DE10139243B4 - Method for monitoring an electromagnetically operated actuator and electromagnetically operated clutch or brake - Google Patents

Method for monitoring an electromagnetically operated actuator and electromagnetically operated clutch or brake Download PDF

Info

Publication number
DE10139243B4
DE10139243B4 DE10139243A DE10139243A DE10139243B4 DE 10139243 B4 DE10139243 B4 DE 10139243B4 DE 10139243 A DE10139243 A DE 10139243A DE 10139243 A DE10139243 A DE 10139243A DE 10139243 B4 DE10139243 B4 DE 10139243B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
clutch
coils
brake
coil
evaluation unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10139243A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10139243A1 (en
Inventor
Roland Dipl.-Ing. Benzing
Robert Dipl.-Ing. King
Hans-Jürgen Dr.-Ing. Melhardt
Franz Rudolf Winn
Jens-Uwe Dipl.-Ing. Hafermalz
Jürgen Dr.-Ing. Schüle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Kendrion Binder Magnete GmbH
Original Assignee
Kendrion Binder Magnete GmbH
ZF Lenksysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kendrion Binder Magnete GmbH, ZF Lenksysteme GmbH filed Critical Kendrion Binder Magnete GmbH
Priority to DE10139243A priority Critical patent/DE10139243B4/en
Publication of DE10139243A1 publication Critical patent/DE10139243A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10139243B4 publication Critical patent/DE10139243B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1877Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings controlling a plurality of loads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00External control of clutches
    • F16D48/06Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • F16D48/064Control of electrically or electromagnetically actuated clutches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844Monitoring or fail-safe circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/003Position, angle or speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10System to be controlled
    • F16D2500/102Actuator
    • F16D2500/1021Electrical type
    • F16D2500/1022Electromagnet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30Signal inputs
    • F16D2500/302Signal inputs from the actuator
    • F16D2500/3023Force
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30Signal inputs
    • F16D2500/304Signal inputs from the clutch
    • F16D2500/3042Signal inputs from the clutch from the output shaft
    • F16D2500/30421Torque of the output shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/50Problem to be solved by the control system
    • F16D2500/51Relating safety
    • F16D2500/5108Failure diagnosis

Abstract

Verfahren zur Überwachung eines elektromagnetisch betriebenen Aktors mit einer von einer ersten Steuereinheit (1) gesteuerten ersten Spule (2) zur Betätigung eines Ankers (3), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine von einer zweiten Steuereinheit (4) gesteuerte zweite Spule (5) vorgesehen ist, dass die Spulen (2, 5) unabhängig voneinander angesteuert werden und dass mindestens eine Steuergrösse der ersten Steuereinheit (1) und mindestens eine Steuergrösse der zweiten Steuereinheit (4) von einer Auswerteeinheit (6) zur Fehlererkennung ausgewertet werden.method for monitoring an electromagnetically operated actuator with one of a first Control unit (1) controlled first coil (2) for actuating a Anchor (3), characterized in that at least one of a second control unit (4) controlled second coil (5) provided is that the coils (2, 5) controlled independently and that at least one control variable of the first control unit (1) and at least one tax quantity the second control unit (4) from an evaluation unit (6) to Error detection are evaluated.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines elektromagnetisch betriebenen Aktors mit einer von einer ersten Steuereinheit gesteuerten ersten Spule zur Betätigung eines Ankers.The The invention relates to a method for monitoring an electromagnetic operated actuator with a controlled by a first control unit first coil for actuation an anchor.

Die Erfindung betrifft ferner eine Kupplung oder Bremse zur Durchführung des Verfahrens.The The invention further relates to a clutch or brake for carrying out the Process.

Elektromagnetische Aktoren mit zwei unabhängig voneinander bestrombaren Spulen sind z.B. aus DE 198 33 102 A1 und US 4,760,491 bekannt.Electromagnetic actuators with two independently energized coils are eg off DE 198 33 102 A1 and US 4,760,491 known.

Elektromagnetisch betriebene Aktoren sind beispielsweise elektromagnetisch betätigte Kupplungen oder Bremsen, die sich bei Nichtbestromung und bei Bestromung in einem von zwei möglichen Betriebszuständen befinden. Der eine Betriebszustand ist der gelöste Zustand einer Bremse oder Kupplung, der andere Betriebszustand stellt bei einer Bremse den Bremszustand und bei einer Kupplung den gekuppelten Zustand dar.electromagnetic operated actuators are, for example, electromagnetically actuated clutches or brakes that occur during non-energization and when energized in one of two possible operating conditions are located. The one operating state is the released state of a brake or Clutch, the other operating state is in a brake Braking and in a clutch the coupled state.

Beim Einsatz von Aktoren in sicherheitsrelevanten Bereichen muß der Aktor bei Stromausfall je nach Einsatzbereich automatisch in einen der beiden Betriebszustände übergehen und sicher in diesem Betriebszustand bleiben, der als betriebssicherer Zustand oder häufig auch mit dem Schlagwort „failsave" bezeichnet wird. Beispielsweise wird der Aktor bei Stromausfall mittels Federkraft in den betriebssicheren Zustand umgeschaltet.At the Use of actuators in safety-relevant areas must be the actor in case of power failure, depending on the application, automatically into one of the pass over to both operating states and stay safe in this operating condition, which is considered more reliable State or frequently also with the keyword "failsave" is called. For example, the actuator is in case of power failure by means of spring force switched to the fail-safe state.

Unentdeckte Fehler im Aktor, beispielsweise Windungsschlüsse, Übertemperaturen, Federbruch, zusätzliche Reibung oder eingedrungene Fremdkörper, können jedoch dazu führen, daß ein unvorhergesehener Wechsel in den betriebssicheren Zustand erfolgt.undiscovered Error in the actuator, for example, windings, overtemperatures, spring break, additional However, friction or ingress of foreign bodies, can cause an unforeseen Change to the fail-safe state takes place.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung eines elektromagnetisch betriebenen Aktors anzugeben, das rechtzeitig Fehler detektiert.It It is therefore an object of the invention to provide a method for monitoring specify an electromagnetically operated actuator in time Error detected.

Die Erfindung löst diese Aufgabe verfahrensmässig mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch, dass mindestens eine von einer zweiten Steuereinheit gesteuerte Spule vorgesehen ist, dass die Spulen unabhängig voneinander angesteuert werden und dass mindestens eine Steuergrösse der ersten Steuereinheit und mindestens eine Steuergrösse der zweiten Steuereinheit von einer Auswerteeinheit zur Fehlererkennung ausgewertet werden.The Invention solves this task procedurally with the features specified in claim 1 in that at least a coil controlled by a second control unit is provided, that the coils are independent are controlled by each other and that at least one control variable of the first control unit and at least one control variable of second control unit of an evaluation unit for error detection be evaluated.

Das erfindungsgemässe Verfahren sieht einen Aktor mit mindestens zwei Spulen vor, die unabhängig voneinander von je einer Steuereinheit angesteuert werden. In einer Auswerteeinheit wird mindestens eine Steuergrösse der ersten Steuereinheit und mindestens eine Steuergrösse der zweiten Steuereinheit zur Fehlererkennung ausgewertet.The invention Method provides an actuator with at least two coils, the independently be controlled by one each control unit. In a Evaluation unit is at least one control variable of the first control unit and at least one control variable evaluated the second control unit for error detection.

Besonders vorteilhaft ist es, für die Auswertung gleiche Steuergrössen auszuwählen.Especially it is advantageous for the evaluation of the same control variables select.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht für die beiden Steuereinheiten Zweipunktregler vor, deren Schaltzeitpunkte von der Auswerteeinheit mit einer Referenzgrösse verglichen werden. Weicht ein Schaltzeitpunkt von der Referenzgrösse ab, so wird ein Fehler angezeigt. Auf diese Weise lassen sich Fehler, verursacht durch Windungsschlüsse, detektieren, weil ein Windungsschluss die Zeitkonstante einer Spule verringert.A Embodiment of the inventive Procedure looks for the two control units two-position controller before, their switching times be compared by the evaluation with a reference size. differs a switching time from the reference size, so is an error displayed. In this way, errors can be caused by shorted turns, detect, because a short circuit the time constant of a coil reduced.

Die Schaltzeitpunkte der Zweipunktregler lassen sich zum Beispiel in vorteilhafter Weise von einem oder mehreren Microcontrollern mittels Zählroutinen erfassen.The Switching times of the two-point controller can be, for example, in Advantageously by one or more microcontrollers means Zählroutinen to capture.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass zur Fehlererkennung auch die Betriebsspannung für die Spulen in der Auswerteeinheit ausgewertet wird.A further embodiment of the inventive method provides that for error detection and the operating voltage for the coils is evaluated in the evaluation unit.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, einen Kraftsensor oder mehrere Kraftsensoren an vorgebbaren Stellen des Aktors anzubringen, um die an diesen Stellen herrschenden Kräfte zu messen. Die Ausgangssignale der Kraftsensoren werden zur Auswerteeinheit übertragen, wo sie zur Fehlererkennung ausgewertet werden. Beispielsweise kann mittels eines Kraftsensors die Stellung des Ankers im Aktor erfasst werden.A further embodiment of the inventive method provides a force sensor or a plurality of force sensors at predetermined locations of the Actuator to measure the forces prevailing at these locations forces. The output signals of the force sensors are transmitted to the evaluation unit, where they are evaluated for error detection. For example, can detected by means of a force sensor, the position of the armature in the actuator become.

Besonders gut für die Kraftsensoren eignen sich Dehnungsmessstreifen, weil sie nur geringe Abmessungen aufweisen und nahezu an jeder Stelle leicht anbringbar sind.Especially good for The force sensors are strain gauges because they only have small dimensions and light at almost any point are attachable.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht einen Induktionssensor zur Messung der Induktion im Luftspalt zwischen dem Anker und den Spulen vor. Die Messsignale des Induktionssensors werden ebenfalls in der Auswerteeinheit zur Fehlererkennung ausgewertet.A Further embodiment of the inventive method provides a Induction sensor for measuring the induction in the air gap between the Anchor and the coils in front. The measuring signals of the induction sensor are also evaluated in the evaluation unit for error detection.

Besonders vorteilhaft ist es, in der Auswerteeinheit die Schaltzeitpunkte der Zweipunktregler, die von den Kraftsensoren erfassten Kräfte und die vom Induktionssensor gemessene Induktion gleichzeitig zur Fehlererkennung auszuwerten, um einzelne Fehler möglichst sicher detektieren zu können.Especially It is advantageous in the evaluation unit, the switching times the two-position controller, the forces detected by the force sensors and The induction measured by the induction sensor simultaneously for error detection to evaluate individual errors as safely as possible to be able to.

Das erfindungsgemässe Verfahren sowie eine Kupplung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden anhand der Figuren nun näher beschrieben und erläutert.The invention Method and a coupling for carrying out the inventive method become closer by the figures described and explained.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Kupplung im unbestromten Zustand, 1 a longitudinal section through an embodiment of a clutch in the de-energized state,

2 die Kupplung aus 1 im bestromten Zustand und 2 the clutch off 1 in the energized state and

3 ein Ausführungsbeispiel eines Zweipunktreglers. 3 an embodiment of a two-point controller.

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Kupplung im Längsschnitt dargestellt. Der Übersichtlichkeit wegen ist in 1 nur der obere Teil des Längsschnitts gezeigt. Der untere Teil liegt spiegelbildlich dazu.In the 1 an embodiment of a coupling is shown in longitudinal section. For the sake of clarity is in 1 only the upper part of the longitudinal section shown. The lower part is in mirror image.

Auf einer Abtriebswelle 11 sitzt eine Kupplungsscheibe 12 mit einer Stirnverzahnung 18, in welche die Stirnverzahnung 18 eines Ankers 3 greift. Der Anker 3 ist mittels einer Feder oder eines Federpakets 13 an einer Kupplungswelle 14 befestigt. Hinter dem Anker befindet sich ein Wickelkörper 16 mit einer Spule 2 und mit einer Spule 5. Die Kupplungsscheibe 12, der Anker 3 und der Wickelkörper 16 mit den Spulen 2 und 5 sind von einem Gehäuse 15 umgeben, an dessen Rückwand der Wickelkörper 16 mittels einer Andruckfeder 17 abgestützt ist. Am Lager des Wickelkörpers (16) auf der Kupplungswelle (14) ist mindestens ein Kraftsensor 7, z. B. ein Dehnungsmessstreifen, angeordnet, der mit einer Auswerteeinheit 6 verbunden ist. Am Gehäuse 15 kann im Bereich des Luftspalts 10 zwischen dem Anker 3 und dem Wickelkörper 16 ein Induktionssensor 9 angeordnet sein, der ebenfalls mit der Auswerteeinheit 6 verbunden ist. Die Spule 2 ist mit einer Steuereinheit 1 verbunden, die mit der Auswerteeinheit 6 verbunden ist. Ebenso ist die zweite Spule 5 mit einer Steuereinheit 4 verbunden, die ebenfalls an die Auswerteeinheit 6 angeschlossen ist.On an output shaft 11 sits a clutch disc 12 with a spur toothing 18 , in which the spur toothing 18 an anchor 3 attacks. The anchor 3 is by means of a spring or a spring package 13 on a coupling shaft 14 attached. Behind the anchor is a bobbin 16 with a coil 2 and with a coil 5 , The clutch disc 12 , the anchor 3 and the winding body 16 with the coils 2 and 5 are from a housing 15 surrounded, at the rear wall of the winding body 16 by means of a pressure spring 17 is supported. At the bearing of the bobbin ( 16 ) on the coupling shaft ( 14 ) is at least one force sensor 7 , z. As a strain gauge, arranged with an evaluation 6 connected is. At the housing 15 can be in the area of the air gap 10 between the anchor 3 and the winding body 16 an induction sensor 9 be arranged, which also with the evaluation 6 connected is. The sink 2 is with a control unit 1 connected to the evaluation unit 6 connected is. Likewise, the second coil 5 with a control unit 4 connected to the evaluation unit 6 connected.

Es können z. B. auch an der Feder oder dem Federpaket 13 Kraftsensoren vorgesehen sein, deren Ausgangssignale ebenfalls zur Auswerteeinheit 6 übertragen werden, wo sie ausgewertet werden.It can z. B. also on the spring or the spring package 13 Force sensors may be provided whose output signals also to the evaluation unit 6 be transferred where they are evaluated.

Der Auswerteeinheit 6 steht daher eine Vielzahl von Parametern zur Verfügung, deren Werte Rückschlüsse auf spezifische Fehler zulassen. Wie bereits erwähnt, ist es sinnvoll, auch die Betriebsspannung in die Fehlerauswertung mit einzubeziehen.The evaluation unit 6 Therefore, a large number of parameters are available whose values allow conclusions to be drawn about specific errors. As already mentioned, it makes sense to include the operating voltage in the error evaluation.

In 2 ist die Kupplung aus 1 im bestromten Zustand gezeigt.In 2 is the clutch off 1 shown in the energized state.

Bei bestromten Spulen 2 und 5 wird der Anker 3 vom Wickelkörper 16 mit den Spulen 2 und 5 entgegen der Federkraft der Feder oder des Federpaketes 13 angezogen, so dass die Stirnverzahnung 18 des Ankers 3 von der Stirnverzahnung 18 der Kupplungsscheibe 12 getrennt wird. Im bestromten Zustand ist die Kupplung im ausgekuppelten Zustand, während bei unbestromten Spulen die Abtriebswelle 11 über die stirnverzahnte Kupplungsscheibe 12 und den stirnverzahnten Anker 3 mit der Kupplungswelle 14 gekoppelt ist.For energized coils 2 and 5 becomes the anchor 3 from the winding body 16 with the coils 2 and 5 against the spring force of the spring or spring assembly 13 tightened so that the spur gearing 18 of the anchor 3 from the spur toothing 18 the clutch disc 12 is disconnected. When energized, the clutch is in the disengaged state, while in energized coils, the output shaft 11 over the front-toothed clutch disc 12 and the end-toothed armature 3 with the coupling shaft 14 is coupled.

Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind auf dem Wickelkörper 16 zwei getrennte Spulen 2 und 5 angeordnet, deren Wickelsinn und deren Ansteuerung jedoch so gewählt sind, dass sich die Magnetfelder der Spulen addieren. Alternativ hierzu ist für beide Spulen auch eine gemeinsame Wickelkammer möglich. Wickelsinn und Ansteuerung der Spulen sind wiederum so gewählt, dass sich die Magnetfelder der Spulen addieren.In the in the 1 and 2 embodiment shown are on the bobbin 16 two separate coils 2 and 5 arranged, the Wickelsinn and their control, however, are selected so that add the magnetic fields of the coils. Alternatively, a common winding chamber is possible for both coils. Wickelninn and driving the coils are in turn chosen so that the magnetic fields of the coils add.

Mittels des Kraftsensors oder der Kraftsensoren 7 wird das Lösen und das Kuppeln des Ankers 3 überwacht. Auch eine nicht vollständige Kämmung bzw. Kopplung der Stirnverzahnungen 18 der Kupplungsscheibe 12 und des Ankers 3 werden mittels der Kraftsensoren 7 erkannt.By means of force sensor or force sensors 7 becomes the loosening and coupling of the anchor 3 supervised. Also, not complete Kämm or coupling of the serrations 18 the clutch disc 12 and the anchor 3 be by means of force sensors 7 recognized.

Mittels des Induktionssensors 9 auf der Höhe des Luftspalts 10 lässt sich ebenfalls das Lösen und das Kuppeln überwachen. Unvollständiges Einkuppeln wird ebenso erkannt wie unvollständiges Ausrasten.By means of the induction sensor 9 at the height of the air gap 10 can also monitor the release and the coupling. Incomplete engagement is recognized as well as incomplete disengagement.

Die Steuereinheiten 1 und 4 sind vorteilhafterweise als Zweipunktregler gestaltet.The control units 1 and 4 are advantageously designed as a two-step controller.

In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Zweipunktreglers gezeigt, der eine der beiden Spulen 2 und 4 steuert. Die andere Spule wird von einem baugleichen zweiten Zweipunktregler unabhängig vom ersten gesteuert.In 3 an embodiment of a two-point controller is shown, the one of the two coils 2 and 4 controls. The other coil is controlled by a structurally identical second two-point controller independent of the first.

Über einem Widerstand 24 liegt der eine Pol einer Referenzspannungsquelle 22, deren anderer Pol auf Masse liegt, am nicht invertierenden Eingang eines Vergleichers 19, dessen Ausgang über ein Potentiometer 25 auf seinen nicht invertierenden Eingang rückgekoppelt ist. Der Ausgang des Vergleichers 19 ist mit der Basis eines Transistors 20 verbunden, an dessen Emitter eine Betriebsspannung 26 liegt und dessen Kollektor mit dem einen Anschluss der Spule 2 verbunden ist und über eine Freilaufdiode 21 auf Masse liegt. Der zweite Anschluss der Spule 2 ist unmittelbar mit dem invertierenden Eingang des Vergleichers 19 verbunden und liegt über einem Messwiderstand 23 auf Masse.About a resistance 24 is the one pole of a reference voltage source 22 whose other pole is grounded, at the non-inverting input of a comparator 19 whose output is via a potentiometer 25 is fed back to its non-inverting input. The output of the comparator 19 is with the base of a transistor 20 connected to the emitter of an operating voltage 26 lies and whose collector with the one connection of the coil 2 is connected and via a freewheeling diode 21 lies on earth. The second connection of the coil 2 is directly with the inverting Input of the comparator 19 connected and is located above a measuring resistor 23 on earth.

Zum Abgreifen der Schaltzeitpunkte bzw. der Schaltfrequenz ist der Ausgang des Vergleichers 19 mit der Auswerteeinheit 6 verbunden, die auch die Betriebsspannung 26 überwacht.To pick up the switching times or the switching frequency is the output of the comparator 19 with the evaluation unit 6 connected, which also has the operating voltage 26 supervised.

Der Maximalwert und der Minimalwert des Stromes durch die Spule 2 werden mittels der Referenzspannungsquelle 22 und des Potentiometers 25 eingestellt. Sobald der durch den Messwiderstand 23 fliessende und vom Vergleicher 19 gemessene Strom einen vorgebbaren Schwellwert erreicht, schaltet der Vergleicher 19 um.The maximum value and the minimum value of the current through the coil 2 be by means of the reference voltage source 22 and the potentiometer 25 set. Once the through the measuring resistor 23 flowing and from the comparator 19 measured current reaches a predetermined threshold, the comparator switches 19 around.

Wenn sich der Aktor in einem der beiden Betriebszustände – gekuppelt oder ausgekuppelt – befindet, ändert sich die Induktivität im Luftspalt 10 nur wenig. Die Zeit, in welcher der Strom durch die Spule 2 und den Messwiderstand 23 vom maximalen Wert auf den minimalen Wert absinkt, ist ein Kriterium für den Zustand der Spule unabhängig von der Betriebsspannung, denn die Abfallzeit des Stromes vom maximalen zum minimalen Wert hängt nur von der Induktivität und von der als konstant anzusehenden Flussspannung der Freilaufdiode 21 ab.If the actuator is in one of the two operating states - coupled or disengaged - the inductance in the air gap changes 10 only a little. The time in which the current through the coil 2 and the measuring resistor 23 from the maximum value to the minimum value, a criterion for the state of the coil is independent of the operating voltage, because the fall time of the current from the maximum to the minimum value depends only on the inductance and on the steady state voltage of the free-wheeling diode 21 from.

Durch Vergleich der Abfallzeiten mit den Referenzwerten, die den fehlerfreien Betriebszustand widerspiegeln, lässt sich feststellen, ob die Spule mit einem Fehler behaftet ist oder zu stark erwärmt ist. Durch den Vergleich der entsprechenden Werte beider Spulen mit einer möglichst hohen Wärmekopplung liegt bei Abweichungen vom Referenzwert ein Spulenfehler vor. Es ist diejenige Spule beschädigt oder mit einem Fehler behaftet, deren Frequenz abnormal ansteigt oder mit anderen Worten ausgedrückt, bei der die Zeit, in welcher der Strom vom maximalen Wert auf den minimalen Wert abfällt, stark verkürzt ist.By Comparison of the decay times with the reference values, the error-free State of operation reflects determine whether the coil is faulty or too hot is. By comparing the corresponding values of both coils with one as possible high heat coupling If there are deviations from the reference value, there is a coil error. It is that coil damaged or damaged with an error whose frequency increases abnormally or in other words, at which the time in which the current from the maximum value to the minimum value drops, greatly shortened is.

Durch Überwachung der Betriebsspannung und Auswerten der Zeit, in welcher der Strom durch die Spule vom minimalen zum maximalen Wert ansteigt, lässt sich feststellen, ob eine Spule unzulässig stark erwärmt wird.By monitoring the operating voltage and evaluating the time in which the current through the coil increases from the minimum to the maximum value, can be determine if a coil is unduly strong heated becomes.

Die Erfindung sieht mindestens zwei Spulen vor. Es können aber auch mehr als zwei Spulen eingesetzt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren, das eine Analyse der Fehler ermöglicht, ist sowohl für elektromechanisch betätigte Kupplungen als auch Bremsen oder andere Elektromagnete geeignet.The Invention provides at least two coils. But it can also be more than two Coils are used. The inventive method, the analysis the error allows is both electromechanical actuated Clutches as well as brakes or other electromagnets suitable.

11
Steuereinheitcontrol unit
22
SpuleKitchen sink
33
Ankeranchor
44
Steuereinheitcontrol unit
55
SpuleKitchen sink
66
Auswerteeinheitevaluation
77
Kraftsensorforce sensor
88th
Kraftsensorforce sensor
99
Induktionssensorinductive sensor
1010
Luftspaltair gap
1111
Abtriebswelleoutput shaft
1212
Kupplungsscheibeclutch disc
1313
Feder, FederpaketFeather, spring assembly
1414
Kupplungswelleclutch shaft
1515
Gehäusecasing
1616
Wickelkörperbobbin
1717
Andruckfederpressure spring
1818
Stirnverzahnungspur gearing
1919
Vergleichercomparator
2020
Transistortransistor
2121
FreilaufdiodeFreewheeling diode
2222
ReferenzspannungsquelleReference voltage source
2323
Messwiderstandmeasuring resistor
2424
Widerstandresistance
2525
Potentiometerpotentiometer
2626
Betriebsspannungoperating voltage

Claims (22)

Verfahren zur Überwachung eines elektromagnetisch betriebenen Aktors mit einer von einer ersten Steuereinheit (1) gesteuerten ersten Spule (2) zur Betätigung eines Ankers (3), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine von einer zweiten Steuereinheit (4) gesteuerte zweite Spule (5) vorgesehen ist, dass die Spulen (2, 5) unabhängig voneinander angesteuert werden und dass mindestens eine Steuergrösse der ersten Steuereinheit (1) und mindestens eine Steuergrösse der zweiten Steuereinheit (4) von einer Auswerteeinheit (6) zur Fehlererkennung ausgewertet werden.Method for monitoring an electromagnetically operated actuator with one of a first control unit ( 1 ) controlled first coil ( 2 ) for actuating an armature ( 3 ), characterized in that at least one of a second control unit ( 4 ) controlled second coil ( 5 ) is provided that the coils ( 2 . 5 ) are controlled independently of each other and that at least one control variable of the first control unit ( 1 ) and at least one control variable of the second control unit ( 4 ) from an evaluation unit ( 6 ) are evaluated for error detection. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Auswertung vorgesehenen Steuergrössen einander entsprechen.Method according to claim 1, characterized in that that the control variables provided for evaluation correspond to each other. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuereinheiten (1, 4) Zweipunktregler vorgesehen werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that for the control units ( 1 . 4 ) Two-position controller are provided. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltzeitpunkte der beiden Zweipunktregler (1, 4) von der Auswerteeinheit (6) mit einer Referenzgrösse verglichen werden.Method according to Claim 3, characterized in that the switching times of the two two-position controllers ( 1 . 4 ) from the evaluation unit ( 6 ) are compared with a reference size. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abweichung einer der zur Auswertung vorgesehenen Steuergrössen vom Referenzwert ein Fehler an der zugehörenden Spule (2, 5) angezeigt wird.A method according to claim 4, characterized in that in case of deviation of one of the provided for evaluation control variables from the reference worth an error at the belonging coil ( 2 . 5 ) is shown. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltzeitpunkte der Zweipunktregler (1, 4) von mindestens einem Microcontroller mittels Zählroutinen erfaßt werden.Method according to Claim 4 or 5, characterized in that the switching times of the two-position controllers ( 1 . 4 ) are detected by at least one microcontroller by means of counting routines. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (6) die Betriebsspannung (26) zur Fehlererkennung ausgewertet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the evaluation unit ( 6 ) the operating voltage ( 26 ) is evaluated for error detection. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kraftsensor (7) zur Messung der an einer vorgebbaren Stelle herrschenden Kräfte vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal in der Auswerteeinheit (6) zur Fehlererkennung ausgewertet wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one force sensor ( 7 ) is provided for measuring the forces prevailing at a predefinable point, whose output signal in the evaluation unit ( 6 ) is evaluated for error detection. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (7), die vom Anker (3) ausgehende Kupplungskraft und damit ein Maß für das Kupplungsmoment erfaßt.Method according to claim 8, characterized in that the force sensor ( 7 ) from the anchor ( 3 ) outgoing coupling force and thus a measure of the clutch torque detected. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kraftsensoren (7, 8) Dehnungsmessstreifen vorgesehen sind.Method according to claim 8 or 9, characterized in that for the force sensors ( 7 . 8th ) Strain gauges are provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktionssensor (9) zur Messung der Induktion im Luftspalt zwischen dem Anker (3) und den Spulen (2, 5) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignale in der Auswerteeinheit (6) zur Fehlererkennung ausgewertet werden.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that an induction sensor ( 9 ) for measuring the induction in the air gap between the armature ( 3 ) and the coils ( 2 . 5 ) is provided whose output signals in the evaluation unit ( 6 ) are evaluated for error detection. Kupplung oder Bremse zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Abtriebswelle (11) eine Kupplungsscheibe oder eine Bremsscheibe (12) sitzt, der gegenüber der mittels einer Feder oder eines Federpaketes (13) an einer Kupplungswelle (14) drehfest aber axial verschiebbar befestigte Anker (3) angeordnet ist, hinter dem die beiden Spulen (2, 5) angeordnet sind, dass die erste Spule (2) mit der ersten Steuereinheit (1) und die zweite Spule (5) mit der zweiten Steuereinheit (4) verbunden ist und dass die beiden Steuereinheiten (1, 4) mit der Auswerteeinheit (6) verbunden sind.Clutch or brake for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, characterized in that on an output shaft ( 11 ) a clutch disc or a brake disc ( 12 ), which is opposite to the means of a spring or a spring package ( 13 ) on a coupling shaft ( 14 ) non-rotatably but axially displaceably mounted anchor ( 3 ) behind which the two coils ( 2 . 5 ) are arranged, that the first coil ( 2 ) with the first control unit ( 1 ) and the second coil ( 5 ) with the second control unit ( 4 ) and that the two control units ( 1 . 4 ) with the evaluation unit ( 6 ) are connected. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe oder die Bremsscheibe (12), der Anker (3) und die Spulen (2, 5) in einem Gehäuse (15) untergebracht sind.Clutch or brake according to claim 12, characterized in that the clutch disc or the brake disc ( 12 ), the anchor ( 3 ) and the coils ( 2 . 5 ) in a housing ( 15 ) are housed. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kupplungswelle (14) und einem Wickelkörper (16), auf dem die Spulen (2, 5) sitzen, mindestens ein Kraftsensor (7) angeordnet ist, dessen Ausgang mit der Auswerteeinheit (6) verbunden ist.Clutch or brake according to claim 13, characterized in that between the clutch shaft ( 14 ) and a winding body ( 16 ) on which the coils ( 2 . 5 ), at least one force sensor ( 7 ) whose output is connected to the evaluation unit ( 6 ) connected is. Kupplung oder Bremse nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktionssensor (9), dessen Ausgang mit der Auswerteeinheit (6) verbunden ist, zur Messung der Induktion im Luftspalt (10) vorgesehen ist.Clutch or brake according to one of claims 12 to 14, characterized in that an induction sensor ( 9 ) whose output is connected to the evaluation unit ( 6 ), for measuring the induction in the air gap ( 10 ) is provided. Kupplung oder Bremse nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (2, 5) eine gemeinsame Wickelkammer aufweisen.Clutch or brake according to one of claims 12 to 15, characterized in that the coils ( 2 . 5 ) have a common winding chamber. Kupplung oder Bremse nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (2, 5) örtlich getrennt angeordnet sind, deren Wickelsinn und Ansteuerung aber so gewählt sind, dass sich deren Magnetfelder addieren.Clutch or brake according to one of claims 12 to 15, characterized in that the coils ( 2 . 5 ) are arranged locally separated, the winding sense and control but are chosen so that add their magnetic fields. Kupplung oder Bremse nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) und die Kupplungsscheibe (12) eine Stirnverzahnung (18) aufweisen.Clutch or brake according to one of claims 12 to 17, characterized in that the armature ( 3 ) and the clutch disc ( 12 ) a spur toothing ( 18 ) exhibit. Kupplung oder Bremse nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheiten (1, 4) Zweipunktregler sind.Clutch or brake according to one of claims 12 to 18, characterized in that the control units ( 1 . 4 ) Are two-position controllers. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweipunktregler aus einem rückgekoppelten Vergleicher (19), einem Transistor (20), einer Freilaufdiode (21), einer Referenzspannungsquelle (22) und einem Messwiderstand (23) aufgebaut ist.Clutch or brake according to claim 19, characterized in that the two-point controller from a feedback comparator ( 19 ), a transistor ( 20 ), a freewheeling diode ( 21 ), a reference voltage source ( 22 ) and a measuring resistor ( 23 ) is constructed. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsquelle (22) über einen Widerstand (24) mit dem nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers (19) verbunden ist, dass der Ausgang des Vergleichers (19) mit der Basis eines Transistors (20) verbunden ist und über ein Potentiometer (25) auf seinen nicht invertierenden Eingang rückgekoppelt ist, dass am Emitter des Transistors (20) die Betriebsspannung (26) liegt, dass der Kollektor des Transistors (20) mit dem einen Anschluss einer der Spulen (2) verbunden ist und über die Freilaufdiode (21) auf Masse liegt und dass der andere Anschluss der Spule (2) mit dem invertierenden Eingang des Vergleichers (19) verbunden ist und über den Messwiderstand (23) auf Masse liegt.Clutch or brake according to claim 20, characterized in that the reference voltage source ( 22 ) via a resistor ( 24 ) with the noninverting input of the comparator ( 19 ), that the output of the comparator ( 19 ) with the base of a transistor ( 20 ) and via a potentiometer ( 25 ) is fed back to its non-inverting input, that at the emitter of the transistor ( 20 ) the operating voltage ( 26 ) is that the collector of the transistor ( 20 ) with one terminal of one of the coils ( 2 ) and via the freewheeling diode ( 21 ) is grounded and that the other terminal of the coil ( 2 ) with the inverting input of the comparator ( 19 ) and via the measuring resistor ( 23 ) is at ground. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Vergleichers (19) zum Abgreifen und Auswerten der Schaltfrequenz mit der Auswerteeinheit (6) verbunden ist.Clutch or brake according to claim 21, characterized in that the output of the comparator ( 19 ) for tapping and evaluating the switching frequency with the evaluation unit ( 6 ) connected is.
DE10139243A 2001-08-09 2001-08-09 Method for monitoring an electromagnetically operated actuator and electromagnetically operated clutch or brake Expired - Fee Related DE10139243B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10139243A DE10139243B4 (en) 2001-08-09 2001-08-09 Method for monitoring an electromagnetically operated actuator and electromagnetically operated clutch or brake

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10139243A DE10139243B4 (en) 2001-08-09 2001-08-09 Method for monitoring an electromagnetically operated actuator and electromagnetically operated clutch or brake

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10139243A1 DE10139243A1 (en) 2003-03-06
DE10139243B4 true DE10139243B4 (en) 2006-11-16

Family

ID=7694974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10139243A Expired - Fee Related DE10139243B4 (en) 2001-08-09 2001-08-09 Method for monitoring an electromagnetically operated actuator and electromagnetically operated clutch or brake

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10139243B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016221477A1 (en) * 2016-11-02 2018-05-03 Zf Friedrichshafen Ag Device for operating and determining an operating state of an electromagnetic actuator and coupling device and motor vehicle drive train
DE102020216233A1 (en) 2020-12-18 2022-06-23 Zf Friedrichshafen Ag Analog comparator circuit for in-vehicle communication interfaces
CN112727965B (en) * 2020-12-24 2023-02-24 三一重型装备有限公司 Fault monitoring method and device for brake of coal mining machine
DE102021214003A1 (en) 2021-12-08 2023-06-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for determining a parameter in a circuit of a coil

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4760491A (en) * 1987-02-02 1988-07-26 Loral Corporation Fail-safe brake valve driver
DE19833102A1 (en) * 1997-08-15 1999-02-18 Borg Warner Automotive Control solenoid e.g. doubly working pressure regulation solenoid

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4760491A (en) * 1987-02-02 1988-07-26 Loral Corporation Fail-safe brake valve driver
DE19833102A1 (en) * 1997-08-15 1999-02-18 Borg Warner Automotive Control solenoid e.g. doubly working pressure regulation solenoid

Also Published As

Publication number Publication date
DE10139243A1 (en) 2003-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1896746B1 (en) Clutch reference position
DE3715591C2 (en)
DE102011075935B4 (en) Determination of functional states of an electromagnetic actuator
EP1057701B1 (en) Steering column locking device for a vehicle steering
EP1964141A1 (en) Method and device for operating a switching device
DE102009022891B3 (en) Method for electronic wear state determination in a valve arrangement
EP1435130B1 (en) Method and device for monitoring the operating state of a brake that can be actuated electromagnetically
DE19823089A1 (en) Coupling control method for motor vehicle drive train
DE102015104211A1 (en) Safety switching device for fail-safe disconnection of an electrical load
DE102018203166A1 (en) Parking lock in a transmission of a motor vehicle
EP2568204B1 (en) Magnetic valve and method for controlling same
DE4142996A1 (en) METHOD FOR MEASURING THE MECHANICAL MOVEMENT OF A SOLENOID VALVE ARMOR, ESPECIALLY ELECTRICALLY CONTROLLED INJECTION SYSTEMS
DE2805876A1 (en) ELECTRICAL MONITORING DEVICE FOR FALSE RESISTANT SENSORS AND CONSUMERS, IN PARTICULAR IN THE AREA OF FUEL MEASUREMENT IN COMBUSTION MACHINES
WO2020094885A1 (en) Solenoid valve, control electronics for a solenoid valve, and method for controlling a solenoid valve
EP1254403B1 (en) Method for control of a proportional magnet with a hold function
EP1770313A2 (en) Method and device for operating a drive mechanism
DE10139243B4 (en) Method for monitoring an electromagnetically operated actuator and electromagnetically operated clutch or brake
EP1462673A1 (en) Procedure and device for monitoring an electomagnetically applied brake
EP2930724A2 (en) Solenoid valve and method for monitoring the position of a solenoid valve
DE202018101968U1 (en) Electromagnetic valve and diverter valve
DE102018215687B4 (en) Actuator device, valve device and method for detecting a position of an actuator
EP3632760B1 (en) Preventive function control for an electromagnetic spring pressure brake
DE102018218799B4 (en) Actuator device, valve device and method for detecting a position of an actuator
EP3067604A1 (en) Return valve
DE102018132442B4 (en) Electropneumatic solenoid valve, field device with a solenoid valve and diagnostic procedure for an electro-pneumatic solenoid valve

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee