CN103328859A - 用于控制带传动机构中的行星齿轮传动装置的方法和带传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置和一种方法，该方法用于控制机动车中内燃机的带传动机构中的、能够转换的行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置具有一与带轮固定连接的太阳轮，一能够借助于由沿着被相对位移传感器监测的位移距离起作用的、电运行的促动器操作的制动器与壳体固定地连接的内齿轮以及一与所述内燃机的曲轴连接的、可扭转地接收行星齿轮的行星架，其中，在太阳轮和行星架之间布置有一能够在两个方向上转换并能够滚动的、由同一促动器沿着所述位移距离转换的自由轮。为了能够将位移传感器的相对的传感器信号配属给促动器的明确的位移位置，所述促动器的位移距离借助于相对位移传感器的位移距离信号得出，并且，所述相对位移传感器针对一绝对值的基准化借助于所述促动器的至少一次基准运行来实现，其中，在所述位移距离的至少一个预定的位移点上评估所述促动器的电气行为并且根据所述促动器的所述电气行为将所述至少一个预定的位移点确定为绝对值。

Description

用于控制带传动机构中的行星齿轮传动装置的方法和带传动机构

本发明涉及一种装置和一种方法，该方法用于控制机动车中内燃机的带传动机构中的、能够转换的行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置具有一与带轮固定连接的太阳轮，一能够借助于由沿着被相对位移传感器监测的位移距离起作用的电运行的促动器操作的制动器与壳体固定地连接的内齿轮以及一与所述内燃机的曲轴连接的、可扭转地接收行星齿轮的行星架，其中，在太阳轮和行星架之间布置有一能够在两个方向上转换并能够滚动的、由同一促动器沿着所述位移距离转换的自由轮。

在未预公开的、申请号为10 2010 056 167.3的德国专利申请中公开一种同类的带传动机构，其中，在带轮平面中，多个机组、且至少一带起动器发电机和必要时一空调压缩机及其他借助于一带与机动车中的内燃机的曲轴处于作用连接中。为了匹配从这些机组传递的以及传递到这些机组上的转矩和匹配在此出现的转速，将一能够转换的行星齿轮传动装置集成到所述带传动机构中，该行星齿轮传动装置的太阳轮与所述带并且因此最终与所述带起动器发电机连接，而内齿轮能够借助于制动器与壳体固定地连接并且接收行星齿轮的行星架与曲轴无相对转动地作用连接。在太阳轮和行星架之间的力路径中布置一能够转换的自由轮，该自由轮能够分别根据转换状态在两个传递方向上阻断地并且滚动地（überrollend）转换的。分别根据制动器和自由轮的转换状态得到行星齿轮传动装置的转换状态，以便转换例如在发电机运行（其中，带起动器发电机由曲轴驱动）中、在内燃机的启动运行（其中，曲轴由带起动器发电机驱动）中或者在驻车空气调节运行（其中，在曲轴静止时，空调压缩机由带起动器发电机驱动）中的相应的传动比和转矩流。

在这里，制动器和自由轮由唯一的促动器操作，其例如是具有丝杠传动装置的电动机。该促动器使制动器和自由轮的操作装置共同沿着一位移距离移位。尤其出于成本原因，该位移距离由必须被定期校准如被基准化的相对位移传感器监测。

本发明的任务在于，提出一种用于控制所述能够转换的行星齿轮传动装置的方法和一种用于执行该方法的带传动机构，其中，所述相对位移传感器能够用于测量绝对位移距离。

该任务通过一种用于控制机动车中内燃机的带传动机构中的、能够转换的行星齿轮传动装置的方法解决，所述行星齿轮传动装置具有一与带轮固定连接的太阳轮，一能够借助于由沿着被一相对位移传感器监测的位移距离起作用的、电运行的促动器操作的制动器与壳体固定地连接的内齿轮以及一与所述内燃机的曲轴连接的、可扭转地接收行星齿轮的行星架，其中，在太阳轮和行星架之间布置有一能够在两个方向上转换并能够滚动的、由同一促动器沿着所述位移距离转换的自由轮，所述促动器的位移距离借助于相对位移传感器的位移距离信号得出，所述相对位移传感器针对一绝对值的基准化借助于所述促动器的至少一次基准运行来实现，在所述位移距离的至少一个预定的位移点上评估所述促动器的电气行为并且根据所述促动器的所述电气行为将所述至少一个预定的位移点确定为绝对值。

优选至少在启动内燃机之前执行一用于基准化的程序。相对位移传感器的位移信息通常在关闭控制器之后丢失或者由于在关闭控制器和将控制器重新投入运行之间由于发动机冷却等或者由于维修工作引起的机动车物理参数改变而变得不准确，从而不再能明确地实现将所得出的绝对值配属给促动器的位移位置。

促动器优选包括带有丝杠传动机构和丝杠螺母的电动机。通过丝杠螺母，能够沿着丝杠螺母的位移距离转换制动器和自由轮的操作装置。在这里已证实有利的是，从零位出发沿着位移距离的部分距离操作制动器并且沿着一另外的部分距离操作自由轮，以能够相互独立地操作制动器和自由轮。在这里，制动器和自由轮的操作装置分别是相互独立的，这意味着，例如通过一杠杆机构在一个方向上沿着位移距离将制动器从一优选位置操作出来，在另一方向上将自由轮从一优选位置转换出来，而不在相应的部分距离上在转换自由轮时进行制动器的操作或在操作制动器时进行自由轮的转换进而避免行星齿轮传动装置连同自由轮的损坏。

在此，促动器的、例如促动器的丝杠螺母的矢量位移距离，可以与制动器和/或自由轮的矢量操作方向不同并且制动器和自由轮能够在空间上相互分开。为此，相应地设计所述操作装置。例如，能够借助于所涉及的操作装置压开地或者拉开地或者压合地或者拉合地操作该制动器。自由轮例如能够弹簧负载地在优选位置中转换并且借助于所涉及的操作装置借助于绳索牵拉装置移位到第二位置中。

电动机通过控制器由软件控制，该软件通过丝杠螺母的位置来确定自由轮的转换状态并且借助于在位移距离上通过制动器传递的转矩的特性曲线来确定通过制动器传递的转矩。特性曲线针对位移距离的相应校准可以借助于得知制动器的歧点来进行和/或通过相对位移传感器的基准化来进行，由相对位移传感器的所得出的绝对值算出歧点。

由于所提出的相对位移传感器基准化，能够取消成本昂贵的并且占结构空间的绝对位移传感器。作为相对位移传感器，可以有利地使用设置在电动机上例如用于换向（Kommutierung）的、具有增量位移测量装置的旋转角度传感器，其中，电动机的旋转角度改变被测量并且通过丝杠可给每个旋转增量配属一个丝杠螺母位移增量。丝杠螺母的当前位移点的计算通过累加这些位移增量来进行。为了确定绝对位移点，需要丝杠螺母的物理起始位置，也就是促动器在预先给定的位移点处的绝对值。

根据本发明的构想，沿着位移距离设置至少一个暴露的位移点，在该暴露的位移点上将绝对值配属给相对位移传感器的位移信号。该至少一个暴露的位移点能够在一个或者两个部分距离上构造为止挡、凸轮、开关等，其中，用于确定所述绝对值的开关的信息能够被感测或者另一方面电气行为是在所述止挡或者凸轮上在所述位移传感器的位移距离信号不改变时的电流变化、电压变化和/或者功率变化。例如在电流增加和/功率增加的同时在止挡上观察到不改变的位移信号并且确定为到达该止挡。在驶过凸轮时，在位移信号改变的情况下识别到电流增加和/或功率增加并且将绝对值配属给当前的位移信号。由止挡、凸轮或者开关的已知物理位置，借助于所述绝对值和相对位移信号如旋转角度传感器增量和丝杠升程而在控制器中得出丝杠螺母的绝对位移距离。

该暴露的位移点能够被物理地设置在促动器本身上，例如在促动器的丝杠上或者在制动器或者自由轮的一个或者两个操作装置上。根据一有利的实施例，暴露的位移点沿着用于操作自由轮的部分距离布置在自由轮的操作装置中。在这里，丝杠螺母通过绳索牵拉装置与自由轮保持架连接。自由轮保持架本身通过复位弹簧保持在自由轮的优选位置中，其中，自由轮保持架在绳索牵拉装置松弛的情况下占据该优选位置。

通过促动器，自由轮通过绳索牵拉装置沿着曲轴轴线移动，直到自由轮到达一硬止挡。借助于该绳索牵拉装置，在自由轮保持架和丝杠螺母之间存在刚性连接。如果自由轮处于止挡上，则促动器在到达该暴露的位移点之后不能再继续沿着部分距离运动。如果尽管有不变的促动器力在该部分距离的方向上施加在绳索牵拉装置上而促动器在一预定的时间间隔上不再运动，则该位移点被定义为绝对值。在此，在该部分距离的方向上抵着止挡的促动器力的大小优选这样设置，使得自由轮保持架在所出现的力的范围内可靠地运动到该硬止挡上。替代地或者附加地，施加在电动机上的或者由电动机产生的电气变量的或者机械变量，例如电压或者促动器力能够在时间上累积并且在达到绝对值的边界值之后被确定，以便在必要时避免电动机和/或操作装置的过载并且实现尽可能快地得出所述绝对值。

为了例如补偿绳索牵拉装置的弹性进而在该实施例中例如补偿根据温度改变的绝对位移点，可考虑该弹性的温度相关性。此外，可考虑在使用寿命期间绳索牵拉装置的延长。此外，可适配绳索牵拉装置的延长。为了适配绳索的延长，例如可引用制动器的歧点适配或歧点的移动，所述歧点适配可根据测量变量如带起动器发电机的电流、电压、功率等在制动器闭合或者打开时进行并且被用于适配制动器的特性曲线。绳索牵拉装置的该延长引起暴露的位移点向促动器的较小位移距离移动，从而通过绳索牵拉装置的增加的延长在任何情况下都保持确保自由轮的转换。

基准化优选借助于控制器中的程序执行，其中，该程序优选根据对驾驶员在机动车中的存在的识别来实现。在最简单的情况下，该程序在开动机动车中的点火装置时被启动。但是，为了不由于运行的程序而可能延长机动车的起动时间，程序的起动被有利地前移。为此，例如当驾驶员门被开打、钥匙或者类似的装置被插入到点火锁中、驾驶员在扣住安全带扣住传感器和/或者中央锁止装置无线电远程服务的情况下操作驾驶员座椅上的座椅传感器时，能够评估传感器或者开关的信号。

此外，该任务通过机动车的内燃机上的、用于执行所提出的方法的带传动机构来解决，该带传动机构具有多个与一带产生作用连接的机组，所述机组包括带起动器发电机，具有一能够转换的行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置具有一与带轮固定连接的太阳轮、一能够借助于由沿着由相对位移传感器监测的位移距离起作用的电运行式的促动器操作的制动器与壳体固定地连接的内齿轮以及一与所述内燃机的曲轴连接并可扭转地接收行星齿轮的行星架，其中，在太阳轮和行星架之间布置有一能够在两个方向上转换并能够滚动的、由同一促动器沿着所述位移距离转换的自由轮。

借助在附图1至4中示出的实施例进一步阐明本发明。在此，示出：

图1示出具有带传动机构的机动车驱动系的原理图，

图2示出用于操作图1的、在零位中的带传动机构的能够转换的行星齿轮传动装置的促动器，

图3示出在基准化期间的、图2的促动器和

图4示出在制动器闭合情况下的、图2和3的促动器。

图1以示意图示出具有内燃机2、带传动机构3、摩擦离合器4、变速器5和驱动轮6的机动车驱动系1。

内燃机2通过其曲轴8既驱动变速器5也驱动带传动机构3，该变速器能够构造为换档变速器、自动换档变速器、双离合器变速器等。带传动机构3包含带起动器发电机7，所述带起动器发电机的转子9设置得能够借助于相反作用的并借助于未示出的根据本发明的促动器转换的、具有转换状态11a,11b的、自由轮10形式的转换装置，旋转锁合地、例如同轴心地或者借助于（未示出的）带轮和带地与内燃机的曲轴8连接。在此，第一转换状态11a转换从曲轴8到转子9的转矩流并且在相反的方向上阻断，而第二转换状态11b允许从转子9到曲轴8的转矩流并且在相反的方向上阻断。自由轮10的转换状态11a,11b交替地转换。此外，在转子9和曲轴8之间还转换行星齿轮传动装置12，该行星齿轮传动装置的内齿轮13能够借助于制动器14如盘式制动器例如与内燃机2的发动机壳体21与壳体固定地连接。太阳轮15旋转锁合地与转子9连接。在内齿轮13和太阳轮15之间啮合的行星齿轮16被接收在行星架17上。行星架17旋转锁合地与曲轴8连接。

此外，与转子9旋转锁合地连接有至少一个辅助机组18，例如借助于带轮被约束到带传动机构3的带中。在示出的实施例中，辅助机组18由空调压缩机19构成，该空调压缩机无传动比地或者具有固定传动比地与转子9旋转锁合地连接。

带轮减振器20旋转锁合地配属于曲轴8，该带轮减振器可以构造为阻尼器和/或减振器。

通过相应地操作自由轮10和制动器14，借助于未示出的、控制所有操作功能的、操作装置形式的促动器来控制驱动系1的相应运行状态。在这里，制动器14控制行星齿轮传动装置12的传动比并且自由轮10控制转子9和曲轴8之间的转矩流。根据内燃机2和带起动器发电机7的运行状态，得出驱动系1的多个有利运行状态，这些运行状态在下面的图2至4中被详细地探讨。

就带传动机构3的结构实施例而言，参阅102010056167.3号德国申请，该申请在此被完全收入到本申请的公开内容中。

图2示意性示出具有用于制动器14和自由轮10的操作装置23,24的促动器22。为了线性地驱动操作装置23,24，促动器22包含电动机25，该电动机的转子26驱动丝杠27，丝杠螺母28无转动但可轴向移位地在该丝杠上被接收。在旋转驱动丝杠27时，丝杠螺母28能够沿着位移距离x移位并且相应地使操作装置23,24移位。图2中示出，促动器22在零位N中，该零位将位移距离分成部分距离x₁,x₂。如果丝杠螺母28从零位N向部分距离x₁的方向移位，则操作装置24的绳索牵拉装置34被操作并且自由轮保持架29逆着弹簧装置30的作用向止挡31的方向移位。由此，自由轮从优选的、处于止挡35上的第一转换状态转换到第二转换状态中。如果丝杠螺母28从零位N向部分距离x₂的方向移位，则制动器14被闭合。

转子26的旋转运动借助于旋转角度传感器32感测，该旋转角度传感器感测旋转角度增量进而用于例如电动机25的换向。此外，旋转角度传感器32被作为用于得出丝杠螺母28沿丝杠27的相对移位的相对位移传感器33使用，其中，由丝杠27的升程m和旋转角度或旋转角增量的数量得出相对移位。在此，绝对经过的位移距离由相对于存储在用于控制电动机25的控制器中的绝对位移点所经过的相对位移来确定。

如果关于绝对位移点的信息丢失或者认为该位移点不准确，则启动一程序，该程序能够实现绝对位移点的基准化。为此，在操作装置24中设置有止挡31。如果（如在图3中示出）通过丝杠27的扭转使丝杠螺母28移位并且除了使自由轮保持架29移位到第二转换状态中以外还碰到止挡31上，从而在促动器22的预先给定的促动器力下相对位移传感器感测不到进一步的旋转运动，则在该位置上识别到绝对位移点WP并且该绝对位移点在控制器中被配属有旋转角度传感器32的配属于绝对位移点的旋转角度值。绝对位移点WP的物理位置通过止挡31预定，从而由绝对位移点出发，根据被计数的旋转角度增量的数量结合以升程m，得到绝对位移距离。由于完备性要注意，在向自由轮10的转换方向移位时，制动器14根据操作装置23的结构方式而定保持打开或者还继续被打开。

图4示出在制动器14闭合的情况下的促动器22，其方式是，丝杠螺母28通过由电动机25使丝杠27反向扭转而沿着位移距离x的部分距离x₂从绝对位移点WP运动离开。在此，自由轮10保持在其优选的转换状态中。在此，根据操作装置24的结构构型，使绳索牵拉装置34附加地松弛或者例如通过止挡来中断绳索牵拉装置的进一步操作。

参考标记列表

Claims (10)

1.用于控制机动车中内燃机（2）的带传动机构（3）中的、能够转换的行星齿轮传动装置（12）的方法，所述行星齿轮传动装置具有一与带轮固定连接的太阳轮（15），一能够借助于由沿着被一相对位移传感器（33）监测的位移距离（x）起作用的、电运行的促动器（22）操作的制动器（14）与壳体固定地连接的内齿轮（13）以及一与所述内燃机（2）的曲轴（8）连接的、可扭转地接收行星齿轮（16）的行星架（17），其中，在太阳轮（15）和行星架（17）之间布置有一能够在两个方向上转换并能够滚动的、由同一促动器（22）沿着所述位移距离（x）转换的自由轮（10），其特征在于，所述促动器（22）的所述位移距离（x）借助于相对位移传感器（33）的位移距离信号得出，并且，所述相对位移传感器（33）针对一绝对值的基准化借助于所述促动器（22）的至少一次基准运行来实现，其中，在所述位移距离（x）的至少一个预定的位移点（WP）上评估所述促动器（22）的电气行为并且根据所述促动器（22）的所述电气行为将所述至少一个预定的位移点（WP）确定为绝对值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着所述位移距离（x）的一个部分距离（x₂）操作所述制动器（14），并且，沿着另一部分距离（x₁）操作所述自由轮（10）。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个位移点（WP）沿着用于操作所述自由轮（10）的所述部分距离（x₁）布置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个位移点（WP）通过一止挡（31）得出。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述止挡（31）在所述自由轮（10）处于可靠接入的位置的情况下被布置在一主动操作的转换位置（11a）中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述电气行为是在所述相对位移传感器（33）的位移距离信号不改变时的电流变化、电压变化和/或者功率变化。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，相对位移距离由驱动丝杠（27）的电动机（25）的旋转角度传感器（32）的旋转角度增量结合所述丝杠（27）的升程（m）得出。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，一用于基准化的程序至少在所述内燃机（2）启动之前被执行。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述程序根据对驾驶员在所述机动车中的存在的识别来进行。

10.机动车的内燃机（2）上的带传动机构（3），用于执行根据权利要求1至9中任一项的方法，具有多个与一带产生作用连接的机组，所述机组包括带起动器发电机（7），具有一能够转换的行星齿轮传动装置（12），所述行星齿轮传动装置具有一与带轮固定连接的太阳轮（15）、一能够借助于由沿着被一相对位移传感器（33）监测的位移距离（x）起作用的电运行式的促动器（22）操作的制动器（14）与壳体固定地连接的内齿轮（13）以及一与所述内燃机（2）的曲轴（8）连接并可扭转地接收行星齿轮（16）的行星架（17），其中，在太阳轮（15）和行星架（17）之间布置有一能够在两个方向上转换并能够滚动的、由同一促动器（22）沿着所述位移距离（x）转换的自由轮（10）。

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