DE10056284A1

DE10056284A1 - Measurement of the loading of an electric motor used with an automatic gear or coupling system, so that overloading of the engine can be avoided and expensive heat related damage avoided

Info

Publication number: DE10056284A1
Application number: DE2000156284
Authority: DE
Inventors: Heiko Wagner
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-05-23

Abstract

Method for determining the load state of an electric motor drive (26, 46, 119) of a positioning device, particularly a gear or coupling device has the following steps: (a) measurement of the drive rotational velocity (b) measurement of the voltage across the drive (c) based on steps a) and b) determination of the current flowing in the drive from a current-rotational velocity-voltage dependence (d) based on the determined current, determining of a load value representing the load state. An Independent claim is made for an adjustment or positioning system for an automatic coupling or gear.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Belastungszustandes eines elektromotorischen Antriebs einer Stelleinrich tung, insbesondere einer Getriebestelleinrichtung oder einer Kupplungsstell einrichtung, bzw. ein Stellsystem, insbesondere für eine automatisierte Kupplung oder ein automatisiertes Getriebe.The present invention relates to a method for determining a Load state of an electromotive drive of an actuating device device, in particular a transmission actuator or a clutch actuator device, or a control system, in particular for an automated Clutch or automated gearbox.

Bei modernen Antriebssystemen ist bekannt, die Kupplung oder/und das Getriebe nicht mehr allein durch manuelle Betätigung zu betreiben, sondern diesen Baugruppen jeweils Stelleinrichtungen zuzuordnen, die nach durch Erzeugung entsprechender Schalt- oder Kuppelbefehle vermittels des Fahrers dann die entsprechenden Vorgänge in der Kupplung bzw. im Getriebe auslösen. Bei derartigen Stelleinrichtungen ist es weiterhin bekannt, als die jeweilige Betätigungskraft erzeugende Organe elektromotorische Stellan triebe, beispielsweise Gleichstromelektromotoren einzusetzen. Bei derartigen elektromotorischen Antrieben besteht grundsätzlich das Problem, dass bei Überlastung derselben, beispielsweise durch Überhitzung, diese hinsichtlich ihrer Betriebscharakteristik beeinträchtigt werden können. Insbesondere die thermische Beeinträchtigung ist kritisch, da diese Stelleinrichtungen im allgemeinen im thermischen Einflussbereich der Abwärme des Antriebs aggregats arbeitet und da des Weiteren durch Erregung der Antriebe selbst elektrische Energie in Wärmeenergie umgesetzt wird und dabei eine Erwärmung der Antriebe erzeugt wird.In modern drive systems, the coupling or / and that is known No longer operate the gearbox solely by manual operation, but instead to assign each of these assemblies, according to Generation of appropriate switching or coupling commands by the driver then the corresponding processes in the clutch or in the transmission trigger. In such actuators, it is also known as the respective actuating force generating organs electromotive actuators drives, for example to use DC electric motors. With such electromotive drives there is basically the problem that Overloading the same, for example due to overheating, with regard to this their operating characteristics can be impaired. especially the thermal impairment is critical since these control devices in generally in the thermal influence area of the waste heat from the drive aggregates works and furthermore by excitation of the drives themselves electrical energy is converted into thermal energy and thereby a Heating of the drives is generated.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln eines Belastungszustandes vorzusehen, mit welchem in einfacher Art und Weise auf den Belastungszustand eines derartigen elektromotorischen Antriebs geschlossen werden kann, um dann ggf. Gegenmaßnahmen ergreifen zu können.The object of the present invention is a method for determining to provide a load condition with which in a simple manner and Way on the load state of such an electromotive Drive can be closed to countermeasures if necessary to be able to take.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren, umfassend die Schritte:
According to the present invention, this object is achieved by a method comprising the steps:

a) determining a speed of the drive,
b) determining a voltage applied to the drive,
c) based on the speed determined in step a), which in Step b) determined the voltage and the dependency a current flowing in the drive from the speed of the Drive and the voltage applied to the drive reproducing current-speed-voltage relationship, Determining the current flowing in the drive,
d) based on the determined current, determining one of the Load value representing the load condition.

Die vorliegende Erfindung macht Nutzen von Parametern, die in einem derartigen System ohnehin ermittelt werden. Zum einen wird selbstver ständlich die an einen derartigen Antrieb angelegte Spannung bekannt sein, da die Größe und die Zeitdauer einer angelegten Spannung, ob permanent oder moduliert, ein wesentliches Kriterium beim Ansteuern eines elektro motorischen Antriebs ist. Auch die Drehzahl ist ein grundsätzlich bekannter Parameter, da durch die Kenntnis der Drehzahl letztendlich auf den momentanen Stellzustand geschlossen werden kann, insbesondere dann, wenn eine Ausgangsstellung des Antriebs bekannt war. Durch das Miteinbeziehen dieser beiden grundsätzlich also bekannten bzw. ohne das Vorsehen zusätzlicher Sensoren zu ermittelnden Werte und unter Mitein beziehung einer grundlegend ebenso bekannten Charakteristik eines elektromotorischen Antriebs hinsichtlich der Abhängigkeit des in einem derartigen Antrieb fließenden Stroms von sowohl der Drehzahl als auch der an den Antrieb angelegten Spannung lässt sich also in einfacher Art und Weise Information erlangen, die auf den Belastungszustand schließen lässt. The present invention takes advantage of parameters contained in one such a system can be determined anyway. For one thing, self-ver the voltage applied to such a drive is always known, because the size and duration of an applied voltage, whether permanent or modulated, an essential criterion when driving an electro motor drive. The speed is also a generally known one Parameters, because by knowing the speed ultimately on the current control status can be closed, especially if if a starting position of the drive was known. By the Including these two basically known or without that Provision of additional sensors to be determined values and together relation of a fundamentally equally known characteristic of a electromotive drive with regard to the dependence of in one such drive flowing current from both the speed and the voltage applied to the drive can thus be simple and Wise obtain information that suggests the state of stress.

Um eine möglichst genaue Erfassung ermöglichen zu können, welche von kurzzeitigen Schwankungen soweit als möglich nicht beeinträchtigt ist, kann vorgesehen sein, dass im Schritt a) als Drehzahl des Antriebs ein über ein vorbestimmtes erstes Zeitintervall gemittelter Wert der Drehzahl des Antriebs ermittelt wird, oder/und dass im Schritt b) als an den Antrieb angelegte Spannung eine über ein vorbestimmtes zweites Zeitintervall gemittelte an den Antrieb angelegte Spannung ermittelt wird.In order to enable the most accurate recording possible, which of short-term fluctuations as far as possible is not affected be provided that in step a) as a speed of the drive over a predetermined first time interval averaged value of the speed of the Drive is determined, and / or that in step b) as to the drive applied voltage over a predetermined second time interval averaged voltage applied to the drive is determined.

Um hier vergleichbare Werte zu erhalten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Zeitintervall dem zweiten Zeitintervall entspricht.In order to obtain comparable values here, it is preferably provided that the first time interval corresponds to the second time interval.

Es hat sich als zweckdienlich herausgestellt, das erste Zeitintervall oder/und das zweite Zeitintervall im Bereich 5 ms bis 15 ms, vorzugsweise bei ca. 10 ms zu wählen, um eine vergleichsweise genaue Erfassung der verschie denen Parameter zu erlangen.It has proven to be expedient to select the first time interval and / or the second time interval in the range from 5 ms to 15 ms, preferably around 10 ms, in order to obtain a comparatively accurate detection of the various parameters.

Weiter ist es bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise vorteilhaft, wenn der Strom-Drehzahl-Spannung-Zusammenhang vor dem Integrieren einer den Antrieb enthaltenden Stelleinrichtung in ein Antriebssystem für einen bestimmten Antrieb oder einen bestimmten Typ eines Antriebs ermittelt wird und in einer Ansteuervorrichtung für die Stelleinrichtung zum Zugriff abgespeichert wird.It is also advantageous in the procedure according to the invention if the current-speed-voltage relationship before integrating one of the Actuator containing drive in a drive system for a certain drive or a certain type of drive is determined and in a control device for the actuating device for access is saved.

Wie bereits eingangs ausgeführt, ist ein wesentlicher Betriebsparameter eines derartigen Antriebs, welcher einen deutlichen Rückschluss auf die Belastung desselben zulässt, die Temperatur des Antriebs oder die Temperatur in dem Bereich, in dem der Antrieb vorgesehen ist. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann daher vorgesehen sein, dass der im Schritt d) ermittelte Belastungswert die Temperatur des Antriebs oder im Bereich des Antriebs repräsentiert. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass der Ausdruck "repräsentiert" im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl bedeutet, dass dieser Belastungswert die Temperatur an sich wiedergibt, als auch bedeutet, dass dieser Belastungswert eine Größe wiedergibt, die in eindeutiger Weise einen Rückschluss auf die Temperatur zulässt bzw. mit dieser verkoppelt ist.As already mentioned at the beginning, is an essential operating parameter of such a drive, which has a clear conclusion on the Load of the same allows the temperature of the drive or the Temperature in the area in which the drive is intended. According to a further advantageous aspect of the present invention can therefore it should be provided that the load value determined in step d) is the Represents the temperature of the drive or in the area of the drive. It is in this regard noted that the expression For the purposes of the present invention, “represents” both means that this exposure value reflects the temperature itself, as well as means that this stress value reflects a quantity that is unique allows a conclusion about the temperature or is coupled with it.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiter vorgesehen sein, dass zur Ermittlung des Belastungswertes eine mit einem Wärmeenergieeintrag in Zusammenhang stehende Größe beruhend auf in der Vergangenheit ermittelten Stromwerten bestimmt wird und eine mit einer Wärmeenergie abgabe in Zusammenhang stehende Größe bestimmt wird. Es wird also dabei berücksichtigt, dass im Betrieb durch Zufuhr elektrischer Energie Wärmeenergie im Bereich des Antriebs erzeugt wird, dass gleichwohl jedoch auch durch Konvektion bzw. Abstrahlung Wärme abgegeben wird.According to the present invention it can further be provided that for Determination of the load value with a heat energy input in Related size based on past determined current values is determined and one with thermal energy tax related size is determined. So it will taking into account that in operation by supplying electrical energy Thermal energy is generated in the area of the drive, however heat is also emitted by convection or radiation.

Um im Betrieb sicherzustellen, dass durch übermäßige Belastung des Antriebs eine Beschädigung oder ungeeignete Betriebsweisen ausge schlossen werden können, wird vorgeschlagen, dass dann, wenn der Belastungswert eine vorbestimmte erste Schwelle überschreitet, auf Vorliegen eines Überlastungszustandes des Antriebs entschieden wird und vorzugsweise der Antrieb in einer die Belastung mindernden Weise betrieben wird oder ein weiterer Betrieb des Antriebs unterbunden wird.To ensure that excessive stress on the Drive damage or unsuitable operating modes can be concluded, it is proposed that if the Load value exceeds a predetermined first threshold The presence of an overload condition of the drive is decided and preferably the drive is operated in a manner that reduces the load or further operation of the drive is prevented.

Häufige Ansteuer- oder Regelschwankungen können dadurch vermieden werden, dass dann, wenn nach Überschreiten der ersten Schwelle der Belastungswert eine vorbestimmte zweite Schwelle, welche einer geringeren Belastung entspricht als die erste Schwelle, unterschreitet, ein normaler Betrieb des Antriebs zugelassen wird.Frequent control or control fluctuations can be avoided be that if after exceeding the first threshold the Load value a predetermined second threshold, which is a lower one Load corresponds to the first threshold, below, a normal one Operation of the drive is permitted.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Stellsystem, insbesondere für eine automatisierte Kupplung oder ein automatisiertes Getriebe, umfassend wenigstens einen elektromotorischen Antrieb, eine dem wenigstens einen Antrieb zugeordnete Drehzahlermitt lungsanordnung, eine Ansteuervorrichtung zum Anlegen einer vorgegebenen Spannung an den wenigstens einen Antrieb, eine Anordnung zum Ermitteln eines in dem wenigstens einen Antrieb fließenden Stroms beruhend auf der Drehzahl und der an den wenigstens einen Antrieb angelegten Spannung, und eine Anordnung zum Ermitteln eines Belastungszustandes des wenigstens einen Antriebs beruhend auf dem wenigstens einen ermittelten Strom.According to a further aspect, the present invention relates to a Control system, in particular for an automated clutch or a automated transmission, comprising at least one electromotive Drive, a speed determination assigned to the at least one drive arrangement, a control device for applying a predetermined Voltage to the at least one drive, an arrangement for determining of a current flowing in the at least one drive based on the Speed and the voltage applied to the at least one drive, and an arrangement for determining a load state of the at least one drive based on the at least one determined Electricity.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:The invention will now be described with reference to the accompanying drawings described. It shows:

Fig. 1 eine Ansicht einer Stelleinrichtung, bei welcher die vorliegende Erfindung implementiert sein kann; Fig. 1 is a view of an adjusting device, to which the present invention may be implemented;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des in einem elektromoto rischen Antrieb fließenden Stroms von der angelegten Motor spannung und von der Drehzahl wiedergibt; Fig. 2 is a diagram showing the dependency of the current flowing in an electromotive drive from the applied motor voltage and the speed;

Fig. 3 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der Temperatur bzw. einer mit dieser in eindeutiger Weise in Zusammenhang stehenden Größe darstellt. Fig. 3 is a diagram showing the time course of the temperature or a variable associated with this in a unique manner.

Die Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Stelleinrichtung, durch welche im dargestellten Beispiel Schaltvorgänge in einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs vorgenommen werden können. Eine allgemein mit 12 bezeichnete Schaltwelle bildet ein Ausgangsglied der Stelleinrichtung 10 und wird, wie im Folgenden noch detailliert beschrieben, zur Durchführung von Gangschaltvorgängen linear in Richtung ihrer Längsmittellinie L und zur Drehbewegung um ihre Längsmittellinie angetrieben, wie durch Pfeile P1 und P2 dargestellt. Bei Durchführung der Verschiebebewegung in Richtung P1 bzw. der Drehbewegung in Richtung P2 können über einen an der Schaltwelle 12 vorgesehenen Vorsprung 14 die in einem Getriebe vor gesehenen Organe, welche zum Ein- bzw. zum Auslegen eines Ganges führen, angesteuert werden. Diese Organe können beispielsweise mit jeweiligen im Getriebe vorgesehenen Wellen bzw. darauf angeordneten Zahnrädern zusammenwirkende Synchronisiervorrichtungen sein. Durch das Bereitstellen derartiger Synchronisiervorrichtungen o. dgl. wird es der Schaltwelle 12 bzw. dem Vorsprung 14 ermöglicht, eine Bewegung entlang einer Bahn bzw. entlang Bahnen durchzuführen, die in der allgemein mit 16 bezeichneten Schaltkulisse erkennbar sind. Man erkennt hier, dass sogenannte Schaltgassen 18 zwischen jeweils zwei Gängen existieren, wobei bei Bewegung entlang einer Schaltgasse, beispielsweise vom ersten in den zweiten Gang oder umgekehrt, geschaltet werden kann. Ferner kann bei Positionierung der Schaltwelle 12 in einer Stellung, die einer Mitten stellung 20 der jeweiligen Schaltgassen 18 zugeordnet ist, nach Durch führung einer Drehbewegung eine Auswahl der verschiedenen Schaltgassen entlang einer Gassenwahllinie 22 vorgenommen werden. Das heißt, wenn beispielsweise der erste Gang eingelegt ist, dann befindet sich die Schaltwelle 12 bzw. der Vorsprung 14 in einer dem Punkt 24 in der Kulisse 16 zugeordneten Stellung. Aus dieser Stellung heraus kann die Schaltwelle 12 nur durch Linearbewegung in Richtung P1 bewegt werden. Eine Drehbewegung in dieser Positionierung, beispielsweise in Richtung zum dritten Gang hin, ist bei eingelegtem ersten Gang nicht möglich, das jeweilige Bewegungsspiel der zusammenwirkenden Glieder bei eingelegtem Gang außer Acht gelassen. Dies bedeutet also, dass bereits durch die Ausgestaltung eines Getriebes dafür gesorgt ist, dass die Schaltwelle 12 bzw. der Vorsprung 14 sich lediglich in einem Bewegungsmuster bewegen können, welches den Linien 18 bzw. 22 der Kulisse 16 entspricht. Fig. 1 shows a generally designated 10, setting device, through which switching operations can be performed in a manual gearbox of a motor vehicle in the example shown. A shift shaft, generally designated 12, forms an output member of the actuating device 10 and, as will be described in more detail below, is linearly driven in the direction of its longitudinal center line L for carrying out gearshift operations and for rotary movement about its longitudinal center line, as represented by arrows P1 and P2. When the displacement movement in direction P1 or the rotary movement in direction P2 is carried out, the organs seen in a transmission, which lead to the engagement or disengagement of a gear, can be controlled via a projection 14 provided on the selector shaft 12 . These organs can be, for example, synchronizing devices which interact with respective shafts provided in the transmission or gearwheels arranged thereon. The provision of such synchronizing devices or the like enables the selector shaft 12 or the projection 14 to carry out a movement along a path or paths which are recognizable in the shifting gate generally denoted by 16. It can be seen here that so-called shift gates 18 exist between two gears, wherein shifting along a shift gate allows shifting, for example from the first to the second gear or vice versa. Furthermore, when the selector shaft 12 is positioned in a position which is assigned to a central position 20 of the respective shift gates 18 , a selection of the different shift gates along a lane selection line 22 can be made after performing a rotary movement. This means that, for example, when the first gear is engaged, the selector shaft 12 or the projection 14 is in a position assigned to the point 24 in the link 16 . From this position, the control shaft 12 can only be moved in the direction P1 by linear movement. A rotational movement in this position, for example in the direction of the third gear, is not possible when the first gear is engaged, and the respective play of movement of the interacting links when the gear is engaged is disregarded. This means that the design of a gearbox already ensures that the selector shaft 12 or the projection 14 can only move in a movement pattern which corresponds to the lines 18 or 22 of the link 16 .

Zur Erlangung dieser Bewegung weist die Stelleinrichtung 10 einen ersten Stellantrieb 26 auf, welcher beispielsweise als Elektromotor ausgebildet ist. Dieser Elektromotor 26 treibt ein um eine Drehachse 28 drehbares Segmentzahnrad 30 an. An diesem Segmentzahnrad 30 ist zur Drehachse 28 exzentrisch ein Gelenkvorsprung 32 vorgesehen. An der Schaltwelle 12 ist ein weiterer Gelenkvorsprung 34 vorgesehen. Die beiden Gelenkvor sprünge 32, 34 sind durch eine Kopplungsstange 36 miteinander ver bunden, wobei in den beiden Endbereichen der Kopplungsstange 36 jeweilige Gelenkpfannen 38, 40 gebildet sind, die zusammen mit den Gelenkvorsprüngen 32, 34 dann kugelgelenkartige Verbindungen bereit stellen. Es sei hier darauf hingewiesen, dass auch jedwede andere gelenkige Verbindung der Kopplungsstange 36 mit der Schaltwelle 12 bzw. dem Segmentzahnrad 30 möglich ist.To achieve this movement, the actuating device 10 has a first actuator 26 , which is designed, for example, as an electric motor. This electric motor 26 drives a segment gearwheel 30 which is rotatable about an axis of rotation 28 . On this segment gear 30 an articulated projection 32 is provided eccentrically to the axis of rotation 28 . A further joint projection 34 is provided on the control shaft 12 . The two Gelenkvor cracks 32, 34 are ver each other by a coupling rod 36 connected, in the two end regions of the coupling rod 36 respective joint sockets 38, 40 are formed, which provide together with the pivot projections 32, 34 then ball joint-like connections. It should be pointed out here that any other articulated connection of the coupling rod 36 to the selector shaft 12 or the segment gearwheel 30 is also possible.

Die Positionierung der Kopplungsstange 36 ist derart, dass sie - bezogen auf ihre Längsmittellinie - einen Winkel β zur Schaltwelle 12 bzw. deren Längsmittellinie L aufweist, welcher Winkel β von 90° verschieden ist. Ferner erkennt man, dass durch das Bereitstellen des Kopplungsvorsprungs 34 die Kopplungsstange 36 an der Schaltwelle 12 zu deren Längsmittellinie L exzentrisch angreift. Bei Erregung des ersten Stellantriebs 26 bzw. des Elektromotors 26 wird durch die dabei erzeugte Dreh- bzw. Schwenkbe wegung des Segmentzahnrads 30 auch die Kopplungsstange 36 bewegt, wobei diese dann ziehend oder drückend am Kopplungsvorsprung 34 angreift. Durch die angesprochene exzentrische Zusammenwirkung des Kopplungsvorsprungs 34 mit der Kopplungsstange 36 und durch das Bereitstellen des von 90° verschiedenen Winkels β wird bei Erregung des Stellantriebs 26 auf die Schaltwelle 12 eine Kraft ausgeübt, die bei Komponentenzerlegung sowohl eine in der Richtung P1, also parallel zur Längsmittellinie L der Schaltwelle 12 gerichtete Komponente aufweist, als auch eine in Umfangsrichtung - bezogen auf die Längsmittellinie L - gerichtete Komponente aufweist. Der erste Stellantrieb bzw. Elektromotor 26 hat also im Wesentlichen die Funktion, bei entsprechender Ansteuerung durch eine nicht dargestellte Ansteuervorrichtung auf die Schaftwelle 12 eine Kraft auszuüben, durch welche diese in ihren Lagern 42, 44 sowohl zur Rotation als auch zur Linearverschiebung angetrieben werden kann.The positioning of the coupling rod 36 is such that it has an angle β with respect to its longitudinal center line to the selector shaft 12 or its longitudinal center line L, which angle β is different from 90 °. Furthermore, it can be seen that by providing the coupling projection 34, the coupling rod 36 acts eccentrically on the selector shaft 12 to its longitudinal center line L. When the first actuator 26 or the electric motor 26 is excited, the rotation or pivoting movement of the segment gearwheel 30 also causes the coupling rod 36 to be moved, which then engages the coupling projection 34 in a pulling or pushing manner. Due to the eccentric interaction of the coupling projection 34 with the coupling rod 36 and the provision of the angle β different from 90 °, when the actuator 26 is excited, a force is exerted on the selector shaft 12 which, when the components are disassembled, is one in the direction P1, that is to say parallel to the Longitudinal center line L of the control shaft 12 has component directed, as well as a component oriented in the circumferential direction - based on the longitudinal center line L -. The first actuator or electric motor 26 thus essentially has the function of exerting a force on the shaft shaft 12 , with appropriate activation by a control device (not shown), by means of which the shaft 42 , 44 can be driven both for rotation and for linear displacement.

Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 10 weist ferner einen zweiten Stellantrieb 46 auf, der im dargestellten Beispiel ebenfalls als Elektromotor ausgebildet ist. Die als Schneckenrad ausgebildete Ausgangswelle 48 des Elektromotors 46 kämmt mit einem Zahnrad 50 und bildet zusammen mit diesem ein selbsthemmendes Getriebe 52. Das Zahnrad 50, welches auch segmentartig ausgebildet sein kann, ist mit einer Hülse 54 fest verbunden, welche Hülse 54 wiederum zur Schaltwelle 2 konzentrisch und diese umgebend angeordnet ist. Die Hülse 54 und das Zahnrad 50 sind um die Längsmittellinie L der Schaltwelle 12 drehbar, in Richtung dieser Längs mittellinie L jedoch nicht bewegbar gehalten.The actuating device 10 according to the invention also has a second actuator 46 , which is also designed as an electric motor in the example shown. The output shaft 48 of the electric motor 46 , which is designed as a worm gear, meshes with a gear 50 and forms a self-locking gear 52 together with it. The gearwheel 50 , which can also be designed in the form of a segment, is fixedly connected to a sleeve 54 , which sleeve 54 is in turn arranged concentrically with the selector shaft 2 and surrounds it. The sleeve 54 and the gearwheel 50 can be rotated about the longitudinal center line L of the selector shaft 12 , but cannot be moved in the direction of this longitudinal center line L.

In dem im Bereich der Hülse 54 liegenden Längenabschnitt weist die Schaltwelle 12 eine Führungsbahn 56 auf, welche in der Figur oberhalb der Schaltwelle 12 noch einmal verdeutlicht dargestellt ist. An der Innenober fläche der Hülse 54 ist ein Führungsvorsprung 58 vorgesehen, welcher in die Führungsbahn 56 eingreift. Dieser Führungsvorsprung 58 bildet in Zusammenwirkung mit der Führungsbahn 56 letztendlich eine Zwangs führungsanordnung 60, die durch entsprechende Erregung des Elektro motors 46 und über das selbsthemmende Getriebe 52 betätigbar ist, so dass, wie im Folgenden noch detailliert beschrieben, je nach Stellung der Zwangsführungsanordnung 60 bzw. der Hülse 54 verschiedene Bewe gungen der Schaltwelle 12 bei Erregung des Elektromotors 26 erzwungen werden.In the longitudinal section lying in the area of the sleeve 54 , the selector shaft 12 has a guide track 56 , which is shown again clearly in the figure above the selector shaft 12 . On the inner surface of the sleeve 54 , a guide projection 58 is provided which engages in the guide track 56 . In cooperation with the guideway 56, this guide projection 58 ultimately forms a positive guide arrangement 60 , which can be actuated by appropriate excitation of the electric motor 46 and via the self-locking gear 52 , so that, as will be described in detail below, depending on the position of the positive guide arrangement 60 or the sleeve 54 various movements of the selector shaft 12 are forced upon excitation of the electric motor 26 .

Man erkennt, dass die Führungsbahn 56 grundsätzlich vier Eckpunkte 62, 64, 66, 68 aufweist. Ein Bahnabschnitt 70 verbindet die beiden Eckpunkte 62, 64, ein Bahnabschnitt 72 verbindet die Eckpunkte 64, 66 und ein Bahnabschnitt 74 verbindet die Eckpunkte 62, 68. Ein weiterer Bahn abschnitt 76 verbindet die Eckpunkte 68, 66. Man erkennt, dass die Bahnabschnitte 70, 72, 74 zwischen den jeweiligen Eckpunkten im Wesentlichen geradlinig verlaufen (die Krümmung der Oberfläche der Schaltwelle 12 außer Acht gelassen), wohingegen der Bahnabschnitt 76 abgewinkelt bzw. gekrümmt verläuft.It can be seen that the guideway 56 basically has four corner points 62 , 64 , 66 , 68 . A track section 70 connects the two corner points 62 , 64 , a track section 72 connects the corner points 64 , 66 and a track section 74 connects the corner points 62 , 68 . Another track section 76 connects the corner points 68 , 66 . It can be seen that the track sections 70 , 72 , 74 run essentially straight between the respective corner points (disregarding the curvature of the surface of the switching shaft 12 ), whereas the track section 76 runs angled or curved.

Je nach dem, welcher Schaltvorgang durchgeführt werden soll, wird durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 46 und die dadurch induzierte Drehung der Hülse 54 um die Längsmittellinie L der Schaltwelle 12 entweder der Bahnabschnitt 70 oder der Bahnabschnitt 76 zum Erzwingen einer definierten Stellbewegung der Schaltwelle 12 ausgewählt. Es sei hierzu beispielsweise angenommen, dass zunächst im Getriebe der erste Gang eingelegt ist. Bei eingelegtem ersten Gang befindet sich die Schaltwelle 12 bzw. der Vorsprung 14 in der in der Kulisse 16 mit 24 bezeichneten Positionierung. Das heißt, die Schaltwelle 12 ist in diesem Zustand in der Darstellung der Fig. 1 im größtmöglichen Ausmaß in der Richtung P1 nach links verschoben. In diesem Zustand befindet sich der Führungsvorsprung 58 im Bahnabschnitt 72. Soll nun ein Schaltvorgang vom ersten Gang zum zweiten Gang vorgenommen werden, so wird zunächst durch Ansteuerung des Elektromotors 46 die Hülse 54 gedreht, und zwar derart, dass der Führungsvorsprung 58 im Eckpunkt 64 der Führungsbahn 56 zu liegen kommt. Ist diese Positionierung erreicht, wird die Ansteuerung des Elektromotors 46 beendet, und aufgrund der Selbst hemmungswirkung des Getriebes 52 ist dafür gesorgt, dass zunächst keine externen Kräfte zu einer Verdrehung der Hülse 54 und somit einer Verlagerung des Führungsvorsprungs 58 führen können. Nachfolgend wird dann der Elektromotor 26 angesteuert, so dass durch entsprechende Kraftübertragung vermittels der Kopplungsstange 36 nunmehr die Schalt welle 12 in der Darstellung nach rechts bewegt wird, so dass letztendlich eine der Schaltgasse 18 zugeordnete Verschiebebewegung der Schaltwelle 12 bzw. des Vorsprungs 14 erzwungen wird. Eine Drehbewegung wird zum einen durch die bereits angesprochene Wirkung der verschiedenen Getriebekomponenten und die dadurch erzeugte Kulisse 16 verhindert, und wird des Weiteren durch den im Bahnabschnitt 70 sich bewegenden Führungsvorsprung 58 verhindert. Dies ist insbesondere auch bei Erreichung der Neutralstellung 20 von Bedeutung, da in dieser Neutralstellung eine seitliche Ausweichbewegung, d. h. Drehung der Schaltwelle 12 durch die verschiedenen Getriebekomponenten grundsätzlich nicht verhindert wäre. Der Elektromotor 26 wird solange angesteuert, bis letztendlich der Führungsvorsprung 58 den Eckpunkt 62 erreicht hat und dabei auch der zweite Gang eingelegt worden ist. Aufgrund der selbsthemmenden Wirkung des Getriebes 52 könnte grundsätzlich insbesondere auch beim Durchlaufen der Neutralstellungen 20 keine externe Krafteinwirkung auf die Schaltwelle 12, insbesondere erzeugt durch das windeschiefe Angreifen der Kopplungs stange 36 an der Schaltwelle 12, zu einer ungewünschten Verdrehung der Hülse 54 und somit des Führungsvorsprungs 58 führen. Dies bedeutet, durch die selbsthemmende Wirkung des Getriebes 52 ist zunächst sichergestellt, dass die Zwangsführungsanordnung 60 dann, wenn sie einmal in eine bestimmte Zwangsführungsstellung gebracht worden ist, in dieser Stellung verbleibt und somit eine definierte Stellbewegung der Schaltwelle 12 auch dann erzwingt, wenn die aus der Getriebekonstruktion sich ergebende Kulisse 16 keine Führungsfunktion übernehmen kann.Is to be performed depending on which shifting operation is selected by appropriate control of the electric motor 46 and the induced thereby rotation of the sleeve 54 about the longitudinal centerline L of the shift shaft 12, either the path portion 70 or the track portion 76 to force a defined adjusting movement of the switching shaft 12th For example, assume that first gear is engaged in the transmission. When the first gear is engaged, the selector shaft 12 or the projection 14 is in the position designated by 24 in the link 16 . That is, in this state, the selector shaft 12 in the illustration in FIG. 1 is shifted to the left as far as possible in the direction P1. In this state, the guide projection 58 is located in the track section 72 . If a shift is now to be carried out from the first gear to the second gear, the sleeve 54 is first rotated by actuating the electric motor 46 , in such a way that the guide projection 58 comes to rest in the corner point 64 of the guideway 56 . If this positioning is reached, the control of the electric motor 46 is ended, and due to the self-locking effect of the gear 52 , it is ensured that initially no external forces can lead to a rotation of the sleeve 54 and thus a displacement of the guide projection 58 . Subsequently, the electric motor 26 is then controlled, so that the shift shaft 12 is now moved to the right in the illustration by means of corresponding power transmission by means of the coupling rod 36 , so that ultimately a shift movement of the shift shaft 12 or the projection 14 assigned to the shift gate 18 is forced. A rotational movement is prevented on the one hand by the already mentioned effect of the various gear components and the link 16 generated thereby, and is further prevented by the guide projection 58 moving in the path section 70 . This is particularly important when the neutral position 20 is reached , since in this neutral position a lateral evasive movement, ie rotation of the selector shaft 12 by the various gear components, would in principle not be prevented. The electric motor 26 is actuated until the guide projection 58 has finally reached the corner point 62 and the second gear has also been engaged. Due to the self-locking effect of the gear 52 , in principle, especially when passing through the neutral positions 20, no external force could be exerted on the selector shaft 12 , in particular generated by the skewed engagement of the coupling rod 36 on the selector shaft 12 , to an undesired rotation of the sleeve 54 and thus of the guide projection 58 lead. This means that the self-locking effect of the gear 52 initially ensures that the positive guidance arrangement 60 , once it has been brought into a certain positive guidance position, remains in this position and thus forces a defined actuating movement of the selector shaft 12 even when it is off the resulting construction 16 backdrop 16 can not take on a management function.

Soll nun weiter vom zweiten in den dritten Gang geschaltet werden, so wird durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 46 die Hülse 54 derart gedreht, dass der Führungsvorsprung 58 nunmehr in dem Eckpunkt 68 zu liegen kommt. Daraufhin kann durch Ansteuerung des Elektromotors 26 eine Kraft auf die Schaltwelle 12 ausgeübt werden, so dass diese zunächst derart bewegt wird, dass letztendlich eine Bewegung entlang der Schalt gasse 18 erhalten wird. Ist die Neutralstellung 20 erreicht, so wird durch den abgekrümmten Verlauf des Bahnabschnitts 76 nunmehr eine Linearver schiebung der Schaltwelle 12 verhindert und die durch den Stellantrieb 26 erzeugte Betätigungskraft, welche auch eine Komponente in Umfangs richtung aufweist, wird nunmehr in eine Drehbewegung der Schaltwelle 12 umgesetzt. Bei Erreichung der Neutralstellung 20 zwischen den Gängen 3 und 4 der Schaltkulisse 16 wird wiederum eine Umlenkung der Betätigungs kraft in derartiger Weise erzwungen, dass wieder eine Verschiebebewegung der Schaltwelle 12 erzwungen wird, so dass der Führungsvorsprung 58 sich zum Eckpunkt 66 hin bewegt. Bei Erreichen des Eckpunkts 66 ist dann auch der dritte Gang eingelegt. Beim Zurückschalten vom dritten in den zweiten Gang wird in umgekehrter Richtung der Bahnabschnitt 76 durchlaufen, so dass der Führungsvorsprung 58 sich vom Eckpunkt 66 zum Eckpunkt 68 bewegt. Soll vom dritten in den vierten Gang geschaltet werden, so wird zunächst durch erneute Ansteuerung des Elektromotors 46 die Hülse 54 wieder gedreht, so dass der Führungsvorsprung 58 sich vom Eckpunkt 66 entlang des Bahnabschnitts 72 zum Eckpunkt 64 bewegt. Eine darauf folgende Erregung des Elektromotors 26 führt dazu, dass der Führungsvor sprung 58 sich wieder entlang des Bahnabschnitts 70 bewegt, so dass hier wieder eine reine Linearbewegung erzwungen wird. Der Schaltvorgang vom vierten in den fünften Gang entspricht letztendlich dem Schaltvorgang vom zweiten in den dritten Gang. Soll beispielsweise vom zweiten in den vierten Gang oder vom ersten in den dritten oder in den fünften Gang geschaltet werden, so wird zunächst der Elektromotor 46 derart angetrieben, dass der Führungsvorsprung 58 im Bahnabschnitt 70 entweder im Eckpunkt 62 oder im Eckpunkt 64 liegt. Daraufhin wird durch Erregung des Elektromotors 26 die Schaltwelle 12 derart weit verschoben, dass der Führungsvorsprung 58 etwa in der Längenmitte des Bahnabschnitts 70 zu liegen kommt. Dies entspricht der Neutralstellung 20 in der Kulisse 16. Daraufhin wird dann bei nicht erregtem Elektromotor 26 der Elektromotor 46 zur Drehung ange trieben und durch die Hülse 54 und den Führungsvorsprung 58 die Schaltwelle 12 zur Drehung angetrieben. Je nach dem, ob in die nächste oder in die übernächste Schaltgasse gestellt werden soll, wird der Elektro motor 46 für ein vorbestimmtes Zeitintervall zur Erzeugung einer ent sprechend großen Drehbewegung angesteuert. Ist dann die gewünschte Schaltgasse erreicht, wird durch erneute Ansteuerung des Elektromotors 26 die Schaltwelle 12 durch Zusammenwirkung des Führungsvorsprungs 58 mit dem Bahnabschnitt 70 wieder linear verschoben, und zwar entweder derart, dass der Führungsvorsprung 58 sich dem Eckpunkt 62 oder dem Eckpunkt 64 annähert.If it is now to be shifted further from second to third gear, the sleeve 54 is rotated by appropriate control of the electric motor 46 such that the guide projection 58 now comes to rest in the corner point 68 . Thereupon, by actuating the electric motor 26, a force can be exerted on the selector shaft 12 , so that it is initially moved in such a way that ultimately movement along the selector gate 18 is obtained. If the neutral position 20 is reached, a curved displacement of the control shaft 12 is now prevented by the curved course of the track section 76 and the actuating force generated by the actuator 26 , which also has a component in the circumferential direction, is now converted into a rotary movement of the control shaft 12 , When the neutral position 20 between the gears 3 and 4 of the shifting gate 16 is reached, a deflection of the actuating force is in turn forced in such a way that a displacement movement of the shift shaft 12 is forced again, so that the guide projection 58 moves to the corner point 66 . When corner 66 is reached, third gear is then engaged. When shifting down from third to second gear, path section 76 is run through in the opposite direction, so that guide projection 58 moves from corner point 66 to corner point 68 . If shifting from third to fourth gear is desired, sleeve 54 is first rotated again by actuating electric motor 46 again, so that guide projection 58 moves from corner point 66 along path section 72 to corner point 64 . A subsequent excitation of the electric motor 26 leads to the guide projection 58 again moving along the path section 70 , so that a pure linear movement is again forced here. The shift from fourth to fifth gear ultimately corresponds to the shift from second to third gear. If, for example, you want to shift from second to fourth gear or from first to third or fifth gear, the electric motor 46 is first driven in such a way that the guide projection 58 in the track section 70 lies either in the corner point 62 or in the corner point 64 . Thereupon, by excitation of the electric motor 26, the selector shaft 12 is displaced to such an extent that the guide projection 58 comes to lie approximately in the middle of the length of the track section 70 . This corresponds to the neutral position 20 in the backdrop 16 . Then, when the electric motor 26 is not energized, the electric motor 46 is driven to rotate and the switching shaft 12 is driven to rotate by the sleeve 54 and the guide projection 58 . Depending on whether to be placed in the next or in the next but one shift gate, the electric motor 46 is driven for a predetermined time interval to generate a correspondingly large rotary movement. If the desired shift gate is then reached, by actuating the electric motor 26 again, the shift shaft 12 is linearly displaced again by the interaction of the guide projection 58 with the track section 70 , either in such a way that the guide projection 58 approaches the corner point 62 or the corner point 64 .

In der vorangehend beschriebenen Art und Weise lassen sich letztendlich alle im Muster der Kulisse 16 vorhandenen Gänge einlegen, insbesondere auch der Rückwärtsgang, wobei durch entsprechende Blockiermaßnahmen dafür gesorgt ist oder sein sollte, dass das Einlegen des Rückwärtsgangs nur dann möglich ist, wenn zuvor der erste Gang eingelegt war.In the manner described above, all gears present in the pattern of the backdrop 16 can ultimately be engaged, in particular also the reverse gear, with appropriate blocking measures being taken or should ensure that engagement of the reverse gear is only possible if the first gear has been used beforehand Gear was engaged.

Es sei darauf hingewiesen, dass an der dargestellten Ausgestaltung der Stelleinrichtung 10 selbstverständlich verschiedene Variationen vor genommen werden können. So kann beispielsweise die Abfolge der Gänge in der Schaltkulisse 16 anders sein und es kann die Konfiguration der Führungsbahn 56, insbesondere auch die Ausgestaltung des gekrümmt verlaufenden Bahnabschnitts 76 anders sein, beispielsweise mit ge schwungenem Profil.It should be pointed out that, of course, various variations can be made to the embodiment of the actuating device 10 shown . For example, the sequence of gears in the shifting gate 16 can be different and the configuration of the guide track 56 , in particular also the configuration of the curved track section 76, can be different, for example with a curved profile.

Ferner kann selbstverständlich auch die Linearbewegung zur Gassenwahl und die Drehbewegung zum Aus- bzw. Einlegen eines Ganges genutzt werden.Furthermore, the linear movement to select the alley can of course also be used and the rotary movement is used to put a gear in or out become.

Die Stelleinrichtung 10, wie sie vorangehend beschrieben wurde, kann beispielsweise Anwendung finden bei Antriebssystemen, bei welchen auch eine in der Figur schematisch dargestellt und allgemein mit 100 bezeichnete Kupplungsanordnung automatisiert betrieben wird. Diese Kupplungsanord nung 100 dient zur Herstellung einer Drehmomentübertragungsverbindung zwischen einer Kurbelwelle 102 eines Antriebsaggregats und einer Getriebeeingangswelle 104. Mit der Kurbelwelle 102 kann ein Schwungrad 106 drehfest verbunden sein, und an diesem Schwungrad 106 ist ein mit 108 bezeichnetes Gehäuse der Kupplungsanordnung vorgesehen. In diesem Gehäuse liegt eine mit der Getriebeeingangswelle 104 drehfest gekoppelte Kupplungsscheibe. Eine Anpressplatte 112 ist vermittels eines Kraft speichers 114 gegen die Kupplungsscheibe 110 pressbar, so dass im eingekuppelten Zustand die Kupplungsscheibe 110 zwischen der Anpress platte 112 und dem Schwungrad 106 festgeklemmt ist. Dieser Kupplungs anordnung 100 ist ferner eine Ausrückeranordnung 116 zugeordnet, welche über ein schematisch dargestelltes Stellglied 118 zur Durchführung von Aus- und Einrückvorgängen betrieben werden kann. Das Stellglied bzw. Stelleinrichtung 118 umfasst vorzugsweise wiederum einen elektromoto rischen Antrieb 119.The actuating device 10 , as described above, can be used, for example, in drive systems in which a clutch arrangement, which is shown schematically in the figure and generally designated 100, is operated automatically. This clutch arrangement 100 serves to establish a torque transmission connection between a crankshaft 102 of a drive unit and a transmission input shaft 104 . A flywheel 106 can be connected in a rotationally fixed manner to the crankshaft 102 , and a housing of the clutch arrangement, designated 108, is provided on this flywheel 106 . In this housing there is a clutch disc which is coupled to the transmission input shaft 104 in a rotationally fixed manner. A pressure plate 112 can be pressed by means of a force accumulator 114 against the clutch disc 110 , so that the clutch disc 110 is clamped between the pressure plate 112 and the flywheel 106 in the coupled state. This clutch arrangement 100 is also assigned a release arrangement 116 , which can be operated via a schematically illustrated actuator 118 for performing disengagement and engagement processes. The actuator or actuating device 118 preferably in turn comprises an electromotive drive 119 .

Den verschiedenen vorangehend angesprochenen elektromotorischen Antrieben, welche im allgemeinen als Gleichstrom-Elektromotoren ausgebil det sind, sind jeweils Drehzahlsensoren 80, 82, 120 zugeordnet. Diese können als Inkrementgeber ausgebildet sein, so dass dann durch Abzählen der einzelnen Inkremente bzw. Impulse auf die Drehzahl der verschiedenen Antriebe geschlossen werden kann. Wie durch Pfeile P_E angedeutet, geben diese Drehzahlsensoren 80, 82, 120 ihre Erfassungssignale in eine allgemein mit 84 bezeichnete Ansteuervorrichtung ein. Beruhend unter anderem auf diesen Drehzahlsignalen und selbstverständlich auch weiteren den Betrieb eines Gesamtsystems charakterisierenden und beispielsweise Auskuppelvor gänge oder Schaltvorgänge anfordernden Signalen gibt die Ansteuervor richtung 84, wie durch Pfeile P_A angedeutet, entsprechende Signale an die verschiedenen Antriebe ab, beispielsweise auch in Form einer an die jeweiligen Antriebe angelegten Spannung. Je nach dem, wie schnell oder wie weit ein derartiger Antrieb betrieben werden soll, kann die Dauer der angelegten Spannung bzw. die Höhe der Spannung bzw. die Impulsbreite bei pulsbreitenmodulierter Spannung variiert werden.The various previously mentioned electromotive drives, which are generally designed as direct current electric motors, are each assigned speed sensors 80 , 82 , 120 . These can be designed as increment encoders, so that the speed of the various drives can then be determined by counting the individual increments or pulses. As indicated by arrows P _E , these speed sensors 80 , 82 , 120 enter their detection signals into a control device, generally designated 84. Based, among other things, on these speed signals and, of course, also on other signals that characterize the operation of an overall system and, for example, request clutch operations or switching operations, the control device 84 , as indicated by arrows P _A , emits corresponding signals to the various drives, for example also in the form of a the respective drives applied voltage. Depending on how fast or how far such a drive is to be operated, the duration of the voltage applied or the level of the voltage or the pulse width can be varied in the case of pulse-width-modulated voltage.

Da derartige Stelleinrichtungen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, im allgemeinen im Bereich des Antriebsaggregats positioniert sind, ist grundsätzlich davon auszugehen, dass sie in einer Umgebung erhöhter Temperatur arbeiten. Auch beim Betrieb bzw. Erregen der verschiedenen Antriebe durch Anlegen einer Spannung an diese wird elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt, so dass insbesondere dann, wenn das Gesamtsystem bei hohen Außentemperaturen und beispielsweise hoher Belastung betrieben wird, auch im Bereich der verschiedenen Antriebe der Stelleinrichtung bzw. Stelleinrichtungen die Gefahr einer Überlastung durch Überhitzung erzeugt wird. Since such adjusting devices, as shown in FIG. 1, are generally positioned in the area of the drive unit, it can generally be assumed that they work in an environment of elevated temperature. Even when the various drives are operated or excited by applying a voltage to them, electrical energy is converted into thermal energy, so that especially when the overall system is operated at high outside temperatures and, for example, high loads, also in the area of the various drives of the actuating device or Actuators the risk of overload due to overheating is generated.

Die vorliegende Erfindung sieht Maßnahmen vor, mit welchen zunächst erkannt werden kann, ob ein derartiger Antrieb in einem Zustand betrieben wird, welcher grundsätzlich als Überlastungszustand zu betrachten ist, und sieht des Weiteren Maßnahmen vor, die dann, wenn auf Vorliegen eines derartigen Überlastungszustands geschlossen wird, eine Entlastung bieten können.The present invention provides measures with which initially can be recognized whether such a drive is operated in a state which is basically to be regarded as an overload condition, and also provides for measures to be taken if a such an overload condition is closed, provide relief can.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zumindest für einen der Antriebe, vorzugsweise jedoch für jeden der Antriebe, beruhend auf der Ausgabe des jeweils zugeordneten Drehzahlsensors für ein vorbestimmtes Zeitintervall, beispielsweise ein Zeitintervall im Bereich von 10 ms, eine gemittelte Drehzahl bestimmt. Dies kann beispielsweise in der Ansteuervorrichtung 84 erfolgen. Ebenso wird für ein vorbestimmtes Zeitintervall, beispielsweise das gleiche 10 ms-Zeitintervall, die gemittelte Spannung ermittelt, welche an den jeweiligen Antrieb angelegt worden ist. Für den beobachteten Antrieb ist nun ein Parameterpaar, umfassend eine gemittelte Drehzahl und umfassend eine gemittelte angelegte Spannung für ein bestimmtes vergleichsweise kurzes Zeitintervall bekannt.According to the present invention, an averaged speed is determined for at least one of the drives, but preferably for each of the drives, based on the output of the respectively assigned speed sensor for a predetermined time interval, for example a time interval in the range of 10 ms. This can take place, for example, in the control device 84 . Likewise, for a predetermined time interval, for example the same 10 ms time interval, the averaged voltage which has been applied to the respective drive is determined. For the observed drive, a pair of parameters is now known, comprising an averaged rotational speed and comprising an averaged applied voltage for a specific, comparatively short time interval.

Derartige Gleichstromelektromotoren weisen im allgemeinen einen definierten Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung, der Drehzahl und dem dann in dem Motor bzw. den Motorwicklungen fließenden elektrischen Strom auf. Ein derartiger Zusammenhjang ist beispielsweise in Fig. 2 dargestellt. Man erkennt, dass für eine vorgegebene Drehzahl mit zunehmender Spannung auch der fließende Strom zunimmt. Des Weiteren erkennt man, dass für einen vorbestimmten Spannungswert mit zunehmen der Drehzahl der Stromfluss abnimmt. In der Darstellung der Fig. 2 repräsentiert die oberste Kurve den bei einer Drehzahl von 0 Umdrehungen pro Minute vorhandenen Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung und dem fließenden Strom, und die darauf nach unten hin folgenden Kurven stellen einen sukzessiven Anstieg der Drehzahl dar. Der Grund für die mit zunehmender Drehzahl bei gleicher Spannung abnehmende Stromstärke ist die im Elektromotor selbst auftretende Gegeninduktion.Such direct current electric motors generally have a defined relationship between the applied voltage, the speed and the electrical current then flowing in the motor or the motor windings. Such a connection is shown, for example, in FIG. 2. It can be seen that for a given speed, the flowing current also increases with increasing voltage. Furthermore, it can be seen that for a predetermined voltage value, the current flow decreases with increasing speed. In the illustration in FIG. 2, the uppermost curve represents the relationship between the applied voltage and the flowing current at a speed of 0 revolutions per minute, and the curves that follow downward represent a successive increase in the speed. The reason for the current intensity that decreases with increasing speed at the same voltage is the mutual induction that occurs in the electric motor itself.

Ist nun einmal das Wertepaar angelegte Spannung und Drehzahl eines derartigen elektromotorischen Antriebs bekannt, so kann aus dem in der Fig. 2 dargestellten Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung, der Drehzahl und dem fließenden Strom für einen derartigen Antrieb der während des betrachteten Intervalls, über welches sowohl die Drehzahl als auch die Spannung gemittelt worden ist, fließende Strom ermittelt werden, ohne hierfür einen separaten Stromsensor zu benötigen.Is now once the pair of values applied voltage and speed of such an electric motor drive is known, may be made of the example shown in FIG. 2, relationship between the applied voltage, the speed and the flowing current for such a drive of the observed during the interval over which both the speed as well as the voltage has been averaged, flowing current can be determined without the need for a separate current sensor.

Der in Fig. 2 dargestellte Zusammenhang kann beispielsweise für einen bestimmten Antrieb oder einen bestimmten Typ eines Antriebs im Vorfeld bereits im Labor ermittelt werden und dann in der Ansteuervorrichtung 84 in einem Speicher z. B. nach Art eines Kennfeldes abgelegt werden, so dass während der Überwachung des Antriebs durch die Ansteuervorrichtung 84 nach Ermittlung des angesprochenen Wertepaares aus Drehzahl und angelegter Spannung durch Zugriff auf einen derartigen Zusammenhang sofort ein jeweiliger Stromwert ermittelt werden kann.The relationship shown in FIG. 2 can, for example, already be determined in advance for a specific drive or a specific type of drive in the laboratory and then in the control device 84 in a memory, for. B. stored in the manner of a map, so that while monitoring the drive by the control device 84 after determining the addressed pair of values from speed and applied voltage by accessing such a relationship, a respective current value can be determined immediately.

Bei derartigen Stelleinrichtungen mit ihren verschiedenen Antrieben ist es weiterhin bekannt bzw. kann im Laborversuch oder durch theoretische Berechnungsmethoden ermittelt werden, wie ein im Antrieb fließender elektrischer Strom über eine bestimmte Zeitdauer hinweg zur Erwärmung beiträgt, d. h. in welchem Ausmaß die dem elektromotorischen Antrieb zugeführte elektrische Energie in Wärmeenergie umgesetzt wird. In entsprechender Art und Weise kann für ein bestimmtes Antriebssystem an sich mit dem vorhandenen Umfeld, welches beispielsweise das Antriebs aggregat, das Getriebe usw. umfasst, ermittelt werden, in welchem Ausmaß Wärmeenergie von dem elektromotorischen Antrieb abgegeben wird, beispielsweise durch Wärmeabstrahlung oder Wärmekonvektion. Es besteht also für jeden Zeitpunkt oder jedes Zeitintervall eine Gesamtgröße der Erwärmung oder Abkühlung eines derartigen Antriebs, welche sich zusammensetzt aus der in diesem Zeitintervall zugeführten Wärme sowie der in diesem Zeitintervall abgeführten Wärme. Die zugeführte Wärme wird in erster Linie abhängen von der Größe des im Antrieb fließenden Stroms, die abgeführte Wärme wird in erster Linie abhängen von der Temperatur differenz zwischen dem Antrieb und der Umgebung sowie von den konstruktiven Gegebenheiten. Diese Parameter lassen sich beispielsweise im Laborversuch für ein bestimmtes Antriebssystem ermitteln, so dass beispielsweise für einen bestimmten elektromotorischen Antrieb in einem bestimmten Gesamtantriebssystem ermittelt werden kann, dass bei einem bestimmten im elektromotorischen Antrieb fließenden elektrischen Strom und ggf. bei vorbestimmter Umgebungstemperatur bzw. Temperatur des elektromotorischen Antriebs selbst Wärmeenergie in einem bestimmten Ausmaß zugeführt bzw. in einem bestimmten Ausmaß abgeführt wird und sich somit eine bestimmte Temperatur des elektromotorischen Antriebs einstellen wird. Dies bedeutet letztendlich, dass beruhend auf den im Laborversuch oder in theoretischer Simulation zuvor ermittelten Parametern und beruhend auf dem im tatsächlichen Betrieb ermittelten elektrischen Strom eine Größe berechnet werden kann, die mit der Temperatur des elektromotorischen Antriebs in klarem Zusammenhang steht bzw. diese Temperatur selbst wiedergibt. Dabei kann beispielsweise auch derart vorgegangen werden, dass die Wärmeentwicklung in der Vergangenheit derart berücksichtigt wird, dass die anhand in der Vergangenheit ermittelter Stromwerte ebenfalls ermittelten Werte der Wärmeenergiezufuhr bzw. der Wärmeenergieabfuhr mit zur Vergangenheit hin geringerer Gewichtung berücksichtigt werden, wenn für einen bestimmten Zeitpunkt die mit der Temperatur in eindeutigem Zusammenhang stehende Größe ermittelt werden soll.It is with such actuators with their various drives still known or can be in laboratory tests or by theoretical Calculation methods are determined, such as one flowing in the drive electrical current for a certain period of time for heating contributes, d. H. to what extent the electric motor drive supplied electrical energy is converted into thermal energy. In the corresponding way can for a particular drive system deal with the existing environment, for example the drive aggregate, which includes gears, etc., to what extent Thermal energy is emitted by the electric motor drive, for example, by heat radiation or heat convection. It exists a total size for each point in time or time interval Heating or cooling of such a drive, which is composed of the heat supplied in this time interval as well the heat dissipated in this time interval. The heat supplied is primarily depend on the size of the current flowing in the drive, the heat dissipated will primarily depend on the temperature difference between the drive and the environment as well as from the constructive conditions. These parameters can be, for example in a laboratory test for a specific drive system so that for example for a specific electromotive drive in one certain overall drive system can be determined that at a certain electrical current flowing in the electric motor drive and if necessary at a predetermined ambient temperature or temperature of the electromotive drive itself thermal energy in a particular Extent is supplied or discharged to a certain extent and thus a certain temperature of the electric motor drive will set. Ultimately, this means that based on the im Laboratory test or parameters previously determined in theoretical simulation and based on the electrical determined during actual operation A quantity can be calculated that corresponds to the temperature of the current electric motor drive is clearly related or this Temperature itself. In this case, for example be proceeded that heat generation in the past is taken into account in such a way that the one determined in the past Current values also determined values of the heat energy supply or Heat energy dissipation with less weight towards the past are taken into account if for a certain time the Temperature determined in a clearly related size shall be.

Im Folgenden wird diese erfindungsgemäße Vorgehensweise in Verbindung mit der Fig. 3 erläutert. This procedure according to the invention is explained below in connection with FIG. 3.

In der Fig. 3 bezeichnen Zeitpunkte t₁, t₂, . . . t₈ jeweilige Zeitpunkte, zu welchen die Temperatur des elektromotorischen Antriebs bzw. die damit in Verbindung stehende Größe ermittelt wird. Es werden beispielsweise also zum Zeitpunkt t₁ beruhend auf dem Intervall I vor diesem Zeitpunkt t₁, das eine Invervalllänge von 10 ms aufweisen kann, der mittlere Wert der Drehzahl, sowie der mittlere Wert der angelegten Spannung ermittelt, so dass für den Zeitpunkt t₁ letztendlich unter Berücksichtigung des Intervalls I vor t₁ so wie vorangehend beschrieben der Motorstrom bestimmt werden kann. Entsprechendes trifft für die Zeitpunkte t₂, t₃ usw. zu. Zu jedem dieser Zeitpunkte kann beispielsweise dann auch eine größere Anzahl der in der Vergangenheitermittelten Stromwerte bzw. zugeordneten Temperaturwerte berücksichtigt werden, um zum jeweiligen Zeitpunkt auf die vorherrschende Temperatur schließen zu können. Beispielsweise kann also zum Zeitpunkt t₄, um dort die Temperatur bzw. die dort in eindeutiger Weise damit verkoppelte Größe zu ermitteln, jeweils auch der Temperatur- oder Stromwert der Zeitpunkte t₃, t₂, t₁ usw. berücksichtigt werden, wobei weiter zurückliegende Erfassungswerte mit immer geringerer Gewichtung beitragen werden.In FIG. 3, times t ₁ , t ₂ ,. , , t ₈ respective times at which the temperature of the electromotive drive or the variable associated therewith is determined. For example, at time t ₁ , the average value of the rotational speed and the average value of the applied voltage are determined based on the interval I before this time t ₁ , which may have an interval length of 10 ms, so that for time t ₁ ultimately taking into account the interval I before t ₁ as described above, the motor current can be determined. The same applies to the times t ₂ , t ₃ , etc. At each of these times, for example, a larger number of the current values or assigned temperature values determined in the past can also be taken into account in order to be able to infer the prevailing temperature at the respective time. For example, at time t ₄ , in order to determine the temperature there or the quantity coupled there in a unique manner, the temperature or current value of the times t ₃ , t ₂ , t ₁ etc. can also be taken into account, further back Record values with less and less weight will contribute.

Durch die periodische Ermittlung der Temperatur wird letztendlich eine einhüllende Kurve K abschnittsweise oder punktweise erhalten, und die einzelnen Erfassungswerte bzw. Ermittlungswerte zu den verschiedenen Zeitpunkten werden mit verschiedenen Schwellenwerten verglichen. So wird beispielsweise angenommen, dass bis zum Zeitpunkt t₃ die Temperatur noch so gering war, dass ein unbeeinträchtigter Betrieb des überwachten elektromotorischen Antriebs vorausgesetzt werden kann. Auch zum Zeitpunkt t₄ sei angenommen, dass die Temperatur noch unkritisch ist und keine übermäßige Belastung des Antriebs bedeutet. Der im Zeitpunkt t₅ ermittelte Wert der Temperatur liegt jedoch über einer ersten Schwelle S1. Dieses Vergleichsergebnis zeigt also an, dass nunmehr ein derartiger Belastungszustand des elektromotorischen Antriebs vorliegt, dass ein einwandfreies und fehlerfreies Funktionieren desselben nicht mehr gewährleistet werden kann. Wird erkannt, dass eine derartige erste Schwelle S1 überschritten worden ist, so können Sicherungsmaßnahmen ergriffen werden. Diese können beispielsweise darin liegen, dass der elektromotorische Antrieb, der in Überwachung gehalten ist, vollständig abgeschaltet wird und eine weitere Erregung desselben nicht zugelassen ist. Dies ist jedoch häufig bedingt durch den Einsatzzweck nicht akzeptierbar, beispielsweise bei Kupplungen oder Schaltgetrieben. Hier kann zur Entlastung eines derartigen Antriebs auch dazu übergegangen werden, die Anzahl der Schaltvorgänge auf ein mindest erforderliches Maß zu redu zieren, d. h. beispielsweise die Schaltkennlinien derart zu verschieben, dass im normalen Fahrbereich nur noch eine geringe Anzahl an Schaltvorgängen, welche dann selbstverständlich eine ebenso geringe Anzahl an Kuppelvor gängen bedeutet, vorgesehen ist. Durch diese geringere Belastung des elektromotorischen Antriebs und die damit einhergehende geringere Wärmeenergiezufuhr bzw. -erzeugung in diesem, wird eine Abkühlung stattfinden, mit der Folge, dass zunächst die Schwelle S1 wieder unter schritten wird und dann auch eine zweite Schwelle S2 unterschritten wird. Die zweite Schwelle S2 entspricht einem geringeren Belastungs- oder Temperaturwert und hat letztendlich die Funktion, zu häufige Umschaltvor gänge zwischen einem überlasteten und einem normalen Betriebszustand zu vermeiden, d. h. eine Hysterese im Entscheidungsvorgang bereitzustellen. Zum Zeitpunkt t₇ wird also erkannt werden, dass die zweite Schwelle S2 nunmehr unterschritten worden ist. Das Antriebssystem bzw. der elektro motorische Antrieb, dessen Betrieb vorher als kritisch beurteilt worden ist, kann nunmehr wieder in einen normalen Betriebszustand gebracht werden.The periodic determination of the temperature ultimately results in an envelope curve K in sections or in points, and the individual detection values or determination values at the different times are compared with different threshold values. For example, it is assumed that by the time t ₃ the temperature was still so low that an unimpaired operation of the monitored electromotive drive can be assumed. Also at time t _{4 it} is assumed that the temperature is still not critical and does not mean an excessive load on the drive. However, the temperature value determined at time t ₅ lies above a first threshold S1. This comparison result thus indicates that the electromotive drive is now in such a loaded state that it can no longer be guaranteed to function properly and without errors. If it is recognized that such a first threshold S1 has been exceeded, security measures can be taken. These can be, for example, that the electric motor drive, which is being monitored, is completely switched off and further excitation of the same is not permitted. However, this is often not acceptable due to the intended use, for example in clutches or gearboxes. In order to relieve such a drive, it is also possible to reduce the number of switching operations to a minimum required, that is to say, for example, to shift the shifting characteristics in such a way that only a small number of switching operations are carried out in the normal driving range, which of course then also includes a shift low number of Kuppelvor means means is provided. As a result of this lower load on the electric motor drive and the associated lower heat energy supply or generation in the latter, cooling will take place, with the result that the threshold S1 is again undershot and then a second threshold S2 is also undershot. The second threshold S2 corresponds to a lower load or temperature value and ultimately has the function of avoiding too frequent switching operations between an overloaded and a normal operating state, ie providing a hysteresis in the decision-making process. At time t ₇ it will be recognized that the second threshold S2 has now been fallen below. The drive system or the electric motor drive, the operation of which has previously been assessed as critical, can now be brought back to a normal operating state.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht in einfacher Art und Weise durch Miteinbeziehung von Parametern, die in derartigen Systemen ohnehin vorliegen oder in einfacher Weise ermittelt werden können, unter Berück sichtigung der physikalischen Gegebenheiten im Umfeld, d. h. insbesondere auch des Wärmeabgabevermögens, die Ermittlung einer Größe, die der Temperatur eines derartigen Antriebs entspricht bzw. mit dieser in eindeutigem Zusammenhang steht, so dass letztendlich in eindeutiger Weise auch auf den Belastungszustand des überwachten elektromotorischen Antriebs geschlossen werden kann. Zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. das Bereitstellen eines Temperatursensors oder das Bereitstellen eines Strom sensors sind nicht erforderlich.The present invention enables in a simple manner Including parameters that are already in such systems are available or can be determined in a simple manner, under Berück consideration of the physical conditions in the environment, d. H. in particular also the heat dissipation, the determination of a size that the Temperature of such a drive corresponds to or with this in is clearly related, so that ultimately in a clear manner also on the load condition of the monitored electromotive Drive can be closed. Additional measures, such as B. that Providing a temperature sensor or providing a current sensors are not required.

Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorgehensweise selbstverständlich in jedwedem Einsatzbereich elektro motorischer Antriebe Einsatz finden kann, bei welchen insbesondere die im Bereich des Antriebs vorhandene Temperatur ein kritischer Parameter ist.It should be pointed out again that the invention Procedure, of course, in any application area electro motor drives can be used, in particular in which Area of the drive existing temperature is a critical parameter.

Claims

1. A method for determining a load state of an electromotive drive ( 26 , 46 , 119 ) of an actuating device, in particular a gear actuating device or clutch actuating device, comprising the steps:

a) determining a rotational speed of the drive ( 26 , 46 , 119 ),
b) determining a voltage applied to the drive ( 26 , 46 , 119 ),
c) based on the speed determined in step a), the voltage determined in step b) and a dependence of a current flowing in the drive ( 26 , 46 , 119 ) on the speed of the drive ( 26 , 46 , 119 ) and on the current-speed-voltage relationship representing the voltage applied to the drive ( 26 , 46 , 119 ), determining the current flowing in the drive ( 26 , 46 , 119 ),
d) based on the determined current, determining a load value representing the load state.

2. The method according to claim 1, characterized in that in step a) as the speed of the drive ( 26 , 46 , 119 ) a value of the speed of the drive ( 26 , 46 , 119 ) averaged over a predetermined first time interval (I) is determined ,

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in step b) as the voltage applied to the drive ( 26 , 46 , 119 ) a voltage averaged over a predetermined second time interval (I) to the drive ( 26 , 46 , 119 ) applied voltage is determined.

4. The method according to claim 2 and claim 3, characterized in that the first time interval (I) the second Corresponds to the time interval.

5. The method according to any one of claims 3 to 4, characterized in that the first time interval (I) and / or second time interval (I) in the range from 5 ms to 15 ms, preferably is about 10 ms.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the current-speed-voltage relationship before integrating an actuator ( 26 , 46 , 119 ) containing actuator in a drive system for a particular drive or a particular type of Drive is determined and stored in a control device ( 84 ) for the actuating device for access.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the load value determined in step d) represents the temperature of the drive ( 26 , 46 , 119 ) or in the region of the drive ( 26 , 46 , 119 ).

8. The method according to claim 7, characterized in that to determine the load value one related to thermal energy input Size based on current values determined in the past is determined and one with a heat energy output in conjunction hanging size is determined.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that when the load value exceeds a predetermined first threshold (S1), the presence of an overload state of the drive ( 26 , 46 , 119 ) is decided and preferably the drive ( 26 , 46 , 119 ) is operated in a manner that reduces the load or further operation of the drive ( 26 , 46 , 119 ) is prevented.

10. The method according to claim 9, characterized in that when, after exceeding the first threshold (S1), the load value falls below a predetermined second threshold (S2), which corresponds to a lower load than the first threshold (S1), normal operation of the drive ( 26 , 46 , 119 ) is permitted.

11. Control system, in particular for an automated clutch or an automated transmission, comprising:
at least one electric motor drive ( 26 , 46 , 119 ),
a speed determination arrangement ( 80 , 82 , 120 , 84 ) associated with the at least one drive ( 26 , 46 , 119 ),
a control device ( 84 ) for applying a predetermined voltage to the at least one drive ( 26 , 46 , 119 ),
an arrangement ( 84 ) for determining a current flowing in the at least one drive ( 26 , 46 , 119 ) based on the rotational speed and the voltage applied to the at least one drive ( 26 , 46 , 119 ),
an arrangement ( 84 ) for determining a load state of the at least one drive ( 26 , 46 , 119 ) based on the at least one determined current.