WO2014206407A2 - Verfahren zur betätigung eines planetengetriebes - Google Patents

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Christian Vollbrecht
Erhard Hodrus
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H2061/2823—Controlling actuator force way characteristic, i.e. controlling force or movement depending on the actuator position, e.g. for adapting force to synchronisation and engagement of gear clutch

Definitions

  • the invention relates to a method for actuating a planetary gear with a connected to a first shaft sun gear, a ring gear and a meshing between sun and ring gear planet rotatably receiving, connected to a second shaft planet carrier, an electrically operated actuator with an axially displaceable actuator, which by Displacement along a distance actuated a brake between a ring gear and a fixed component, wherein the distance is detected by a relative path changes detecting displacement sensor by a control unit and the brake of the actuating element along the distance between an open position with freely rotating ring gear and a closed position with the Fixed component braked ring gear is shifted, and a computing device for assigning a detected relative path position to an absolute reference position of the route.
  • Planetary gear with a sun gear, planets, a rotatably receiving this planetary carrier and a ring gear in a simple manner form a planetary gear between two waves.
  • a planetary gear can be formed switchable, for example, if sun gear and planet carrier are each associated with a shaft and the ring gear rotates freely or is braked fixed to the housing. In this way, two switchable translations between the waves.
  • such a shiftable planetary gear is arranged, for example, in a hybrid drive train between a crankshaft of an internal combustion engine and a pulley plane, in which the ring gear is automatically actuated by means of an electric actuator, for example, an electric machine as a starter of the internal combustion engine, to operate from this driven generator and as a drive for ancillaries with a stationary internal combustion engine with different ratios to the crankshaft.
  • an electric actuator for example, an electric machine as a starter of the internal combustion engine
  • the path of an actuating element of the actuator for actuating the brake is determined by means of a relative distance sections detecting displacement sensor, such as an incremental encoder.
  • An absolute position can not be easily measured. Since the absolute position is changed, for example, in the case of a parked actuator can, without this can be determined via the incremental encoder, the determination of an absolute path position is not sufficient only by the incremental encoder. In addition, a reference position must be reliably determined.
  • the path coordinate system determined by the relative path signals of the incremental encoder is subsequently shifted so that the reference position coincides with a predetermined absolute position and thus eliminates possible errors, for example a loss of increments or an erroneous recognition of increments and after each correct determination of the reference position, the relative path signals absolute position positions can be assigned.
  • the relative path signals absolute position positions can be assigned. For this purpose, for example from DE 10 2012 220 712 A1 a method for controlling a planetary gear with a referencing of the planetary gear switching actuator known.
  • the object of the invention is the advantageous development of a method for actuating a planetary gear, in particular for referencing a controlled by relative displacement signals actuator.
  • the proposed method is provided for actuating a planetary gear with a sun gear connected to a first shaft, a ring gear and a meshing between sun and ring gear planet rotatably receiving, connected to a second shaft planet carrier.
  • an actuator operated electrically, for example by means of an electric motor, displaces an axially displaceable, preferably self-locking, actuating element, so that a set path position can be maintained without energizing the electric drive.
  • the actuating element may, for example, be a spindle nut displacing axially on a spindle driven by an electric motor.
  • the actuator actuated by the displacement thereof by means of the actuator along a path between a ring gear and a fixed component arranged brake, wherein the distance by means of a relative path changes detected displacement sensor, such as an incremental encoder, which in the e-lektrischen drive in the form of an electric motor in an advantageous manner can be integrated in these and at the same time can serve its electronic commutation, is determined by a control unit and the brake of the actuating element along the distance between an opening position is shifted with freely rotating ring gear and a closed position with braked against the fixed component ring gear.
  • detected displacement sensor such as an incremental encoder
  • the detected, relative path signals are assigned in a for example in the control unit integrated computing device during referencing an absolute reference position of the route, for example, by a behavior of an electrical operating variable, such as the operating current, an operating voltage, load development and / or the like examined for changes and is recognized in a corresponding change of this reference position, for example, if the actuator at the reference position by running on an obstacle requires more electrical energy and thus requires more power, a supply voltage breaks.
  • the behavior of the relative displacement signals can be evaluated even with constant operation of the actuator and a reaching of the energy storage can be detected if no change in the relative displacement signals occurs more.
  • the actuator is shifted with the brake open against a hard stop e- energy store with rising against the hard stop characteristic curve with a smaller force than a spring force of the energy storage and the reference position is set upon reaching the energy storage.
  • the entire available distance for actuating the brake with a load characteristic curve extending over it is formed by a hard stop with small actuation paths when the brake is open, the "lower” stop, which is preceded by the prestressed axially effective energy store and the so-called “upper”"Stop limited, in which the brake is closed maximum. Due to wear of the brake pads of the brake, the distance can extend.
  • a wear compensating device is automatically provided for this purpose which automates the occurring wear.
  • the load characteristic namely an area in the closing direction of the brake, compared to a base load occurring in a central region of the travel path after overcoming the tactile position at which the brake begins to transmit moment and an area lying opposite this with decreasing distance with steeply rising load when touching the biased energy storage to overcome its biasing force, overcome this biasing force, the load continues to increase with further decreasing distance, until the "bottom" stop is reached, at which the load on the hard stop rises steeply and against the actuator are not displaced should.
  • the actuating element when an approach of the reference position, the actuating element with a smaller force, for example by regulation to a correspondingly low voltage, as the biasing force against the energy storage displaced, so that the actuator comes to this stop and due to substantially constant displacement signals of the relative displacement sensor and / or, for example, increasing operating current, the reference position is detected on the energy storage.
  • a plausibility of the determined reference position is preferably made after determining the reference position.
  • the reference position can be plausibilinstrument by the actuator is speed controlled against the energy storage is actuated and based on the behavior of an electrical load variable, a correlation with the characteristic of the energy storage is evaluated. Due to the preferably rising linearly against the hard stop characteristic of the energy storage can be detected due to an evaluation of an example decreasing operating voltage or increasing operating current, extended pulse widths of a pulse width controlled electric motor, reaching a maximum path difference of the characteristic of the energy storage and / or the like that the Actuating element is compressed under compression of the energy store in the opening direction of the brake, that is against the "lower" stop .
  • a secured position can be determined on the basis of an evaluation of a constant over a distance electrical load size, for example, operating current or voltage of the actuator.
  • a secured position can be detected if a distance covered is greater than a distance of the energy store, which is not loaded by the actuating element and is completely loaded.
  • a secured position can be detected if a running time of the actuating element is greater than a transit time for the complete compression of the energy store.
  • the existing coordinate system is changed to the current mapped coordinate position system, so that an updated path exists, based on the unique positions are predictably adjustable.
  • the actuating element is displaced in preparation for the next closing operation of the brake to a designated at a predetermined distance to the reference position zero point. From this zero point, a definite load characteristic field of the braking torque to be transmitted via the brake can be calculated in advance while the probing position is still plausible.
  • the touch point is located at a predetermined distance to the zero point.
  • the torque characteristic curve between the touch position and the maximum transferable braking torque can be stored in the control unit path-dependent, temperature-dependent, operating time-dependent and / or dependent on further operating parameters and be adapted continuously. A change in the touch position can be adapted in the same way continuously.
  • a displacement of the actuating element during a determination of the reference position in the direction of the closed position of the brake can be made voltage-limited, wherein a voltage limit is set such that a transmission of a predetermined braking torque of the brake excluded becomes.
  • a displacement of the actuating element during a determination of the reference position in the direction of the closed position of the brake can take place exclusively if an operation of the planetary gear-dependent setting of a closed position of the brake is indifferent. This means that an eventual closing of the brake for the operation of the planetary gear is harmless and uncritical.
  • the actuated by the process planetary gear can be provided with a between the two waves, for example, between sun gear and shaft effectively arranged freewheel.
  • the reference position can be determined during a switching over of the freewheel between a blocking function and a rollover function.
  • the actuated by the proposed method devices such as planetary gear with or without freewheel, hybrid powertrains according to the features of DE 10 201 1 087 697 A1 and DE 10 2012 220 712 A1 and the like in conjunction and in the scope of for the Implementation of the method necessary device features of the invention are included.
  • FIG. 1 shows a load curve 1 of the actuating force F via the actuating travel s of an actuating element for actuating a brake of the ring gear of a planetary gear against a fixed component.
  • Tastposition T p at the beginning of torque transfer of the brake in the fully opened brake, a biased between the hard stop A- ⁇ and the zero position P 0 energy storage, such as a preloaded spring with increasing in the direction of the stop A- ⁇ characteristic curve 2 with the force difference AF P attached, which leads to the force jump 3 in the load curve 1 with subsequent linearly increasing force difference AF R.
  • the reference position P r is thus in this actuator, the position at which the preloaded spring is touched and this leads to the force jump 3 in the load curve 1.
  • the reference position P r is approached with a defined voltage of greater distances in the opening direction of the brake, which is not sufficient to shift the actuator into the energy storage and thus to compress this.
  • the thus determined stop is then recognized and adopted as the reference position P r .
  • This reference position P r is then plausibilized.
  • the actuating element of the planetary gear actuator is further speed-controlled with a force limitation in the direction of the "lower" mechanical stop A.
  • the distance difference As f between the determined reference position P r and the maximum plausibility position Ppmax in the region of the "lower" stop A-. ⁇ is used to check the plausibility of the reference P r evaluated. If the load behavior of the actuator correlates with the characteristic curve 2 of the energy store, the reference position P r is regarded as being successfully plausibility-checked.
  • Reference position no fixed mechanical stop, such. B. is the lever actuator, but is formed by a preloaded spring.
  • the approach of this spring may thus be carried out only in a manner that ensures that only the intended for referencing position is approached and not undesirable the spring is further pressed by the start and thus a too low reference position is determined.
  • a misalignment of the reference position P r may occur when the actuator is in an unintentional manner in the path distance difference As f and thus beyond the reference position P r . If a new determination of the reference position P r is to be carried out in this case, then the actual position within the path distance difference As f would be determined as the new reference position P r , since the referencing takes place as shown with a voltage which is not sufficiently high to shift the actuator within the curve 2 in the direction of the stop A- ⁇ .
  • the actuator is moved to an end position outside the path difference As f
  • a plausibility of the reference position P r is considered successful, that is, for example, as a Wegumblendifferenz As f between the reference position P r and the maximum plausibility position P pma x as expected, then the operation selement shifted after the successful plausibility position-controlled to the zero position P 0 .
  • the actuating element is displaced in the closing direction of the brake until a position difference greater than a predetermined threshold is detected or a maximum time for such a displacement, this action is achieved, wherein the threshold is, for example, greater than the path distance difference As f .
  • the closing of the brake in this case is voltage-controlled with a voltage which allows the displacement of the actuating element from the path difference As f , however, is less than a threshold for actuation of the brake beyond a predetermined braking torque. Furthermore, it can be limited to states of the planetary gear, in which a closing of the brake is harmless or uncritical, for example, when both shafts, such as a crankshaft and a generator shaft of a hybrid powertrain of the planetary gear stand still.
  • the closing of the brake in the event of a failed plausibility check can alternatively take place up to a predetermined, smaller threshold beyond the determined reference position P r .
  • a faulty, too low reference position which is within the path distance difference As f
  • by closing in response to the reference position P r although not guaranteed that the actuator is completely displaced out of the Wegumblendifferenz As f out.
  • a higher reference position would be determined, so that the actuator is successively moved out of the path difference As f by successive referencing until a referencing with a starting point outside the path distance As f can again be successfully plausibilized.
  • a referencing is only successful if first a movement of the actuating process is detected before the referencing process. If the actuator is, for example, directly in front of the force jump 3 or within the path difference As f , no displacement of the actuating element is detected, so that at this point of the process the referencing process can already be stopped without plausibility. Subsequent to such a failed referencing process, the actuator is displaced by a small distance, for example a few increments in the closing direction of the brake and eventually initiated by repeating the process finally a referencing with standing before the force jump 3 actuator. As a result, the processing operations of referencing and plausibility must be performed only once.
  • the position of the force characteristic curve 4 is dependent on the wear of the brake linings of the brake so that they can shift along the path difference As f to the dashed lines shown characteristic curve 4 'Here, a wear compensating device may be provided, which again reduces the Wegumblendifferenz As f before reaching the force curve 4' Accordingly, the maximum Wegumblendifferenz As of the actuating element for actuating the brake starting from the zero position P 0, the actuating element can thereby be safely displaced within the path distance difference As s without actuating the brake while the brake is being actuated within the path distance difference As k nd a referencing and plausibility check with rotating waves so can not be approached safely.
  • the planetary gearbox has a freewheel that is effectively arranged between the two, it can be provided that the freewheeling system switches over within the path length difference As f .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung eines Planetengetriebes mit einem mit einer ersten Welle verbundenen Sonnenrad, einem Hohlrad und einem zwischen Sonnenrad und Hohlrad kämmende Planeten verdrehbar aufnehmenden, mit einer zweiten Welle verbundenen Planetenträger, einem elektrisch betriebenen Aktor mit einem axial verlagerbaren Betätigungselement, welches durch Verlagerung entlang einer Wegstrecke eine Bremse zwischen einem Hohlrad und einem Festbauteil betätigt, wobei die Wegstrecke mittels eines relative Wegänderungen erfassenden Wegsensors von einer Steuereinheit ermittelt wird und die Bremse von dem Betätigungselement entlang der Wegstrecke zwischen einer Öffnungsposition mit frei drehendem Hohlrad und einer Schließposition mit gegen das Festbauteil gebremstem Hohlrad verlagert wird, sowie einer Recheneinrichtung zur Zuordnung einer erfassten relativen Wegposition zu einer absoluten Referenzposition der Wegstrecke. Zur vorteilhaften Ermittlung der Referenzposition wird das Betätigungselement bei geöffneter Bremse gegen einen einem harten Anschlag vorgelagerten Energiespeicher mit gegen den harten Anschlag ansteigender Kennlinie mit einer kleineren Kraft als eine Federkraft des Energiespeichers verlagert und bei Erreichen des Energiespeichers die Referenzposition festgelegt.

Description

Verfahren zur Betätigung eines Planetengetriebes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung eines Planetengetriebes mit einem mit einer ersten Welle verbundenen Sonnenrad, einem Hohlrad und einem zwischen Sonnenrad und Hohlrad kämmende Planeten verdrehbar aufnehmenden, mit einer zweiten Welle verbundenen Planetenträger, einem elektrisch betriebenen Aktor mit einem axial verlagerbaren Betätigungselement, welches durch Verlagerung entlang einer Wegstrecke eine Bremse zwischen einem Hohlrad und einem Festbauteil betätigt, wobei die Wegstrecke mittels eines relative Wegänderungen erfassenden Wegsensors von einer Steuereinheit ermittelt wird und die Bremse von dem Betätigungselement entlang der Wegstrecke zwischen einer Öffnungsposition mit frei drehendem Hohlrad und einer Schließposition mit gegen das Festbauteil gebremstem Hohlrad verlagert wird, sowie einer Recheneinrichtung zur Zuordnung einer er- fassten relativen Wegposition zu einer absoluten Referenzposition der Wegstrecke.
Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, Planeten, einem diese verdrehbar aufnehmenden Planetenträger und einem Hohlrad bilden in einfacher Weise ein Umlaufgetriebe zwischen zwei Wellen. Ein derartiges Umlaufgetriebe kann schaltbar ausgebildet werden, wenn beispielsweise Sonnenrad und Planetenträger jeweils einer Welle zugeordnet sind und das Hohlrad frei dreht oder gehäusefest gebremst wird. Auf diese Weise entstehen zwei schaltbare Übersetzungen zwischen den Wellen. Aus der DE 10 201 1 087 697 A1 ist beispielsweise in einem hybridischen Antriebsstrang zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer Riemenscheibenebene ein derart schaltbares Planetengetriebe angeordnet, bei dem das Hohlrad mittels eines elektrischen Aktors automatisiert betätigt wird, um beispielsweise eine Elektromaschine als Starter der Brennkraftmaschine, von dieser angetriebener Generator und als Antrieb für Nebenaggregate bei stillstehender Brennkraftmaschine mit unterschiedlichen Übersetzungen gegenüber der Kurbelwelle betreiben zu können. Desweiteren sorgt ein zwischen den Wellen wirksam angeordneter Freilauf für eine abhängig von der Differenzdrehzahl von der Brennkraftmaschine abkoppelbare Elektromaschine.
Die Wegstrecke eines Betätigungselements des Aktors zur Betätigung der Bremse wird dabei mittels eines relative Wegstreckenabschnitte erfassenden Wegsensors, beispielsweise eines Inkrementalgebers ermittelt. Eine Absolutposition kann somit nicht ohne Weiteres gemessen werden. Da sich die Absolutposition beispielsweise bei einem abgestellten Aktor än- dern kann, ohne dass dies über den Inkrementalgeber festgestellt werden kann, ist die Bestimmung einer absoluten Wegposition nur durch den Inkrementalgeber nicht ausreichend. Es muss zusätzlich dazu eine Referenzposition sicher ermittelt werden. Das von den relativen Wegsignalen des Inkrementalgebers ermittelte Weg-Koordinatensystem wird nach Ermittlung einer Referenzposition anschließend so verschoben, dass sich die Referenzposition mit einer vorgegebenen Absolutposition deckt und auf diese Weise mögliche Fehler, beispielsweise ein Verlieren von Inkrementen oder einem fehlerhaften Erkennen von Inkre- menten eliminiert werden und nach jedem korrekten Ermitteln der Referenzposition die relativen Wegsignale absoluten Wegpositionen zugeordnet werden können. Hierzu ist beispielsweise aus der DE 10 2012 220 712 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines ein Planetengetriebe mit einer Referenzierung des das Planetengetriebe schaltenden Aktors bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Verfahrens zur Betätigung eines Planetengetriebes, insbesondere zur Referenzierung eines anhand relativer Wegsignale gesteuerten Aktors.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrens gemäß Anspruch 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Unteranspruche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens wieder.
Das vorgeschlagene Verfahren ist zur Betätigung eines Planetengetriebes mit einem mit einer ersten Welle verbundenen Sonnenrad, einem Hohlrad und einem zwischen Sonnenrad und Hohlrad kämmende Planeten verdrehbar aufnehmenden, mit einer zweiten Welle verbundenen Planetenträger vorgesehen. Hierbei verlagert ein elektrisch beispielsweise mittels eines Elektromotors betriebener Aktor ein axial verlagerbares, bevorzugt selbsthemmend ausgebildetes Betätigungselement, so dass eine eingestellte Wegposition ohne Bestromung des elektrischen Antriebs gehalten werden kann. Das Betätigungselement kann beispielsweise eine axial auf einer von einem Elektromotor angetriebenen Spindel verlagernde Spindelmutter sein. Das Betätigungselement betätigt durch dessen Verlagerung mittels des Aktors entlang einer Wegstrecke eine zwischen einem Hohlrad und einem Festbauteil angeordnete Bremse, wobei die Wegstrecke mittels eines relative Wegänderungen erfassenden Wegsensors, beispielsweise eines Inkrementalgebers, der in vorteilhafter Weise in dem e- lektrischen Antrieb in Form eines Elektromotors in diesen integriert sein kann und zugleich dessen elektronischer Kommutierung dienen kann, von einer Steuereinheit ermittelt wird und die Bremse von dem Betätigungselement entlang der Wegstrecke zwischen einer Öffnungs- position mit frei drehendem Hohlrad und einer Schließposition mit gegen das Festbauteil gebremstem Hohlrad verlagert wird. Die erfassten, relativen Wegsignale werden in einer beispielsweise in die Steuereinheit integrierten Recheneinrichtung während einer Referenzie- rung einer absoluten Referenzposition der Wegstrecke zugeordnet, indem beispielsweise ein Verhalten einer elektrischen Betriebsgröße, beispielsweise des Betriebsstroms, einer Betriebsspannung, eine Lastentwicklung und/oder dergleichen auf Änderungen untersucht und bei einer entsprechenden Änderung dieser eine Referenzposition erkannt wird, wenn beispielsweise das Betätigungselement an der Referenzposition durch Auflaufen auf ein Hindernis mehr elektrische Energie benötigt und damit mehr Strom benötigt, eine Versorgungsspannung einbricht. Alternativ oder zusätzlich kann das Verhalten der relativen Wegsignale selbst bei konstantem Betrieb des Aktors ausgewertet werden und ein Erreichen des Energiespeichers erkannt werden, wenn keine Änderung der relativen Wegsignale mehr auftritt. In dem vorgeschlagenen Verfahren wird zur Ermittlung der Referenzposition das Betätigungselement bei geöffneter Bremse gegen einen einem harten Anschlag vorgelagerten E- nergiespeicher mit gegen den harten Anschlag ansteigender Kennlinie mit einer kleineren Kraft als eine Federkraft des Energiespeichers verlagert und bei Erreichen des Energiespeichers die Referenzposition festgelegt wird. Durch Vorschalten eines unter Vorspannung gehaltenen Energiespeichers wird insbesondere ein Verklemmen eines selbsthaltenden wie selbsthemmenden Aktors an einem harten Anschlag vermieden.
Die gesamte zur Verfügung stehende Wegstrecke zur Betätigung der Bremse mit einer sich über diese erstreckenden Lastkennlinie ist dabei von einem harten Anschlag bei kleinen Betätigungswegen bei geöffneter Bremse, dem„unteren" Anschlag gebildet, dem der vorgespannte axial wirksame Energiespeicher vorgeschaltet ist und den sogenannten„oberen" Anschlag begrenzt, bei der die Bremse maximal geschlossen ist. Aufgrund von Verschleiß der Bremsbeläge der Bremse kann sich die Wegstrecke verlängern. An dem„oberen" Anschlag ist in vorteilhafter Weise hierzu eine Verschleißkompensationseinrichtung vorgesehen, die auftretenden Verschleiß automatisiert. Zwischen diesen beiden Anschlägen ergeben sich daher gegenüber einer in einem mittleren Bereich der Wegstrecke auftretenden Grundlast zwei ansteigende Bereiche der Lastkennlinie, nämlich ein Bereich in Schließrichtung der Bremse nach Überwindung der Tastposition, bei dem die Bremse beginnt Moment zu übertragen und ein diesem gegenüber liegender Bereich bei abnehmender Wegstrecke mit steil ansteigende Last bei Berühren des vorgespannten Energiespeichers zur Überwindung dessen Vorspannkraft. Wird diese Vorspannkraft überwunden, steigt mit weiterer abnehmender Wegstrecke die Last weiter, bis der„untere" Anschlag erreicht wird, an dem die Last am harten Anschlag steil ansteigt und gegen den das Betätigungselement nicht verlagert werden soll. Vielmehr wird bei einem Anfahren der Referenzposition das Betätigungselement mit einer kleineren Kraft, beispielsweise durch Regelung auf eine entsprechend geringe Spannung, als die Vorspannkraft gegen den Energiespeicher verlagert, so dass das Betätigungselement an diesem zum Stehen kommt und aufgrund im Wesentlichen gleichbleibender Wegsignale des relativen Wegsensors und/oder sich beispielsweise erhöhendem Betriebsstrom die Referenzposition an dem Energiespeicher erkannt wird.
Um Fehlbestimmungen der Referenzposition zu verhindern, beispielsweise bei der
Vorspannkraft entsprechende Reibungen und dergleichen im Bereich der Grundlast der Lastkennlinie, wird bevorzugt nach einer Ermittlung der Referenzposition eine Plausibilisierung der ermittelten Referenzposition vorgenommen. Hierzu kann die Referenzposition plau- sibilisiert werden, indem das Betätigungselement geschwindigkeitsgeregelt gegen den Energiespeicher betätigt wird und anhand des Verhaltens einer elektrischen Lastgröße eine Korrelation mit der Kennlinie des Energiespeichers ausgewertet wird. Aufgrund der bevorzugt linear gegen den harten Anschlag ansteigenden Kennlinie des Energiespeichers kann aufgrund einer Auswertung einer beispielsweise abfallenden Betriebsspannung oder eines steigenden Betriebsstroms, verlängerter Pulsweiten eines mittels Pulsweiten gesteuerten Elektromotors, Erreichen einer maximalen Wegstreckendifferenz der Kennlinie des Energiespeichers und/oder dergleichen erkannt werden, dass das Betätigungselement unter Komprimierung des Energiespeichers in Öffnungsrichtung der Bremse, also gegen den„unteren" Anschlag verlagert wird. Die ermittelte Referenzposition ist damit plausibilisiert. Stimmt die Korrelation nicht überein, weil beispielsweise vor der Verlagerung des Betätigungselements sich dieses bereits an einer den Energiespeicher komprimierenden Wegposition befindet, wird das Betätigungselement um eine sich aus dieser Wegposition sichere, nicht zu einer Betätigung der Bremse führende Wegstrecke in Schließrichtung in eine nicht der Referenzposition entsprechende Position verlagert und die Referenzposition wird erneut ermittelt. Hierbei kann eine gesicherte Position anhand einer Auswertung einer über eine Wegstrecke konstanten elektrischen Lastgröße, beispielsweise Betriebsstrom oder -Spannung des Aktors ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine gesicherte Position erkannt werden, wenn eine zurückgelegte Wegstrecke größer als eine Wegstrecke des zwischen nicht von dem Betätigungselement belasteten und vollständig belasteten Energiespeichers ist. Weiterhin kann eine gesicherte Position erkannt werden, wenn eine Laufzeit des Betätigungselements größer als eine Laufzeit zur vollständigen Komprimierung des Energiespeichers ist.
Nach einer erfolgreichen Ermittlung und Plausibilisierung der Referenzposition des
Betätigungselements wird das bestehende Koordinatensystem auf das aktuelle, auf die Re- ferenzposition abgestimmte Koordinatensystem abgebildet, so dass eine aktualisierte Wegstrecke vorliegt, anhand der eindeutige Positionen voraussehbar einstellbar sind. Dabei wird das Betätigungselement zur Vorbereitung des nächsten Schließvorgangs der Bremse an einen in einem vorgegebenen Abstand zu der Referenzposition vorgesehenen Nullpunkt verlagert. Von diesem Nullpunkt ist bei noch plausibler Tastposition ein eindeutiges Lastkennfeld des über die Bremse zu übertragenden Bremsmoments im Voraus berechenbar. Der Tastpunkt befindet sich dabei in einem vorgegebenen Abstand zum Nullpunkt. Die Momentenkennlinie zwischen Tastposition und maximal übertragbarem Bremsmoment kann in der Steuereinheit wegabhängig, temperaturabhängig, betriebszeitabhängig und/oder abhängig von weiteren Betriebsparametern hinterlegt sein und laufend adaptiert werden. Eine Änderung der Tastposition kann in gleicher weise laufend adaptiert werden.
Um eine unbeabsichtigte Übertragung von Bremsmoment während einer Ermittlung der Referenzposition zu vermeiden, kann eine Verlagerung des Betätigungselements während einer Ermittlung der Referenzposition in Richtung Schließposition der Bremse spannungsbe- grenzt erfolgen, wobei eine Spannungsgrenze derart eingestellt wird, dass ein Übertragen eines vorgegebenen Bremsmoments der Bremse ausgeschlossen wird. Dabei kann eine Verlagerung des Betätigungselements während einer Ermittlung der Referenzposition in Richtung Schließposition der Bremse ausschließlich erfolgen, wenn eine von der Betriebsweise des Planetengetriebes abhängige Einstellung einer Schließposition der Bremse indifferent ist. Dies bedeutet, dass ein gegebenenfalls erfolgendes Schließen der Bremse für den Betriebsablauf des Planetengetriebes unschädlich und unkritisch ist.
Das von dem Verfahren betätigte Planetengetriebe kann mit einem zwischen den beiden Wellen beispielsweise zwischen Sonnenrad und Welle wirksam angeordneten Freilauf versehen sein. Hierbei kann die Referenzposition während eines Umschaltens des Freilaufs zwischen einer Sperr- und einer Überrollfunktion ermittelt werden. Es versteht sich, dass die von dem vorgeschlagenen Verfahren betätigten Vorrichtungen, beispielsweise Planetengetriebe mit oder ohne Freilauf, hybridische Antriebsstränge entsprechend den Merkmalen der DE 10 201 1 087 697 A1 und DE 10 2012 220 712 A1 und dergleichen in Verbindung und im Umfang von für die Durchführung des Verfahrens notwendiger Vorrichtungsmerkmale von der Erfindung umfasst sind.
Zusammenfassend ausgedrückt ist bei einem Aktor zur Betätigung eines Planetengetriebes (Planetengetriebeaktor) das Anfahren des„oberen" mechanischen Aktoranschlags zum Plausibilisieren der Referenzposition nicht möglich, da dies zu einer ungewollten Nachstellung der Momentenkennlinie führen würde. Zudem wäre die dazu benötigte Aktorkraft nicht vom Aktor aufbringbar. Würde man mit Bewegung den Aktor so weit schließen wie möglich, so stiege die Wahrscheinlichkeit einer Verklemmung enorm, da in der Regel die erlaubten Betriebsströme bei feststehendem Aktor und damit die Kräfte zum Wiederlosreißen in Bezug auf Kräfte die bei einem sich bewegenden Aktor entstehen, der durch eine Momentenkennlinie oder einen elastischen Anschlag abgebremst wird, deutlich überschreiten. Das Plausibili- sieren der Referenzposition muss daher die Eigenheiten des Planetengetriebeaktors berücksichtigen.
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt eine Lastkennlinie 1 der Betätigungskraft F über den Betätigungsweg s eines Betätigungselements zur Betätigung einer Bremse des Hohlrads eines Planetengetriebes gegen ein Festbauteil. Zur konstruktiven Ausbildung eines entsprechenden Planetengetriebes wird auf die
DE 10 201 1 087 697 A1 und die DE 10 2012 220 712 A1 verwiesen.
Hierzu ist im„unteren" Betätigungswegbereich, also bei Wegstrecken kleiner der
Tastposition Tp, bei beginnender Momentübertragung der Bremse im Bereich vollständig geöffneter Bremse, ein zwischen dem harten Anschlag A-ι und dem Nullposition P0 vorgespannter Energiespeicher, beispielsweise eine vorgespannte Feder mit der in Richtung des Anschlags A-ι ansteigenden Kennlinie 2 mit der Kraftdifferenz AFP angebracht, der zu dem Kraftsprung 3 in der Lastkennlinie 1 mit anschließender linear ansteigender Kraftdifferenz AFR führt. Die Referenzposition Pr ist somit bei diesem Aktor die Position, an dem die vorgespannte Feder berührt wird und dies zum Kraftsprung 3 in der Lastkennlinie 1 führt. Die Referenzposition Pr wird mit einer definierten Spannung von größeren Wegstrecken in Öffnungsrichtung der Bremse angefahren, die nicht ausreicht, um das Betätigungselement in den Energiespeicher zu verlagern und damit diesen zu komprimieren. Der so ermittelte Anschlag wird dann als Referenzposition Prerkannt und übernommen.
Diese Referenzposition Pr wird anschließend plausibilisiert. Hierzu wird das Betätigungselement des Planetengetriebeaktors weiter in Richtung des„unteren" mechanischen Anschlags A-ι geschwindigkeitsgeregelt mit einer Kraftbegrenzung verlagert. Die Wegstreckendifferenz Asf zwischen der ermittelten Referenzposition Pr und der maximalen Plausibilisierungsposi- tion Ppmax im Bereich des„unteren" Anschlags A-ι wird zum Plausibilisieren der Referenzposi- tion Pr ausgewertet. Korreliert das Lastverhalten des Aktors mit der Kennlinie 2 des Energiespeichers, wird die Referenzposition Pr als erfolgreich plausibilisiert angesehen.
Besonderheiten beim Planetengetriebeaktor sind zum einen die Tatsache, dass die
Referenzposition kein fester mechanischer Anschlag, wie z. B. beim Hebelaktor ist, sondern durch eine vorgespannte Feder gebildet wird. Das Anfahren dieser Feder darf somit nur in einer Weise erfolgen, die sicherstellt, dass nur die für das Referenzieren vorgesehene Position angefahren wird und nicht ungewünscht die Feder durch das Anfahren weiter eingedrückt wird und somit eine zu niedrige Referenzposition ermittelt wird.
Eine Fehbestimmung der Referenzposition Pr kann auftreten, wenn sich das Betätigungselement in ungewollter Weise in der Wegstreckendifferenz Asf und damit jenseits der Referenzposition Pr befindet. Sollte in diesem Fall eine neue Bestimmung der Referenzposition Pr durchgeführt werden, so würde zwar die aktuelle Position innerhalb der Wegstreckendifferenz Asf als neue Referenzposition Pr ermittelt werden, da das Referenzieren wie dargestellt mit einer Spannung erfolgt, die nicht ausreichend hoch ist, um das Betätigungselement innerhalb der Kennlinie 2 in Richtung des Anschlags A-ι zu verlagern. Das hierauf folgende Plausibilisieren dieser fehlerhaften Referenzposition Pr durch Anfahren und Ermitteln des „unteren" mechanischen Anschlags A-ι würde dann korrekterweise fehlschlagen, da die Wegstreckendifferenz Asf selbst und/oder ein Lastverhalten des Aktors nicht mit vorgegebenen Werten korrelieren würde. Jedes weitere Referenzieren und Plausibilisieren würde nun ebenfalls fehlschlagen, da das Betätigungselement weiterhin in der Wegstreckendifferenz Asf verbliebe. Um dennoch eine gültige Referenzierung und Plausibilisierung sicher zu stellen, wird nach einer Ermittlung der Referenzposition Pr das Betätigungselement an eine Endposition außerhalb der Wegstreckendifferenz Asf verlagert. In dem Falle, dass eine Plausibilisierung der Referenzposition Pr als erfolgreich angesehen wird, dass also beispielsweise eine Wegstreckendifferenz Asf zwischen der Referenzposition Pr und der maximalen Plausibilisie- rungsposition Ppmax wie erwartet ist, so wird das Betätigungselement nach dem erfolgreichen Plausibilisieren positionsgeregelt an die Nullposition P0 verlagert.
Sollte eine zu niedrige, also bereits innerhalb der Wegstreckendifferenz Asf liegende
Referenzposition ermittelt worden sein, wird das Plausibilisieren fehlschlagen und die Wegstreckendifferenz Asf kleiner als erwartet sein oder in anderer Weise nicht mit vorgegebenen Werten korrelieren. In diesem Fall wird das Betätigungselement in Schließrichtung der Bremse verlagert, bis ein Positionsunterschied größer einer vorgegebenen Schwelle erkannt wird oder eine Maximalzeit für eine derartige Verlagerung diese Aktion erreicht wird, wobei die Schwelle beispielsweise größer als die Wegstreckendifferenz Asf ist.
Das Schließen der Bremse erfolgt hierbei spannungsgesteuert mit einer Spannung, die das Verlagern des Betätigungselements aus der Wegstreckendifferenz Asf zwar ermöglicht, jedoch kleiner als eine Schwelle für eine Betätigung der Bremse über ein vorgegebenes Bremsmoment hinaus ist. Weiterhin kann auf Zustände des Planetengetriebes beschränkt werden, bei denen ein Schließen der Bremse unschädlich oder unkritisch ist, beispielsweise wenn beide Wellen, beispielsweise eine Kurbelwelle und eine Generatorwelle eines hybridischen Antriebsstrangs des Planetengetriebes stillstehen.
Das Schließen der Bremse im Falle eines fehlgeschlagenen Plausibilisierens kann alternativ bis zu einer vorgegebenen, kleineren Schwelle über die ermittelte Referenzposition Pr hinaus erfolgen. Bei einer fehlerhaften, zu niedrigen Referenzposition, die innerhalb der Wegstreckendifferenz Asf liegt, ist durch das Schließen in Abhängigkeit von der Referenzposition Pr zwar nicht garantiert, dass das Betätigungselement vollständig aus der Wegstreckendifferenz Asf heraus verlagert wird. Bei einem hierauf folgenden Referenzierungsvorgang würde allerdings eine höhere Referenzposition bestimmt werden, so dass das Betätigungselement durch sukzessives Referenzieren nach und nach aus der Wegstreckendifferenz Asf heraus bewegt wird, bis ein Referenzieren mit einem Startpunkt außerhalb der Wegstreckendifferenz Asf wieder erfolgreich plausibilisiert werden kann.
Um das Betätigungselement aus der Wegstreckendifferenz Asf heraus zu verlagern, kann weiterhin vorgesehen werden, dass eine Referenzierung nur dann erfolgreich ist, wenn vor dem Referenzierungsvorgang zuerst eine Bewegung des Betätigungsvorgangs erkannt wird. Steht das Betätigungselement beispielsweise direkt vor dem Kraftsprung 3 oder innerhalb der Wegstreckendifferenz Asf, wird keine Verlagerung des Betätigungselements erkannt, so dass an dieser Stelle des Verfahrens der Referenzierungsvorgang bereits abgebrochen werden kann ohne zu plausibilisieren. Im Anschluss an einen derart fehlgeschlagenen Referenzierungsvorgang wird das Betätigungselement um eine kleine Wegstrecke, beispielsweise wenige Inkremente in Schließrichtung der Bremse verlagert und gegebenenfalls durch Wiederholen des Vorgangs schließlich ein Referenzierungsvorgang mit vor dem Kraftsprung 3 stehendem Betätigungselement eingeleitet. Hierdurch müssen die Verarbeitungsvorgänge des Referenzierens und Plausibilisierens lediglich einmal durchgeführt werden. Auf der anderem Seite der Lastkennlinie 1 bei in Schließrichtung größeren Betätigungswegen s verlagertem Betätigungselement erreicht dieses nach Zurücklegen der Wegstreckendifferenz Asg von der Nullposition P0 die Tastposition Tp. Innerhalb der Wegstreckendifferenz Asm erfolgt die Übertragung des Bremsmoments entlang der das Bremsmoment bis zu einem maximalen Moment bei maximaler Betätigungskraft Fmax einstellenden Kennlinie 4 am„oberen" Anschlag A2 des Betätigungselements. Die Lage der Kraftkennlinie 4 ist abhängig vom Verschleiß der Bremsbeläge der Bremse, so dass sich diese entlang der Wegstreckendifferenz Asf bis zur gestrichelt dargestellten Kraftkennlinie 4' verlagern kann. Hierbei kann eine Verschleißkompensationseinrichtung vorgesehen sein, welche vor Erreichen der Kraftkennlinie 4' die Wegstreckendifferenz Asf wieder verringert. Dementsprechend ergibt sich die maximale Wegstreckendifferenz As des Betätigungselements zur Betätigung der Bremse ausgehend von der Nullposition P0. Das Betätigungselement kann dabei innerhalb der Wegstreckendifferenz Ass sicher verlagert werden, ohne die Bremse zu betätigen, während innerhalb der Wegstreckendifferenz Ask die Bremse betätigt wird, während einer Referenzierung und Plausibilisierung bei drehenden Wellen also nicht gefahrlos angefahren werden kann.
Weist das Planetengetriebe einen zwischen den beiden wirksam angeordneten Freilauf auf, kann vorgesehen sein, dass der Freilauf innerhalb der Wegstreckendifferenz Asf umschaltet.
Bezugszeichenliste
1 Lastkennlinie
2 Kennlinie
3 Kraftsprung
4 Kraftkennlinie
4' Kraftkennlinie
Ai Anschlag
A2 Anschlag
F Betätigungskraft
Fmax maximale Betätigungskraft
Po Nullposition
P ' pmax maximale Plausibilisierungsposition
Pr Referenzposition
S Betätigungsweg
Tp Tastposition
AFP Kraftdifferenz
AFR Kraftdifferenz
As Wegstreckendifferenz
Asf Wegstreckendifferenz
Asg Wegstreckendifferenz
Ask Wegstreckendifferenz
Asm Wegstreckendifferenz
Asn Wegstreckendifferenz
Ass Wegstreckendifferenz
Ast Wegstreckendifferenz

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Betätigung eines Planetengetriebes mit einem mit einer ersten Welle verbundenen Sonnenrad, einem Hohlrad und einem zwischen Sonnenrad und Hohlrad kämmende Planeten verdrehbar aufnehmenden, mit einer zweiten Welle verbundenen Planetenträger, einem elektrisch betriebenen Aktor mit einem axial verlagerbaren Betätigungselement, welches durch eine Verlagerung entlang eines Betätigungswegs (s) eine Bremse zwischen einem Hohlrad und einem Festbauteil betätigt, wobei der Betätigungsweg (s) mittels eines relative Wegänderungen erfassenden Wegsensors von einer Steuereinheit ermittelt wird und die Bremse von dem Betätigungselement entlang des Betätigungswegs (s) zwischen einer Öffnungsposition mit frei drehendem Hohlrad und einer Schließposition mit gegen das Festbauteil gebremstem Hohlrad verlagert wird, sowie einer Recheneinrichtung zur Zuordnung einer erfassten relativen Wegposition zu einer absoluten Referenzposition (Pr) des Betätigungswegs (s), dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement bei geöffneter Bremse gegen einen einem harten Anschlag (A-i) vorgelagerten Energiespeicher mit gegen den harten Anschlag ansteigender Kennlinie (2) mit einer kleineren Kraft als einem Kraftsprung (3) des E- nergiespeichers verlagert und bei Erreichen des Energiespeichers die Referenzposition (Pr) festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzposition (Pr) plausibilisiert wird, indem das Betätigungselement geschwindigkeitsgeregelt gegen den Energiespeicher betätigt wird und anhand des Verhaltens einer elektrischen Lastgröße und/oder einer Wegstreckendifferenz (Asf) entlang der Kennlinie (2) eine Korrelation mit der Kennlinie des Energiespeichers ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer eine vorgegebene Korrelation unterschreitenden Ermittlung der Korrelation das Betätigungselement in Schließrichtung in eine gesichert nicht der Referenzposition (Pr) entsprechenden Position verlagert und die Referenzposition (Pr) erneut ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesicherte Position anhand einer Auswertung über eine Wegstreckendifferenz konstante elektrische Lastgröße ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesicherte Position erkannt wird, wenn eine zurückgelegte Wegstrecke größer als eine Wegstrecke zwischen nicht von dem Betätigungselement belasteten und vollständig belasteten E- nergiespeicher ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesicherte Position erkannt wird, wenn eine Laufzeit des Betätigungselements größer als eine Laufzeit zur vollständigen Komprimierung des Energiespeichers ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement nach erfolgreicher Ermittlung und Plausibilisierung der Referenzposition (Pr) positionsgeregelt an einer in einem vorgegebenen Abstand zu der Referenzposition (Pr) vorgesehenen Nullposition (P0) verlagert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlagerung des Betätigungselements während einer Ermittlung der Referenzposition (Pr) in Richtung Schließposition der Bremse spannungsbegrenzt erfolgt, wobei eine Spannungsgrenze derart eingestellt wird, dass ein Übertragen eines vorgegebenen Bremsmoments der Bremse ausgeschlossen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlagerung des Betätigungselements während einer Ermittlung der Referenzposition (Pr) in Richtung Schließposition der Bremse ausschließlich erfolgt, wenn eine von der Betriebsweise des Planetengetriebes abhänge Einstellung einer Schließposition der Bremse indifferent ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Planetengetrieben mit einem zwischen den beiden Wellen wirksam angeordneten Freilauf die Referenzposition (Pr) während eines Umschaltens des Freilaufs zwischen einer Sperr- und einer Überrollfunktion erfolgt.
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