JP2018505391A - 圧力測定装置、および液圧区間を備えるクラッチアクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、センサ電子回路（１７）を有する圧力センサ（１３，２４）を備え、センサ電子回路（１７）は、圧力測定用の第１の測定チャネル（２０）を有する、圧力測定装置に関する。圧力測定装置において、特に正確な測定信号が得られるよう、センサ電子回路（１７）は、圧力測定用の第２の測定チャネル（２１）を有し、第１の測定チャネル（２０）は、第１の測定範囲を有し、第２の測定チャネル（２１）は、第２の測定範囲を有し、第１の測定範囲および第２の測定範囲は、それぞれ、全測定範囲の少なくとも一部にわたる。

Description

本発明は、圧力センサと、センサ電子回路と、を備え、センサ電子回路は、圧力測定用の第１の測定チャネル（Ｍｅｓｓｋａｎａｌ）を有する、圧力測定装置に関する。さらに本発明は、クラッチアクチュエータ装置に関する。

独国特許出願公開第１０２０１１０１４９３１号明細書において、自動化されたクラッチを制御する方法が公知である。このクラッチは、ハイドロスタティック・アクチュエータを有する液圧式のクラッチ操作システムを介して操作される。液圧式のクラッチ操作システムの状態を正確に把握することができるように、ハイドロスタティック・アクチュエータの圧力が圧力センサによって検出される。

液圧区間を備えるこのようなアクチュエータの場合、圧力センサの測定範囲の個々の区分内で極めて正確な測定結果が提供される必要がある。それというのも、これらの個々の測定範囲内でクラッチアクチュエータまたはクラッチの状態が推定されるからである。

図４および５に看取することができるように、測定ブリッジを有する圧力センサと、２つの測定チャネルを有するセンサ電子回路とを備える圧力測定装置が公知である。測定チャネルの構成部分であるアナログ／デジタル変換器は、両者が圧力測定装置の全測定範囲をカバーするように調整されている（図４）。測定ブリッジは、中間タップを有し、中間タップにおいて、アナログ／デジタル変換器は、ブリッジ電圧を取り出す。安全度レベルを高めるには、図５に示すように、冗長性が必要とされ、このために、センサ電子回路の２つのアナログ／デジタル変換器に通じる２つの測定チャネルが使用され、これらの両測定チャネルは、それぞれ、圧力測定装置の全測定範囲にわたる分解能を有する。

独国特許出願公開第１０２００７００８９７７号明細書において、自動化されたクラッチを開ループ制御および／または閉ループ制御する方法が公知であり、この公知の方法では、制御の精度を高めるべく、クラッチのクラッチモーメントのそれぞれ異なる範囲で２つの異なるパラメータが観察される。クラッチを操作する操作部材は、クラッチモーメントの第１の範囲ではクラッチモーメントを操作部材の位置に関係付けて示すとともにクラッチモーメントの第２の領域では操作部材によりクラッチに加えられる力に関係付けてクラッチモーメントを示す特性線にしたがって、操作される。このことは、信号評価に際し、高い演算能力を必要とする。

本発明の根底にある課題は、信号評価が省時間で実施されるにもかかわらず、測定精度が改善された圧力測定装置を提供することである。

本発明により、上記課題は、測定電子回路が、圧力測定用の第２の測定チャネルを有し、第１の測定チャネルが、第１の測定範囲を有し、第２の測定チャネルが、第２の測定範囲を有し、第１の測定範囲および第２の測定範囲が、それぞれ、全測定範囲の少なくとも一部にわたることで解決される。全測定範囲を両測定チャネルの部分測定範囲に分けることで、それぞれ、測定範囲が高い測定精度を示すことが達成される。この測定範囲内では、所定の圧力信号が期待される。それゆえ測定範囲は、使用される圧力センサの所期の圧力値に対応するように調整される。

有利には、第１の測定チャネルは、全測定範囲にわたり、第２の測定チャネルは、全測定範囲の下側の部分にわたる。これにより、両測定チャネルにより検出される圧力信号の妥当性が、互いに簡単に検査される。それというのも、測定範囲毎にある特定の圧力値が期待されるからである。期待した圧力値が生じなければ、圧力測定装置のエラーを推定することができる。

これとは異なり、第１の測定チャネルは、全測定範囲の上側の部分にわたり、第２の測定チャネルは、全測定範囲の下側の部分にわたる。本形態では、ある特定の圧力信号の提示時、一方の測定チャネルのみから信号が出力される。それというのも、他方の測定範囲は、この圧力信号を検出することができないからである。この構成は、圧力測定装置の全測定範囲の端の圧力信号が特に重要であるとき、とりわけ重要である。この場合、全測定範囲の上側の部分と下側の部分との間にある全測定範囲の部分は、詳しく観察される必要がない。それというのも、この領域では、圧力信号が評価されないからである。

一形態では、第１の測定チャネルは、第１の測定範囲を画定する第１のアナログ／デジタル変換器を有し、第２の測定チャネルは、第２の測定範囲を画定する第２のアナログ／デジタル変換器を有し、第１のアナログ／デジタル変換器および第２のアナログ／デジタル変換器は、センサ電子回路のデジタルシグナルプロセッサに接続されている。互いに異なる分解能を有する２つのアナログ／デジタル変換器を使用することで、ハードウエア面で特に簡単に、圧力測定と同時に測定チャネルの両出力信号相互の妥当性検査を可能にする圧力測定装置が形成される。

一変化形態では、圧力センサの１つの測定ブリッジが、センサ電子回路の両アナログ／デジタル変換器に接続されている。この場合、両アナログ／デジタル変換器により、アナログ／デジタル変換器の、測定ブリッジから出力されたブリッジ電圧が評価される。このことは、特に簡単な妥当性検査を可能にする。

代替的に、圧力センサは、２つの測定ブリッジを有し、測定ブリッジのそれぞれは、それぞれ１つのアナログ／デジタル変換器に接続されている。２つの測定ブリッジの使用は、圧力測定装置全体の挙動の推定を可能にする。その際、妥当性検査区間には、測定ブリッジも含まれている。これにより、この評価可能性によって測定ブリッジのエラーも検出することができる。

一実施の形態では、センサ電子回路の出力信号は、両アナログ／デジタル変換器から出力された信号の妥当性検査のために妥当性検査装置に供給されている。妥当性検査装置は、測定ブリッジおよびセンサ電子回路外に配置されているので、これにより、圧力測定装置全体の挙動を推定し、場合によってはエラーを認識することができる。

本発明の一態様は、液圧区間と、アクチュエータおよび／またはクラッチの所定の状態を検出する圧力測定装置と、を備えるクラッチアクチュエータ装置に関する。クラッチアクチュエータ装置において、特に正確な測定信号が得られるよう、圧力測定装置は、特許請求の範囲に記載の少なくとも１つの特徴にしたがって形成されている。

本発明の別の一態様は、圧力測定装置から出力された出力信号の妥当性検査方法であって、互いに異なる測定範囲を有する少なくとも２つの測定チャネルを有する圧力測定装置から両測定チャネルを介して出力された出力信号を、それぞれ、所定の出力信号と比較し、圧力測定装置から出力された少なくとも１つの出力信号が、所定の出力信号から偏差を示すとき、圧力測定装置のエラーを推定する、妥当性検査方法に関する。これにより、圧力測定装置の特に簡単かつ低コストのエラー監視が可能である。

一形態では、各測定チャネルは、それぞれ１つの測定ブリッジに接続されており、圧力測定装置から出力された出力信号が、所定の出力信号から偏差を示すとき、測定ブリッジの一方のエラーを推定する。測定チャネル毎に１つの測定ブリッジを使用することで、同時に複数の測定ブリッジが、監視に供される。それゆえ、測定ブリッジの変位を高信頼性に検出することができる。

本発明は、多数の実施の形態を許容する。そのうちの２つの実施の形態について、図面に掲載した図を参照しつつ、詳しく説明する。

液圧式のクラッチシステムの概略構造を示す図である。 本発明に係る圧力測定装置の第１の実施例を示す図である。 本発明に係る圧力測定装置の第２の実施例を示す図である。 従来技術による圧力測定装置の一実施例を示す図である。 従来技術による圧力測定装置の第２の実施例を示す図である。

図１に、ハイドロスタティック・クラッチアクチュエータを例に、液圧式のクラッチシステム１の構造を略示した。この概略図は、デュアルクラッチ式トランスミッションシステムの２つのデュアルクラッチの一方を操作する構造のみ示している。デュアルクラッチ式トランスミッションシステムの第２のクラッチの操作は、同様に実施されるので、本明細書でこれ以上説明することはしない。

ハイドロスタティック・クラッチシステムは、クラッチアクチュエータ３を制御する制御装置２を有する。クラッチアクチュエータ３の位置が変化すると、マスタシリンダ５のピストン４が、アクチュエータ行程に沿って右方に動かされ、これにより、マスタシリンダ５内の容積が変化して、圧力ｐがマスタシリンダ５内に形成される。この圧力ｐは、圧力媒体として用いられる液圧作動液６により液圧管路７を介してスレーブシリンダ８に伝達され、スレーブシリンダ８は、予圧ばね１２を介してクラッチ９を操作する。その際、液圧作動液６の圧力ｐは、スレーブシリンダ８内で行程変化を引き起こす。この行程変化は、クラッチ９の操作として表われる。圧力ｐは、マスタシリンダ５内で圧力測定装置１０によって求められる。圧力測定装置１０は、制御装置２に接続されている。アクチュエータ行程に沿ってクラッチアクチュエータ３が移動した行程距離は、行程センサ１１により特定される。クラッチアクチュエータ３が移動した行程は、以下ではクラッチ９の行程と同一とみなす。

図２に圧力測定装置１０の第１の実施例を示す。圧力測定装置１０は、測定ブリッジ１３、好ましくは、ホイートストン抵抗ブリッジからなり、測定ブリッジ１３は、感歪性のキャリア要素１４上に配置されている。このキャリア要素１４は、鋼またはセラミックスからなることができ、くびれを有する。この測定ブリッジ１３は、一方では、供給電圧Ｖｓｓに接続され、他方では、グラウンドＧＮＤに接続されている。測定ブリッジ１３の中間タップ１５および１６は、センサ電子回路１７に通じている。センサ電子回路１７は、それぞれ１つのアナログ／デジタル変換器１８，１９を有する測定チャネル２０，２１を有し、測定チャネル２０，２１は、デジタルシグナルプロセッサ２２に接続されている。シグナルプロセッサ２２は、出力信号２３を制御装置２に出力する。

本例では、圧力測定装置１０の個々の測定範囲から、クラッチアクチュエータ３またはクラッチ９の状態が推定されることが望ましい。例えば、５ｂａｒ未満の圧力センサ測定値は、クラッチ９の確実な開放の検出に用いられる。圧力測定装置１０の全測定範囲を５０ｂａｒと仮定すると、この圧力範囲は、全測定範囲の下側の部分に相当する。別の形態では、全測定範囲の上側の部分、例えば４８ｂａｒ近辺で、同様に高精度の圧力信号が検出されねばならない。それというのも、この圧力信号が、クラッチアクチュエータ３がまだ確実に保護されているかについて、信頼性の高い情報を提供するからである。

アナログ／デジタル変換器１８，１９は、この目的のためにそれぞれ異なる分解能を有する。アナログ／デジタル変換器１８は、５０ｂａｒの圧力測定装置１０の全測定範囲にわたる分解能を有する。第２のアナログ／デジタル変換器１９は、０〜５ｂａｒの分解能を有し、これは、全測定範囲の下側の部分に相当する。圧力が５ｂａｒより高いとき、第２のアナログ／デジタル変換器１９は、ロック状態（Ｋｌｅｍｍｚｕｓｔａｎｄ）へ移行する。このことは、基本的には、５ｂａｒの圧力に相当する信号が出力されることを意味する。

測定ブリッジ１３は、中間タップ１６，１７でブリッジ電圧を出力する。ブリッジ電圧は、測定ブリッジ１３の個々の抵抗がどの程度伸び縮みしたかにより生じる。ブリッジ電圧は、両アナログ／デジタル変換器１８，１９により検出される。アナログ／デジタル変換器１８，１９のこれらの出力信号は、制御装置２に伝送される。制御装置２は、妥当性検査装置として用いられ、これらの圧力を評価する。

測定ブリッジ１３から５ｂａｒ未満の圧力が出力されるとき、センサ電子回路１７の機能が正常であれば、両アナログ／デジタル変換器１８，１９によって同じ出力信号が出力されるはずである。同じ出力信号が出力されなければ、センサ電子回路１７内にエラーがあることが推定される。しかし、測定ブリッジ１３が、約４８ｂａｒの圧力信号に相当するブリッジ電圧を出力するときは、制御装置２が、アナログ／デジタル変換器１８からは４８ｂａｒの信号を受け取り、アナログ／デジタル変換器１９からは５ｂａｒの信号を受け取るはずである。アナログ／デジタル変換器が５ｂａｒ未満の信号を示すようであれば、アナログ／デジタル変換器が正常でないと推定することができる。

図２に示した実施例では、電子回路が冗長に構成されている。図３に示す第２の実施例は、２つの測定ブリッジ１３および２４を備える圧力測定装置１０を示している。それぞれの測定ブリッジ１３，２４の中間タップは、アナログ／デジタル変換器１８，１９のそれぞれ一方に通じている。このセンサ電子回路１７の場合も、互いに異なるアナログ／デジタル変換器１８，１９内で２つの異なる測定範囲を使用するという思想が継承されている。しかし、この構成によって、付加的に測定ブリッジ１３，２４の機能も監視することができる。本実施例でも、制御装置２は、両アナログ／デジタル変換器１８，１９からそれぞれ１つの出力信号を受け取り、出力信号を前述したように評価する。

その際、圧力測定装置１０は、５０ｂａｒの全測定範囲および提案した部分測定範囲に限定されるものではなく、別の用途のために別の圧力値に適用させることもできる。センサ電子回路１７を特別な測定範囲に合わせ調整することで、良好な妥当性検査が可能である。良好な妥当性検査が可能なため、極めて高いＡＳＩＬ保全性（ＡＳＩＬ−Ｉｎｔｅｇｒｉｔａｅｔ）に至り、これにより、圧力測定装置１０の機能安全性が向上する。

１ クラッチシステム
２ 制御装置
３ クラッチアクチュエータ
４ ピストン
５ マスタシリンダ
６ 液圧作動液
７ 液圧管路
８ スレーブシリンダ
９ クラッチ
１０ 圧力測定装置
１１ 行程センサ
１２ 予圧ばね
１３ 測定ブリッジ
１４ キャリア要素
１５ 中間タップ
１６ 中間タップ
１７ センサ電子回路
１８ アナログ／デジタル変換器
１９ アナログ／デジタル変換器
２０ 測定チャネル
２１ 測定チャネル
２２ シグナルプロセッサ
２３ 出力信号
２４ 測定ブリッジ

Claims (10)

1. センサ電子回路（１７）を有する圧力センサ（１３，２４）を備え、前記センサ電子回路（１７）は、圧力測定用の第１の測定チャネル（２０）を有する、圧力測定装置であって、
   前記センサ電子回路（１７）は、圧力測定用の第２の測定チャネル（２１）を有し、前記第１の測定チャネル（２０）は、第１の測定範囲を有し、前記第２の測定チャネル（２１）は、第２の測定範囲を有し、前記第１の測定範囲および前記第２の測定範囲は、それぞれ、全測定範囲の少なくとも一部にわたる、
   ことを特徴とする圧力測定装置。
2. 前記第１の測定チャネル（２０）は、前記全測定範囲にわたり、前記第２の測定チャネル（２１）は、前記全測定範囲の下側の部分にわたることを特徴とする圧力測定装置。
3. 前記第１の測定チャネル（２０）は、前記全測定範囲の上側の部分にわたり、前記第２の測定チャネル（２１）は、前記全測定範囲の下側の部分にわたることを特徴とする、請求項１記載の圧力測定装置。
4. 前記第１の測定チャネル（２０）は、前記第１の測定範囲を画定する第１のアナログ／デジタル変換器（１８）を有し、前記第２の測定チャネル（２１）は、前記第２の測定範囲を画定する第２のアナログ／デジタル変換器（１９）を有し、前記第１のアナログ／デジタル変換器（１８）および前記第２のアナログ／デジタル変換器（１９）は、前記センサ電子回路（１７）のデジタルシグナルプロセッサ（２２）に接続されていることを特徴とする、請求項１、２または３記載の圧力測定装置。
5. 前記圧力センサの１つの測定ブリッジ（１３）が、前記センサ電子回路（１７）の両前記アナログ／デジタル変換器（１８，１９）に接続されていることを特徴とする、請求項１から４までの少なくとも１項記載の圧力測定装置。
6. 前記圧力センサは、２つの測定ブリッジ（１３，２４）を有し、前記測定ブリッジ（１３，２４）のそれぞれは、それぞれ１つの前記アナログ／デジタル変換器（１８，１９）に接続されていることを特徴とする、請求項１から４までの少なくとも１項記載の圧力測定装置。
7. 前記センサ電子回路（１７）の出力信号は、両前記アナログ／デジタル変換器（１８，１９）から出力された前記信号の妥当性検査のために妥当性検査装置（２）に供給されていることを特徴とする、請求項１から６までの少なくとも１項記載の圧力測定装置。
8. 液圧区間と、
   クラッチアクチュエータ（３）および／またはクラッチ（９）の所定の状態を検出する圧力測定装置（１０）と、
   を備えるクラッチアクチュエータ装置であって、
   前記圧力測定装置（１０）は、請求項１から７までの少なくとも１項にしたがって形成されていることを特徴とするクラッチアクチュエータ装置。
9. 圧力測定装置から出力された出力信号の妥当性検査方法であって、互いに異なる測定範囲を有する少なくとも２つの測定チャネル（２０，２１）を有する前記圧力測定装置（１０）から両前記測定チャネル（２０，２１）を介して出力された出力信号を、それぞれ、所定の出力信号と比較し、前記圧力測定装置（１０）から出力された少なくとも１つの出力信号が、前記所定の出力信号から偏差を示すとき、前記圧力測定装置（１０）のエラーを推定する、妥当性検査方法。
10. 各測定チャネル（２０，２１）は、それぞれ１つの測定ブリッジ（１３，２４）に接続されており、前記圧力測定装置（１０）から出力された出力信号が、前記所定の出力信号から偏差を示すとき、前記測定ブリッジ（１３，２４）の一方のエラーを推定することを特徴とする、請求項９記載の方法。

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