DE102009020538A1 - Variable powerless operative connection adjusting method for brake of e.g. door of motor vehicle, involves determining correction current from one of tables based on determined reference value and target value - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine magnetorheologische Halteeinrichtung und ein Verfahren zum Einstellen einer variablen stromlosen Wirkverbindung in einer magnetorheologischen Halteeinrichtung.The The invention relates to a magnetorheological holding device and a method for setting a variable currentless active connection in a magnetorheological holding device.
Eine magnetorheologische Halteeinrichtung umfasst üblicherweise ein erstes Element und ein zweites Element, die relativ zueinander beweglich sind. Falls es sich bei dem einen Element zum Beispiel um einen Rotor und bei dem anderen Element um einen Stator handelt, so bildet die Halteeinrichtung eine Bremse. Falls hingegen beide Elemente beispielsweise drehbar gelagert sind, so liegt eine Kupplung vor. Die magnetorheologische Halteeinrichtung umfasst ferner ein magnetorheologisches Medium, beispielsweise ein magnetorheologisches Fluid oder ein magnetorheologisches Pulver. Die beiden Elemente sind mit dem magnetorheologischen Medium in Kontakt. Durch Anlegen eines Magnetfelds erhöht sich die Viskosität des magnetorheologischen Fluids bzw. das Magnetpulver erstarrt, so dass das erste Element und das zweite Element in eine zunehmend feste Wirkverbindung treten. Hierfür besitzt eine derartige Halteeinrichtung ferner einen magnetischen Felderzeuger in Form einer Spule und einer zugeordneten Stromversorgung. Durch Erzeugung eines elektrischen Stroms in der Spule kann das auf das magnetorheologische Medium wirkende Magnetfeld erzeugt werden.A Magnetorheological holding device usually includes a first element and a second element that are relative to each other are mobile. For example, if one element is is a rotor and the other element is a stator, Thus, the holding device forms a brake. If both are For example, elements are rotatably mounted, so is a clutch in front. The magnetorheological holding device further comprises a magnetorheological medium, for example a magnetorheological fluid or a magnetorheological powder. The two elements are with the magnetorheological medium in contact. By creating a Magnetic field increases the viscosity of the magnetorheological Fluid or the magnetic powder solidifies, so that the first element and the second element enter into an increasingly firm operative connection. For this purpose, such a holding device further a magnetic field generator in the form of a coil and an associated Power supply. By generating an electric current in the Coil can be the magnetic field acting on the magnetorheological medium be generated.
Aus
der
Aus
der
Bei einer derartigen Halteeinrichtung ist es grundsätzlich auch möglich, Zwischenzustände zwischen dem genannten gekoppelten Zustand und dem genannten entkoppelten Zustand einzustellen. Der Einsatz von Werkstoffen mit remanenten Eigenschaften bedingt jedoch, dass der Zusammenhang zwischen dem Spulenstrom bzw. dem angelegten Magnetfeld einerseits und der magnetischen Induktion bzw. der erzeugten Magnetisierung andererseits durch eine Hystereseschleife gebildet ist. Eine einfache Kennliniensteuerung führt dabei zu unbefriedigenden Stellgenauigkeiten, insbesondere wenn eine Remanenzinduktion eingestellt werden soll, die unterhalb der Sättigungsremanenz liegt.at Such a holding device is basically also possible intermediate states between said set coupled state and said decoupled state. Of the However, the use of materials with retentive properties requires that the relationship between the coil current and the applied magnetic field on the one hand and the magnetic induction or the generated magnetization on the other hand is formed by a hysteresis loop. A simple one Characteristic control leads to unsatisfactory positioning accuracies, especially when a remanence induction is to be set, which lies below the saturation remanence.
Es ist eine Aufgabe, das Einstellen einer variablen stromlosen Wirkverbindung zwischen zwei Elementen einer magnetorheologischen Halteeinrichtung auf einfache und dennoch genaue Weise zu ermöglichen.It is an object, setting a variable current-free active connection between two elements of a magnetorheological holding device to allow in a simple yet accurate way.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem ersten Schritt ausgehend von einem derzeitigen Arbeitspunkt der Halteeinrichtung der Spulenstrom auf Null verringert wird, um eine vorläufige remanente magnetische Induktion der magnetisierbaren Komponente einzustellen, und dass in einem nachfolgenden zweiten Schritt ein Korrekturstrom der Spule temporär eingestellt und wieder auf Null verringert wird, um ausgehend von der vorläufigen remanenten magnetischen Induktion eine erwünschte remanente magnetische Induktion der magnetisierbaren Komponente einzustellen, so dass eine stromlose Wirkverbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element hergestellt ist, wobei in Abhängigkeit von dem genannten derzeitigen Arbeitspunkt aus einer ersten gespeicherten Tabelle ein Referenzwert ermittelt wird, der die in dem ersten Schritt eingestellte vorläufige remanente magnetische Induktion repräsentiert, und wobei in Abhängigkeit von dem ermittelten Referenzwert und von einem Sollwert, der die erwünschte magnetische Induktion repräsentiert, aus einer zweiten gespeicherten Tabelle der in dem zweiten Schritt temporär einzustellende Korrekturstrom ermittelt wird.This object is achieved in that in a first step, starting from a current operating point of the holding device, the coil current is reduced to zero to set a preliminary remanent magnetic induction of the magnetizable component, and that in a subsequent second step, a correction current of the coil temporarily set and is reduced again to zero to set a desired remanent magnetic induction of the magnetizable component from the provisional remanent magnetic induction, so that a current-free operative connection between the first element and the second element is made, depending on said current operating point of a first stored table is a reference value is determined, which represents the set in the first step provisional remanent magnetic induction, and wherein in dependence on the determined reference value and a target value representing the desired magnetic induction is determined from a second stored table of the correction current to be temporarily set in the second step.
Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird in einem ersten Schritt ausgehend von einem beliebigen derzeitigen Arbeitspunkt der Halteeinrichtung – d. h. ausgehend von der derzeitigen Position entlang oder innerhalb der Hystereseschleife der Halteeinrichtung – der Spulenstrom auf Null verringert. Hierdurch wird das von außen an das magnetorheologischen Medium angelegte Magnetfeld auf Null gesetzt, so dass eine vorläufige remanente magnetische Induktion der magnetisierbaren Komponente der Halteeinrichtung eingestellt wird. Sofern die magnetisierbare Komponente zuvor vollständig aufmagnetisiert war (Erreichen der Sättigungsmagnetisierung), stellt sich hierdurch die Sättigungsremanenz der magnetisierbaren Komponente ein. Falls die magnetisierbare Komponente vor dem genannten ersten Schritt jedoch zu einem geringeren Grad magnetisiert war, resultiert das Abschalten des Spulenstroms in einer vorläufigen remanenten magnetischen Induktion, deren Wert geringer ist als die Sättigungsremanenz. Ein Referenzwert, der diese in dem ersten Schritt eingestellte vorläufige remanente magnetische Induktion repräsentiert, wird in Abhängigkeit von dem Arbeitspunkt, welcher den Ausgangspunkt des genannten ersten Schritts bildete, aus einer ersten gespeicherten Tabelle ausgelesen.at the controller of the invention is in a first step starting from any current operating point the holding device - d. H. starting from the current one Position along or within the hysteresis loop of the holding device - the Coil current reduced to zero. This will do so from the outside magnetic field applied to the magnetorheological medium to zero set, leaving a preliminary remanent magnetic Induction of the magnetizable component of the holding device set becomes. Provided the magnetizable component is completely complete was magnetized (reaching the saturation magnetization), This sets the saturation remanence of the magnetizable Component. If the magnetizable component before said first step, however, was magnetized to a lesser degree, the shutdown of the coil current results in a preliminary one remanent magnetic induction whose value is less than that Saturation remanence. A reference value, this in the first Step set preliminary remanent magnetic induction represents, depending on the operating point, which formed the starting point of said first step, read out from a first stored table.
In einem nach dem genannten ersten Schritt durchgeführten zweiten Schritt wird kurzzeitig ein Korrekturstrom der Spule eingestellt und sodann wieder auf Null verringert. Hierdurch wird ausgehend von der zuvor eingestellten vorläufigen remanenten magnetischen Induktion nun eine erwünschte – d. h. ausgewählte – remanente magnetische Induktion der magnetisierbaren Komponente eingestellt. Mit anderen Worten wird hierdurch ein stromloser Zustand der Halteeinrichtung eingestellt, der einer erwünschten Wirkverbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element entspricht. Die tatsächliche remanente magnetische Induktion der magnetisierbaren Komponente wird hierdurch einem Sollwert angepasst, der beispielsweise von einer übergeordneten Steuereinrichtung vorgegeben wird. Hierfür wird in Abhängigkeit von dem aus der genannten ersten gespeicherten Tabelle ermittelten Referenzwert und von dem genannten Sollwert aus einer zweiten gespeicherten Tabelle derjenige Korrekturstrom ausgelesen, der in dem zweiten Schritt temporär einzustellen ist.In after the first step second step, a correction current of the coil is set for a short time and then reduced to zero again. This is starting from the previously set provisional remanent magnetic Induction now a desirable - d. H. selected - retentive magnetic induction of the magnetizable component set. In other words, thereby a de-energized state of the holding device adjusted, the desired active connection between corresponds to the first element and the second element. The actual Remanent magnetic induction of the magnetizable component is thereby adapted to a desired value, for example, from a higher-level control device is specified. For this purpose, depending on the mentioned first stored table and reference value said setpoint from a second stored table the one Correction current read in the second step temporarily is set.
Ein besonderer Vorteil dieser Steuerung besteht darin, dass lediglich zwei Tabellen ausgelesen und berücksichtigt werden müssen, um ausgehend von einem beliebigen Arbeitspunkt der Halteeinrichtung eine auswählbare stromlose Wirkverbindung zwischen den beiden zueinander beweglichen Elementen der Halteeinrichtung einstellen zu können. Die beiden Tabellen können als jeweilige Nachschlage-Tabelle (look-up-table, LUT) in einer Speichereinrichtung hinterlegt sein. Die jeweiligen Tabellenwerte können empirisch ermittelt sein. Die beiden Tabellen können einen einfachen Aufbau mit einer geringen Anzahl von Werten aufweisen, da entsprechend der erläuterten Durchführung des Steuerverfahrens in zwei Schritten die beiden Tabellen nacheinander ausgelesen werden, wobei der Ausgangswert der ersten Ausleseoperation einen Eingangswerte der zweiten Ausleseoperation bildet.One particular advantage of this control is that only two tables have to be read out and taken into account, to starting from any operating point of the holding device a selectable electroless active compound between the set both mutually movable elements of the holding device to be able to. The two tables can be as respective Look-up table (LUT) in a storage device be deposited. The respective table values can be empirical be determined. The two tables can be a simple one Structure with a small number of values, as appropriate the explained implementation of the tax procedure in two steps the two tables are read one after the other, wherein the output value of the first readout operation is an input value forms the second readout operation.
In der ersten Tabelle ist der genannte Referenzwert in Abhängigkeit von den Koordinaten des Arbeitspunkts der Halteeinrichtung gespeichert. Der Arbeitspunkt im Hysterese-Diagramm ist zum einen beispielsweise durch den derzeitigen Spulenstrom, die derzeitige Feldstärke des von der Spule erzeugten Magnetfelds oder eine sonstige hierzu äquivalente Größe festgelegt. Zum anderen ist der Arbeitspunkt der Halteeinrichtung beispielswei se durch die derzeitige magnetische Induktion der magnetisierbaren Komponente, durch den derzeitigen Magnetisierungsgrad der magnetisierbaren Komponente, das derzeitig zwischen den beiden Elementen der Halteeinrichtung wirksame Haltemoment, die derzeitig zwischen den beiden Elementen wirksame Haltekraft oder eine sonstige hierzu äquivalente Größe festgelegt.In the first table is the reference value in dependence stored from the coordinates of the operating point of the holding device. The operating point in the hysteresis diagram is, for example, one by the current coil current, the current field strength the magnetic field generated by the coil or any other equivalent thereto Size set. On the other hand, the working point the holding device beispielswei se by the current magnetic Induction of the magnetizable component, by the current Degree of magnetization of the magnetizable component that is currently effective holding torque between the two elements of the holding device, the currently effective between the two elements holding power or another size equivalent thereto established.
Auf Grundlage des Werts einer der Größen der vorgenannten ersten Gruppe äquivalenter Größen und des Werts einer der zueinander äquivalenten Größen der vorgenannten zweiten Gruppe kann aus der ersten Tabelle der genannte Referenzwert ausgelesen werden. Als Referenzwert selbst kann wiederum unmittelbar der Wert der magnetischen Induktion der magnetisierbaren Komponente herangezogen werden. Oder es wird ein hierzu äquivalenter Wert verwendet, beispielsweise der Wert des Magnetisierungsgrads der magnetisierbaren Komponente oder der Wert des wirksamen Haltemoments oder der wirksamen Haltekraft zwischen den beiden Elementen.On Basis of the value of one of the sizes of the aforementioned first group of equivalent sizes and the value of one of the mutually equivalent quantities the aforementioned second group can from the first table of reference value read out. As reference value itself in turn can directly determine the value of the magnetic induction of be used magnetizable component. Or it will be one this equivalent value used, for example, the Value of the degree of magnetization of the magnetizable component or the value of the effective holding moment or the effective holding force between the two elements.
Aus der genannten zweiten Tabelle wird der in dem zweiten Schritt temporär einzustellende Korrekturstrom ausgelesen, und zwar in Abhängigkeit von dem anhand der ersten Tabelle ermittelten Referenzwert und anhand des genannten Sollwerts, der die erwünschte magnetische Induktion der magnetisierbaren Komponente repräsentiert. Der Sollwert muss nicht unmittelbar ein Wert der erwünschten magnetisierbaren Induktion der magnetisierbaren Komponente sein, sondern es kann sich auch hier um einen hierzu äquivalenten Wert handeln, beispielsweise um einen Wert des erwünschten Magnetisierungsgrades der magnetisierbaren Komponente, einen Wert des erwünschten Haltemoments zwischen den beiden Elementen oder einen Wert der erwünschten Haltekraft zwischen den beiden Elementen.From the second table mentioned, the correction current to be temporarily set in the second step is read out, as a function of the reference value determined on the basis of the first table and on the basis of the stated desired value, which represents the desired magnetic induction of the magnetizable component. The desired value does not have to be directly a value of the desired magnetizable induction of the magnetizable component, but it may also be an equivalent value, for example a value of the desired degree of magnetization of the magnetizable component Value of the desired holding moment between the two elements or a value of the desired holding force between the two elements.
Für den Korrekturstrom – also für den Ausgangswert der zweiten Tabelle – können beispielsweise Werte der Polarität und der Amplitude des einzustellenden Korrekturstroms gespeichert sein. Zusätzlich können Werte der Zeitdauer des einzustellenden Korrekturstroms gespeichert sein. Alternativ ist für den jeweiligen Strompuls eine fixe Zeitdauer vorgesehen, so dass keine individuellen Werte der Zeitdauer hinterlegt werden müssen.For the correction current - ie for the output value the second table - can be for example values the polarity and the amplitude of the correction current to be set be saved. In addition, values of the Duration of the correction current to be set to be stored. Alternatively, a fixed period of time is provided for the respective current pulse, so that no individual values of the duration are stored have to.
Das genannte erste Element und das zweite Element der Halteeinrichtung können relativ zueinander drehbar, schwenkbar, verschiebbar oder in sonstiger Weise versetzbar angeordnet sein. Dementsprechend handelt es sich bei der einzustellenden stromlosen Wirkverbindung zwischen diesen beiden Elementen um eine Haltekraft oder ein Haltemoment.The said first element and the second element of the holding device can be rotatable, pivotable, movable relative to each other or be arranged displaceable in any other way. Accordingly this is the currentless active compound to be adjusted between these two elements by a holding force or a holding torque.
Bei der genannten magnetisierbaren Komponente der Halteeinrichtung, welche die erläuterten remanenten Eigenschaften besitzt, muss es sich nicht notwendigerweise um ein separates Element handeln. Vielmehr ist es von Vorteil, wenn die magnetisierbare Komponente durch das genannte erste oder zweite Element gebildet ist.at said magnetizable component of the holding device, which has the explained remanent properties, it does not necessarily have to be a separate element. Rather, it is advantageous if the magnetizable component is formed by said first or second element.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit einer Steuerung der erläuterten Art sowie auf eine Halteeinrichtung mit einer entsprechend ausgebildeten Steuereinrichtung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Aufhaltesystem mit einer derartigen Halteeinrichtung für eine Tür oder eine Klappe, die an einer relativ hierzu feststehenden Struktur (z. B. Karosserieabschnitt eines Kraftfahrzeugs) schwenkbar angelenkt ist, wobei sich das genannte erste oder zweite Element gemeinsam mit der Tür oder der Klappe zumindest indirekt (z. B. über ein Getriebe) bewegt, und wobei das jeweilige andere Element an der feststehenden Struktur befestigt ist.The The invention relates to a method with a control of explained type and on a holding device with a appropriately trained control device. Further, refers the invention relates to a retention system with such a holding device for a door or a flap that is attached to a relative fixed structure therefor (eg body section of a motor vehicle) pivotally hinged, said first or second Element together with the door or the flap at least moved indirectly (eg via a gear), and wherein the respective other element attached to the fixed structure is.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.The The invention will now be described by way of example only explained on the drawings.
In
den zylinderförmigen Spalt zwischen dem Gehäuse
Bei
der Türbremse
In
dem Lager
In
dem Raum zwischen dem felderzeugenden Element
Bezugsziffer
Sowohl
das felderzeugende Element
Somit
ist die magnetisierbare Komponente (felderzeugendes Element
Die
Ausführungsform gemäß
Zum
Schliefen der Fahrzeugtür muss die Haltekraft abgebaut
werden, die aus der remanenten Magnetisierung der felderzeugenden
Komponente
Zur
Entmagnetisierung wird beispielsweise die Kurve a, b, c, d, e durchfahren.
Auf diese Weise lässt sich ein im Wesentlichen entmagnetisierter
Zustand erreichen. Eine möglicherweise verbleibende kleine
Restmagnetisierung, die auf diese Weise nicht aufgehoben werden
kann, ist unschädlich, wenn sie so klein gewählt
wird, dass die Viskosität des magnetorheologischen Fluids
Der
vorstehend erläuterte stromlose Haltezustand der Türbremse
Um
bei einem geringen Rechenaufwand eine hinreichende Stellgenauigkeit
zu erzielen, ist erfindungsgemäß eine Steuerung
in zwei Schritten vorgesehen, um ausgehend von einem beliebigen
Arbeitspunkt innerhalb des Hysterese-Diagramms (
Der
Steuereinrichtung
Die
Türbremsen-Steuereinrichtung
Die
verwendeten Modelle ermöglichen jedoch nicht das Einstellen
eines beliebigen Remanenzmoments (d. h. Haltemoment bei unbestromter Spule)
mit der erwünschten Genauigkeit. Daher wird ein solches
von der Fahr zeug-Steuereinrichtung
Der
entsprechende Teil des von der Türbremsen-Steuereinrichtung
Deshalb
ermittelt die Türbremsen-Steuereinrichtung
In
einem Schritt S4 veranlasst die Türbremsen-Steuereinrichtung
Zu
dem erläuterten Steuerverfahren ist noch anzumerken, dass
beispielsweise die Schritte S2 und S3 auch vertauscht sein können.
Wichtig ist lediglich, dass zunächst der Spulenstrom Iist auf Null verringert wird und dass danach
kurzzeitig ein Korrekturstrom Ikorr erzeugt
wird, um das vorläufig eingestellte Remanenzmoment Mrref auf den erwünschten Wert Mrsoll zu korrigieren. Hierdurch kann die Steuerung
nämlich auf zwei einfachen Tabellen basieren, deren Werte zuvor
empirisch ermittelt worden sind. In diesem Zusammenhang ist es auch
nicht zwingend erforderlich, dass die Steuereinrichtung
Ferner
ist anzumerken, dass eine mehrmalige Wiederholung des Schritts S4
auch dazu genutzt werden kann, das Remanenzmoment Mr der Türbremse
Schließlich
ist zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel anzumerken,
dass die erfindungsgemäße Steuerung auch für
andere magnetorheologische Halteeinrichtungen mit zwei relativ zueinander beweglichen
Elementen geeignet ist, insbesondere für Anordnungen, wie
sie in der eingangs genannten
- 1010
- Türbremsedoor brake
- 1212
- Befestigungselementfastener
- 1414
- Befestigungselementfastener
- 1616
- Gehäusecasing
- 1818
- felderzeugende Komponentefield generating component
- 2020
- SpuleKitchen sink
- 2121
- Gruppe von Spulendrähtengroup of coil wires
- 22, 2422 24
- Versorgungsleitungsupply line
- 2626
- Topflamellepot disk
- 2828
- DrehwinkelsensorRotation angle sensor
- 2929
- Lagercamp
- 3030
- Drehachseaxis of rotation
- 3232
- Gleitlagerbearings
- 3434
- dichtender Drehabschlusssealing rotation degree
- 3636
- Befestigungsschraubefixing screw
- 3838
- magnetorheologisches Fluidmagnetorheological fluid
- 4040
- Magnetfeldliniemagnetic field line
- 5050
- Steuereinrichtung der Türbremsecontrol device the door brake
- 5252
- Stromquellepower source
- 5454
- Speichereinrichtungmemory device
- 5656
- Steuereinrichtung des Fahrzeugscontrol device of the vehicle
- 120120
- Hystereseschleifehysteresis loop
- 122122
- NeukurveNew curve
- BB
- magnetische Induktionmagnetic induction
- HH
- magnetische Feldstärkemagnetic field strength
- Ikorr I corr
- Korrekturstromcorrection current
- Iist I is
- Istwert des Spulenstromsactual value of the coil current
- Mist M is
- Istwert des Haltemomentsactual value the holding moment
- Mrsoll Mr should
- Sollwert des Remanenzmomentssetpoint of the remanence moment
- Mrref Mr. ref
- Referenzwert des Remanenzmomentsreference value of the remanence moment
- T1T1
- erste Tabellefirst table
- T2T2
- zweite Tabellesecond table
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - US 7250738 B1 [0039] - US 7250738 B1 [0039]
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