ausgebildet sein, der mit seinem freien Endbereich einen Ausrückhebel (nicht dargestellt) der Kupplung 10 beaufschlagen kann. Ebenso ist es denkbar, dass das Abtriebsglied 13 auch einen entsprechenden Stellzylinder beaufschlagen kann, so dass die Betätigungskraft über ein Hydraulik- oder Pneumatiksystem auf einen Nehmerzylinder der Kupplung 20 geleitet werden kann. An actuating device 10 for actuating a clutch 20 is shown schematically in FIG. 1. The actuating device 10 initially has an actuator 11 which is controlled by a control device 14 . The actuator 11 is also connected to a movement conversion arrangement 12 . The movement conversion arrangement 12 has the task of converting the driving force generated by the actuator 11 into an actuating force for starting the clutch 20 . For this purpose, the movement conversion arrangement 12 is also connected to an output member 13 . The output member 13 is in turn connected to the clutch 20 . The output member 13 can be designed, for example, as a type of tappet, which can act on a release lever (not shown) of the clutch 10 with its free end region. It is also conceivable that the output member 13 can also act on a corresponding actuating cylinder, so that the actuating force can be directed to a slave cylinder of the clutch 20 via a hydraulic or pneumatic system.

Um einen besonders leistungsstarken Stellantrieb 11 bei gleichzeitig reduziertem Massenträgheitsmoment realisieren zu können und um zu gewährleisten, dass der Stellantrieb 11 nur einen geringen Platzbedarf aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Stellantrieb 11 als Gleichstrommotor ausgebildet ist. Dieser Gleichstrommotor kann entweder als Motor mit Bürsten, oder aber als bürstenloser Motor ausgebildet sein. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Feldmagnete des Gleichstrommotors 11 aus einem Magnetwerkstoff gebildet sind, der zumindest eine Komponente aus der Gruppe der Seltenerdmetalle aufweist. Dabei können die Werkstoffkomponenten des Magnetwerkstoffs beispielsweise aus der Gruppe der Lanthanoide ausgewählt sein. Beispiele für derartige Werkstoffkomponenten sind Neodym, Samarium und dergleichen. In order to be able to implement a particularly powerful actuator 11 with a reduced moment of inertia and to ensure that the actuator 11 requires only a small amount of space, the invention provides that the actuator 11 is designed as a DC motor. This DC motor can either be designed as a motor with brushes or as a brushless motor. In addition, it is advantageous if the field magnets of the direct current motor 11 are formed from a magnetic material which has at least one component from the group of rare earth metals. The material components of the magnetic material can be selected from the group of lanthanoids, for example. Examples of such material components are neodymium, samarium and the like.

Ein derartig ausgestalteter Stellantrieb 11 lässt sich weiterhin besonders gut steuern. Insbesondere lässt sich das Kennfeld eines derart ausgebildeten Stellantriebs 11 über die Steuereinrichtung 14 einfach und dennoch genau verändern. Beispielsweise ist für die Kupplung im Großsignalbereich, das heißt beim Sprung von "Einkuppeln" nach "Auskuppeln", erforderlich, dass der Stellantrieb 11 eine hohe Drehzahl bei gleichzeitig geringem Drehmoment liefert. Ebenso ist es erforderlich, dass der Stellantrieb 11 im Kleinsignalbereich der Kupplung 20, das heißt beispielsweise beim Regeln um den Schleifpunkt herum, eine kleine Drehzahl bei hohem Drehmoment liefert. Insbesondere dann, wenn der Stellantrieb 11 als bürstenloser Gleichstrommotor mit den vorstehend beschriebenen Magnetwerkstoffen ausgebildet ist, lässt sich das Kennfeld des Stellantriebs 11 über die Steuereinrichtung 14 in den jeweiligen Signalbereichen einfach und problemlos verändern. Bezugszeichenliste 10 Stelleinrichtung
11 Stellantrieb
12 Bewegungsumsetzungsanordnung
13 Abtriebsglied
14 Steuereinrichtung
20 Kupplung
Such an actuator 11 can also be controlled particularly well. In particular, the characteristic diagram of an actuator 11 designed in this way can be changed simply and nevertheless precisely via the control device 14 . For example, for the clutch in the large signal range, that is to say when jumping from “engaging” to “disengaging”, it is necessary for the actuator 11 to deliver a high speed with a low torque at the same time. It is also necessary that the actuator 11 delivers a low speed with high torque in the small signal area of the clutch 20 , that is to say, for example, when regulating around the grinding point. In particular, when the actuator 11 is designed as a brushless DC motor with the magnetic materials described above, the characteristic diagram of the actuator 11 can be changed easily and without problems via the control device 14 in the respective signal areas. Reference numeral 10 actuator
11 actuator
12 Movement implementation arrangement
13 output link
14 control device
20 clutch

Claims

1. Actuating device, in particular for actuating a clutch ( 20 ) and / or a transmission, with at least one actuator ( 11 ), an output member ( 13 ), a motion conversion arrangement ( 12 ) through which a drive force generated by the actuator ( 11 ) into a Actuating force of the output member ( 13 ) can be implemented and with a control device ( 14 ) for controlling the at least one actuator ( 11 ), characterized in that the at least one actuator ( 11 ) is designed as a DC motor and that the field magnets of the DC motor ( 11 ) a magnetic material are formed, which has at least one material component from the group of rare earth metals.

2. Actuating device, in particular for actuating a clutch ( 20 ) and / or a transmission, with at least one actuator ( 11 ), an output member ( 13 ), a motion conversion arrangement ( 12 ) through which a drive force generated by the steep drive ( 11 ) into a Actuating force of the output member ( 13 ) can be implemented and with a control device ( 14 ) for controlling the at least one actuator ( 11 ), characterized in that the at least one actuator ( 11 ) is designed as a brushless DC motor.

3. Actuating device according to claim 2, characterized in that the field magnets of the direct current motor ( 11 ) are formed from a magnetic material which has at least one material component from the group of rare earth metals.

4. Setting device according to one of claims 1 to 3 for use with a 12-volt electrical system or a 42-volt electrical system in a vehicle.

5. Use of an actuator ( 11 ) designed as a DC motor, in which the field magnets are formed from a magnetic material that has at least one material component from the group of rare earth metals, in an actuating device ( 10 ), in particular for actuating a clutch ( 20 ) and / or a gearbox.

6. Use of an actuator ( 11 ) designed as a brushless DC motor in an actuating device ( 10 ), in particular for actuating a clutch ( 20 ) and / or a transmission.

7. Use of an actuator ( 11 ) designed as a brushless DC motor, in which the field magnets are formed from a magnetic material that has at least one material component from the group of rare earth metals, in an actuating device ( 10 ), in particular for actuating a clutch ( 20 ) and / or a transmission.

8. A method for controlling an actuator ( 11 ) in an actuating device ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, in which the actuator ( 11 ) is controlled via a control device ( 14 ), such that the characteristic diagram of the actuator ( 11 ) is changed in the large signal range via the control device ( 14 ) in the direction of high speed with low torque of the actuator ( 11 ) and that the map of the actuator ( 11 ) in the small signal range via the control device ( 14 ) in the direction of low speed with high torque of the actuator ( 11 ) is changed.