DE102015209867A1 - Method for condition monitoring of at least one planetary gear of a planetary gear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von zumindest einem Planetenrad (10, 30) eines Planetengetriebes (1), wobei das zumindest eine Planetenrad (10, 30) in dem Planetengetriebe (1) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Vorbeidrehen des zumindest einen Planetenrads (10, 30) an mindestens einem Sensor (5) mittels dem mindestens einen Sensor (5) zumindest Signal (S1, S2) erzeugt wird, zumindest ein Ist-Signalmerkmal des zumindest jeweils einen erzeugten Signals (S1, S2) mit zumindest jeweils einem vorgegebenen Soll-Signalmerkmal verglichen wird und – auf einen Fehler geschlossen wird, wenn das zumindest jeweils eine vorgegebene Soll-Signalmerkmal und das zumindest jeweils eine Ist-Signalmerkmal des zumindest jeweils einen erzeugten Signals (S1, S2) nicht identisch ist.The invention relates to a method for condition monitoring of at least one planetary gear (10, 30) of a planetary gear (1), wherein the at least one planetary gear (10, 30) is rotatably mounted in the planetary gear (1), characterized in that in a Vorbeidrenhen the at least one planetary gear (10, 30) at least one sensor (5) by means of the at least one sensor (5) at least signal (S1, S2) is generated, at least one actual signal feature of at least one generated signal (S1, S2) is compared at least in each case a predetermined desired signal feature and - is closed to an error when the at least one predetermined nominal signal feature and the at least one actual signal feature of at least one generated signal (S1, S2) is not identical.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von zumindest einem Planetenrad eines Planetengetriebes, wobei das zumindest eine Planetenrad in dem Planetengetriebe drehbar gelagert ist.The invention relates to a method for condition monitoring of at least one planetary gear of a planetary gear, wherein the at least one planet gear is rotatably mounted in the planetary gear.
Ein Planetengetriebe der vorgenannten Gattung kann wegen seiner günstigen Eigenschaften und wegen seiner Einsatzmöglichkeit insbesondere als Überlagerungs-, Übersetzungs-, Schalt- oder Abzweiggetriebe in vielen Bereichen der Antriebstechnik angewendet werden. Dieser Getriebetyp hat sich besonders im Fahrzeugbau durchgesetzt.A planetary gear of the aforementioned type can be used in many areas of the drive technology because of its favorable properties and because of its possible use in particular as a superposition, gear, shift or branch. This type of transmission has prevailed particularly in vehicle construction.
Ein wesentliches Merkmal für ein Verhalten eines Planetengetriebes ist dessen Laufgrad F. Der Laufgrad eines Getriebes gibt an, wie viele voneinander unabhängige Bewegungsgrößen als bekannt vorgegeben werden müssen, damit sein Bewegungszustand eindeutig bestimmbar ist. Während Standgetriebe stets zwangläufig sind (F = 1), können einfache Planetengetriebe Laufgrade von F = 1 oder F = 2, zusammengesetzte Planetengetriebe Laufgrade von F ≥ 1 aufweisen.An essential feature for a behavior of a planetary gear is its degree F. The degree of a transmission indicates how many independent motion variables must be specified as known, so that its state of motion is clearly determinable. While stationary gearboxes are always forced (F = 1), simple planetary gear ratios of F = 1 or F = 2, compound planetary gears can have degrees of operation of F ≥ 1.
Konstruktiv lässt sich ein Planetengetriebe in ein einfaches Planetengetriebe mit einem Steg mit mindestens einem Planetenrad und ein oder zwei Zentralräder und in ein zusammengesetztes Planetengetriebe mit mehreren einfachen Planetengetrieben unterscheiden. Einfache Planetengetriebe mit koaxialer Lage der Anschlusswellen werden auch als rückkehrende Planetengetriebebezeichnet. Planetengetriebe mit nur einem Zentralrad und einer nicht koaxialen umlaufenden Anschlusswelle werden auch als offene Planetengetriebe bezeichnet. Wird bei einem zusammengesetzten Planetengetriebe der Bauaufwand durch Vereinigung von Stegen, gleich großen Zentralrädern und/oder gleich großen Planetenrädern vereinfacht, so spricht man auch von reduzierten Planetengetrieben.Constructively, a planetary gear can be divided into a simple planetary gear with a bridge with at least one planet and one or two central gears and a composite planetary gear with several simple planetary gears. Simple planetary gears with coaxial position of the connection shafts are also referred to as returning planetary gears. Planetary gears with only one central gear and a non-coaxial rotating connecting shaft are also referred to as open planetary gear. Is simplified in a compound planetary gear construction costs by the union of webs, the same size central wheels and / or the same size planetary gears, so we speak of reduced planetary gears.
Nach der Nutzung lässt sich ein Planetengetriebe u. a. in ein Übersetzungsgetriebe und ein Überlagerungsgetriebe einteilen, wobei ein Übersetzungsgetriebe ein einfaches oder zusammengesetztes Planetengetriebe mit Laufgrad F = 1 ist und wobei ein Überlagerungsgetriebe ein einfaches oder zusammengesetztes Planetengetriebe mit Laufgrad F ≥ 2 zur Überlagerung von Drehzahlen oder Leistungen ist. Gebräuchliche Bezeichnungen für ein Überlagerungsgetriebe sind auch Differential-, Sammel-, Verteil- und Ausgleichsgetriebe.After use, a planetary gear u. a. in a transmission gear and a superposition gear, wherein a transmission gear is a simple or compound planetary gear with degree F = 1 and wherein a superposition gear is a simple or compound planetary gear with degree of F ≥ 2 for superposition of speeds or powers. Common names for a superposition gear are also differential, collective, distribution and differential gear.
Nach der Nutzung lässt sich ein Planetengetriebe zusätzlich u. a. in ein Schaltgetriebe und Wendegetriebe unterscheiden.After use, a planetary gear can also u. a. differ in a manual transmission and reverse gear.
Ein Planetengetriebe lässt sich auch nach seiner Stegbewegung unterteilen. Ist der Steg bei einem einfachen Planetengetriebe feststehend, so ist der Laufgrad F = 1. Diese Getriebeart ist als Standgetriebe bekannt. Umlaufrädergetriebe wird ein einfaches Planetengetriebe mit einem umlaufenden Steg (F = 1 oder F = 2) oder ein zusammengesetztes Planetengetriebe mit mindestens einem umlaufenden Steg (F ≥ 1) genannt.A planetary gear can also be subdivided according to its web movement. If the web is stationary in a simple planetary gear, the running degree F = 1. This gear is known as a stationary gear. Planetary gear is called a simple planetary gear with a circumferential ridge (F = 1 or F = 2) or a compound planetary gear with at least one circumferential ridge (F ≥ 1).
Weitere Unterteilungen nach u. a. Anzahl der laufenden Anschlusswellen, Vorzeichen der Standgetriebeübersetzung, Veränderliche Standgetriebeübersetzung oder Getriebekombinationen sind möglich.Further subdivisions after u. a. Number of running connection shafts, sign of the stationary gear ratio, variable stationary gear ratio or gearbox combinations are possible.
Ein Sensor in einem Planetengetriebe, kann mehrere Funktionen erfüllen: Er kann einen oder mehrere Betriebszustände und/oder einen oder mehrere vorgebbare Werte erfassen und/oder physikalische Größen und/oder chemische Größen in elektrische Signale umwandeln. Der Sensor fungiert als eine Art Bindeglied zwischen dem Planetengetriebe z. B. eines Fahrzeugs mit seinen komplexen Funktionen und elektronischen Steuergeräten als Verarbeitungseinheiten. Der Sensor kann eine Anpassschaltung umfassen, die ein Signal aufbereiten und verstärken kann, damit es von einem Steuergerät weiterverarbeitet werden kann. Sensoren können heutzutage eine hohe Integrationsstufe aufweisen, d. h., dass viele Funktionen, wie z. B. Signalaufbereitung, Analog-Digital-Wandlung, Selbstkalibrierungsfunktionen und Mikroprozessor bereits im Sensor untergebracht sein können.A sensor in a planetary gear, can fulfill several functions: It can detect one or more operating conditions and / or one or more predeterminable values and / or convert physical quantities and / or chemical quantities into electrical signals. The sensor acts as a kind of link between the planetary gear z. B. a vehicle with its complex functions and electronic control units as processing units. The sensor may include a matching circuit that can condition and amplify a signal for further processing by a controller. Sensors today can have a high level of integration, i. h., that many functions, such. As signal conditioning, analog-to-digital conversion, self-calibration functions and microprocessor can already be accommodated in the sensor.
Ein Verfahren für eine automatische Zustandsüberwachung von einem oder mehreren Planetenrädern in einem Planetengetriebe ist wünschenswert, um z. B. konstruktive Schwächen wie z. B. ein Bruch eines oder ein Bruch im Planetenträger oder um Unterbrechungen in nachgeschalteten Wellen, z. B. ein Bruch in einem nachfolgendem Lastpfad erkennen zu können, da ein mechanischer Bruch sicherheitskritisch ist und die Funktion des Planetengetriebes nicht mehr gewährleistet wäre. Durch die Überwachung des Zustands ist z. B. eine Einleitung eines sicheren Betriebszustandes und/oder eine Ausgabe an ein Ausgabegerät möglich.A method for automatic condition monitoring of one or more planetary gears in a planetary gear is desirable, for. B. constructive weaknesses such. As a fraction of one or a fraction in the planet carrier or interruptions in downstream waves, z. B. to be able to detect a break in a subsequent load path, since a mechanical fracture is critical to safety and the function of the planetary gear would no longer be guaranteed. By monitoring the condition is z. B. an initiation of a safe operating condition and / or an output to an output device possible.
Aus
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, Sensoren bei Planetengetrieben, insbesondere bei Differentialgetrieben, einzusetzen, um beispielsweise eine Drehzahl eines Tellerrades feststellen zu können. Aus der
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges und betriebssicheres Verfahren zur Zustandsüberwachung von zumindest einem Planetenrad eines Planetengetriebes bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide a cost-effective and reliable method for condition monitoring of at least one planetary gear of a planetary gear.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei einem Vorbeidrehen des zumindest einen Planetenrads an mindestens einem Sensor mittels dem mindestens einen Sensor zumindest Signal (S1, S2) erzeugt wird, zumindest ein Ist-Signalmerkmal des zumindest jeweils einen erzeugten Signals (S1, S2) mit zumindest jeweils einem vorgegebenen Soll-Signalmerkmal verglichen wird und auf einen Fehler geschlossen wird, wenn das zumindest jeweils eine vorgegebene Soll-Signalmerkmal und das zumindest jeweils eine Ist-Signalmerkmal des zumindest jeweils einen erzeugten Signals (S1, S2) nicht identisch ist.This object is achieved according to the invention in that at least one signal (S 1 , S 2 ) is generated when the at least one planet wheel moves past at least one sensor by means of the at least one sensor, at least one actual signal feature of the at least one generated signal (S 1 , S 2 ) is compared with at least one predetermined nominal signal characteristic in each case and is concluded on an error if the at least one predetermined nominal signal feature and the at least one actual signal feature of the at least one generated signal (S 1 , S 2 ) is not identical.
Umläuft ein Planetenrad die zweite Drehachse, so rotiert es radial beabstandet von dieser um diese. Bewegt sich das zumindest eine Planetenrad an dem zumindest einen Sensor vorbei, so erzeugt der zumindest eine Sensor zumindest ein Signal, welches das Ist-Signal des zumindest einen Planetenrads darstellt. So kann pro vollständigen Umlauf ein Signal erzeugt werden, dass eine Verdrehung um die zweite Drehachse repräsentiert. Die Nichtidentität der Signalmerkmale kann z. B. in Form einer Signalfrequenzänderung vorliegen.If a planetary gear rotates around the second axis of rotation, it rotates radially spaced therefrom. If the at least one planetary gear moves past the at least one sensor, the at least one sensor generates at least one signal which represents the actual signal of the at least one planetary gear. Thus, a signal can be generated per complete revolution that represents a rotation about the second axis of rotation. The non-identity of the signal characteristics can, for. B. in the form of a signal frequency change.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Erfassung einer Fehlstellung des zumindest einen Planetenrads ermöglicht. So kann insbesondere eine Verkippung des Planetenträgers oder des Stegs mitsamt Planetenrad und/oder eine Verdrehung des Planetenrads um die eigene Drehachse zu Problemen, insbesondere Fehlfunktionen aufgrund z. B. von Brüchen im Planetenträger oder Brüchen in den Lastpfaden des Getriebes führen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren frühzeitig erkannt werden können. Die Verkippung bzw. die Verdrehung um die eigene Drehachse ist dabei eine Reaktion auf einen Fehler im Planetengetriebe, dessen Ursache ein mechanischer Bruch, z. B. ein Bruch im oder eines Planetenträgers oder ein Bruch im nachfolgenden Lastpfad sein kann.With the method according to the invention a detection of a malposition of the at least one planetary gear is made possible. Thus, in particular, a tilting of the planet carrier or of the web together with the planetary gear and / or a rotation of the planetary gear around its own axis of rotation can lead to problems, in particular malfunctions due to z. B. of breaks in the planet carrier or breaks in the load paths of the transmission, which can be detected early with the method according to the invention. The tilting or rotation about its own axis of rotation is a reaction to a fault in the planetary gear, the cause of a mechanical break, z. B. may be a break in or a planetary carrier or a break in the subsequent load path.
Es hat sich zudem herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren helfen kann, Folgeschäden zu vermeiden und Instandhaltungs- und/oder Instandsetzungsmaßnahmen besser zu planen. Hierdurch können Kostenvorteile insoweit entstehen, als dass frühzeitig z. B. ein defektes Planetenrad und/oder ein defekter Planetenträger ausgewechselt werden kann, bevor z. B. das gesamte Planetengetriebe Schaden nimmt. Auch können insoweit Kosten reduziert werden, als dass aufgrund dieser Vorhersehbarkeit eine just-in-time Bestellung entsprechender Bauteile ermöglicht wird.It has also been found that the method according to the invention can help prevent consequential damage and better plan maintenance and / or repair measures. As a result, cost advantages may arise insofar as that early on z. B. a defective planetary gear and / or a defective planet carrier can be replaced before z. B. the entire planetary gear takes damage. Costs can also be reduced insofar as due to this predictability a just-in-time ordering of corresponding components is made possible.
Es hat sich herausgestellt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Monitoringkonzept abbildbar ist, redundant, diversitär und ohne Vorverarbeitung der Sensorsignale arbeiten kann.It has been found that a monitoring concept can be imaged with the method according to the invention, can work redundantly, diversitively and without preprocessing of the sensor signals.
Für die Zustandsüberwachung ist dabei unerheblich in welche von beiden Richtungen das zumindest eine Planetenrad die zweite Drehachse umläuft. Besonders bevorzugt ist jedoch ein Verfahren, bei dem zusätzlich eine erste und zweite Umlaufrichtung des zumindest einen Planetenrads erfasst wird. Dies kann beispielsweise mittels eines weiteren Sensors erfolgen. Die Drehrichtung um die zweite Drehachse lässt sich anhand von Winkelinformationen bestimmen. Z. B. folgt bei einem Planetengetriebe bei einer Drehung eines Planetenrads um die zweite Drehachse ein erster Winkel auf einen zweiten Winkel, wobei der zweite Winkel z. B. größer sein kann als der erste Winkel oder umgekehrt, wobei der erste kleine Winkel der Erfassung des jeweiligen Planetenrads und der zweite große Winkel der jeweiligen Pause zwischen zwei Planetenrädern entsprechen kann oder umgekehrt. So kann aus Kenntnis einer Einbausituation die Drehrichtung abgeleitet werden.For the condition monitoring is irrelevant in which of the two directions, the at least one planet rotates the second axis of rotation. However, a method is particularly preferred in which additionally a first and second direction of rotation of the at least one planetary gear is detected. This can be done for example by means of another sensor. The direction of rotation about the second axis of rotation can be determined on the basis of angle information. For example, in a planetary gear in a rotation of a planetary gear about the second axis of rotation, a first angle to a second angle, wherein the second angle z. B. can be greater than the first angle or vice versa, wherein the first small angle of the detection of the respective planetary gear and the second large angle of the respective pause between two planetary gears can correspond or vice versa. Thus, the direction of rotation can be derived from knowledge of a mounting situation.
Unter Einbausituation ist eine Festlegung zu verstehen, ob eine Differenz des ersten und zweiten Winkels bei positivem Vorzeichen einen Umlauf in eine erste Richtung, z. B. linkslaufend, von zwei Umlaufrichtungen und bei negativem Vorzeichen in eine zweite Richtung, z. B. rechtslaufend, entspricht. Oder ob das positive Vorzeichen einen Umlauf in die zweite Richtung, rechtslaufend, und bei negativem Vorzeichen einen Umlauf in die erste Richtung, linkslaufend, repräsentiert.Under installation situation is a determination to understand whether a difference of the first and second angle with a positive sign a round trip in a first direction, z. B. left-handed, of two directions of rotation and negative sign in a second direction, z. B. clockwise, corresponds. Or whether the positive sign represents a rotation in the second direction, clockwise, and in the case of a negative sign a circulation in the first direction, counterclockwise.
Bevorzugt ist zudem ein Verfahren, bei dem das zumindest eine Planetenrad einen Markierungskörper aufweist, der sich in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich erstreckt und zumindest eine Unterbrechung aufweist und dass bei einer Erfassung der zumindest einen Unterbrechung mittels des zumindest einen Sensors eine Signalerzeugung verhindert wird. Mittels des Markierungskörpers ist auf konstruktiv einfache Art und Weise eine bessere Erfassung des Planetenrads, wenn dieser am Sensor vorbeiläuft, sowie eine bessere Erfassung einer Ausgleichsbewegung möglich, d. h. eine Drehbewegung des Planetenrads um die eigene Drehachse. Der Markierungskörper ist dabei fest mit dem Planetenrad verbunden, sodass aus der Erfassung des Markierungskörpers auf die Bewegung des Planetenrads rückgeschlossen werden kann. Die Unterbrechung kann z. B. eine Ausnehmung oder Lücke sein, die mit einer Drehung des zumindest einen Planetenrads um die erste Drehachse, welche zugleich die eigene ist, zum Sensor gerichtet werden kann. Diese Drehung um die erste Drehachse kann z. B. eine Ausgleichsbewegung repräsentieren, um Verspannungen der Abtriebsachsen auszugleichen. Ist die Unterbrechung zum Sensor gerichtet und rotiert das Planetenrad am Sensor vorbei, so wird das Planetenrad nicht vom Sensor erfasst sondern die Signalerzeugung wird verhindert. Ein Ausbleiben eines Signals kann dann als Fehler, z. B. als Verdrehung um die eigene Drehachse, ausgegeben werden.Also preferred is a method in which the at least one planetary gear has a marking body which extends over an angular range in the circumferential direction and has at least one interruption and signal generation is prevented when the at least one interruption is detected by the at least one sensor. By means of the marker body is in a structurally simple way a better detection of the planetary gear when it passes the sensor, as well as a better detection of a compensating movement possible, d. H. a rotational movement of the planetary gear about its own axis of rotation. The marker body is firmly connected to the planet, so that can be deduced from the detection of the marker body on the movement of the planetary gear. The interruption can z. Example, a recess or gap, which can be directed to the sensor with a rotation of the at least one planetary gear about the first axis of rotation, which is at the same time its own. This rotation about the first axis of rotation can, for. B. represent a compensation movement to compensate for tension in the output axles. If the interruption is directed to the sensor and the planetary gear rotates past the sensor, then the planetary gear is not detected by the sensor but the signal generation is prevented. Failure of a signal can then be considered an error, eg. B. as a rotation about its own axis of rotation, are issued.
Darüber hinaus ist ein Verfahren bevorzugt bei dem eine Amplitude des zumindest einen Signals ein vorgegebenes Signalmerkmal ist.In addition, a method is preferred in which an amplitude of the at least one signal is a predetermined signal feature.
Weiterhin bevorzugt ist ein Verfahren bei dem eine Signalbreite des zumindest einen Signals ein vorgegebenes Signalmerkmal ist. Bei der Signalbreite oder Pulsbreite handelt es sich um einen Zeitbereich, der zwischen einem Signalanfang und einem Signalende desselben Signals liegt. Dieser Zeitbereich korrespondiert mit einem Winkelbereich den das Planetenrad während der Drehung um die zweite Drehachse zurücklegt.Further preferred is a method in which a signal width of the at least one signal is a predetermined signal feature. The signal width or pulse width is a time range that is between a signal start and a signal end of the same signal. This time range corresponds to an angular range covered by the planetary gear during rotation about the second axis of rotation.
Darüber hinaus ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem eine Breite einer Signalpause ein vorgegebenes Signalmerkmal ist. Bei der Breite der Signalpause handelt es sich um einen zeitlichen Abstand, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen liegt, d. h. zwischen einem Signalende eines ersten Signals und einem Signalbeginn eines darauffolgenden zweiten Signals. Dieser Zeitbereich korrespondiert ebenfalls mit einem Winkelbereich den das Planetenrad während der Drehung um die zweite Drehachse zurücklegt, wobei dieser Zeitbereich bzw. Winkelbereich üblicherweise größer ist als der Zeitbereich bzw. Winkelbereich der die Signalbreite repräsentiert.In addition, a method is preferred in which a width of a signal pause is a predetermined signal feature. The width of the signal pause is a time interval that is between two consecutive signals, d. H. between a signal end of a first signal and a signal start of a subsequent second signal. This time range likewise corresponds to an angular range which the planetary gear covers during the rotation about the second axis of rotation, this time range or angle range usually being greater than the time range or angular range representing the signal width.
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem auf einen Fehler geschlossen wird, wenn ein Verhältnis aus zumindest einer Signalbreite und zumindest einer Breite einer Signalpause nicht einem vorgegebenen Erwartungswert entspricht.Furthermore, a method is preferred in which an error is concluded when a ratio of at least one signal width and at least one width of a signal pause does not correspond to a predefined expected value.
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem auf einen Fehler geschlossen wird, wenn ein erstes Verhältnis aus zumindest einer ersten Signalbreite und zumindest einer ersten Breite einer ersten Signalpause nicht einem zweiten Verhältnis aus zumindest einer zweiten Signalbreite und zumindest einer zweiten Breite einer zweiten Signalpause entspricht. Der Vorteil liegt darin, dass Drehzahländerungen berücksichtigt werden können.Furthermore, a method is preferred in which an error is concluded when a first ratio of at least one first signal width and at least one first width of a first signal pause does not correspond to a second ratio of at least one second signal width and at least one second width of a second signal pause. The advantage is that speed changes can be taken into account.
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebsparameter nact des Planetengetriebes, einem in der Vergangenheit liegenden Betriebsparameter des Planetengetriebes gleicher Art nref und einem Sensorsignalreferenzmerkmal Δtxy_ref ein Sensorsignalmerkmal Δtxy_calc vorausberechnet wird und dass auf einen Fehler geschlossen wird, wenn das vorausberechnete Sensorsignalmerkmal Δtxy_calc nicht einem Ist-Sensorsignalmerkmal Δtxy entspricht.Furthermore, a method is preferred in which, depending on a current operating parameter act of the planetary gear, a past in the operating parameters of the planetary gear of the same type n ref and a sensor signal reference feature .DELTA.t xy_ref a sensor signal characteristic .DELTA.t xy_calc is precalculated and that an error is concluded, if the precalculated sensor signal characteristic Δt xy_calc does not correspond to an actual sensor signal characteristic Δt xy .
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem eine Drehzahl nact ein aktueller Betriebsparameter ist, dass eine Referenzdrehzahl nref ein in der Vergangenheit liegender Betriebsparameter gleicher Art ist, dass Δtxy_ref ein Sensorsignalreferenzmerkmal ist, und dass für ein vorauszuberechnendes Sensorsignalmerkmal Δtxy_calc gilt: Furthermore, a method is preferred in which a rotational speed n act is a current operating parameter, that a reference rotational speed n ref is an operating parameter of the same type lying in the past, that Δt xy_ref is a sensor signal reference feature and that for a sensor signal feature Δt xy_calc to be pre-calculated :
Das Ausgangssignal des Sensors wird vorausberechnet und mit einem Erwartungswert verglichen. Beispielsweise wird das Signalmerkmal Δt12 mit dem vorausberechneten Wert Δt12_calc verglichen. Anhand eines Basissignals, das z. B. aus Messungen bei konstanter Umlaufdrehzahl des zumindest einen erfassten Planetenrads ermittelt werden kann, kann ein Basismuster bestimmt werden. Hierdurch wird mit einem bekannten Betriebsparameter, der z. B. von einem externen Drehzahlsensor bereitgestellt werden kann, eine dynamische Zustandsüberwachung ermöglicht, d. h. alle weiteren Signale können vorausberechnet werden. Z. B. kann für beliebige Drehzahlen die erwartete Zeit zwischen zwei Signalen oder zwei Signalpausen vorausberechnet werden. Hierdurch können Drehzahländerungen besser berücksichtigt werden.The output signal of the sensor is calculated in advance and compared with an expected value. For example, the signal feature Δt 12 is compared with the predicted value Δt 12_calc . Based on a base signal z. B. from measurements at constant rotational speed of at least one detected planetary gear can be determined, a basic pattern can be determined. As a result, with a known operating parameters, the z. B. can be provided by an external speed sensor, a dynamic condition monitoring allows, ie all other signals can be precalculated. For example, the expected time between two signals or two signal pauses can be calculated for any speed. As a result, speed changes can be better taken into account.
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem das Planetengetriebe (
- – Δt12 einer Signalpause zwischen dem ersten Signal S1 und dem zweiten Signal S2,
- – Δt23 einer Signalbreite des ersten Signals S1,
- – Δt34 Signalpause zwischen dem zweiten Signal S2 und dem ersten Signal S1 und
- – Δt41 einer Signalbreite des zweiten Signals S2 entspricht, und dass auf einen Fehler geschlossen wird,
- – wenn zumindest eines der Verhältnissenicht einem entsprechenden Erwartungswert entspricht oder nicht konstant ist; oder
- – wenn zumindest eines der Verhältnissenicht einem entsprechenden Erwartungswert entspricht oder nicht konstant ist; oder
- – wenn das Verhältnisungleich dem Verhältnisist oder nicht konstant ist; oder
- – wenn das Verhältnisungleich dem Verhältnisist oder nicht konstant ist.
- Δt 12 a signal pause between the first signal S1 and the second signal S2,
- Δt 23 of a signal width of the first signal S1,
- - Δt 34 signal pause between the second signal S2 and the first signal S1 and
- Δt 41 corresponds to a signal width of the second signal S2 and that an error is concluded,
- - if at least one of the circumstances does not correspond to a corresponding expected value or is not constant; or
- - if at least one of the circumstances does not correspond to a corresponding expected value or is not constant; or
- - if the ratio unlike the relationship is or is not constant; or
- - if the ratio unlike the relationship is or is not constant.
Dem jeweiligen Zeitbereich Δt12, Δt23, Δt34 oder Δt41 kann auch ein entsprechender Winkelbereich Δφ12, Δφ23, Δφ34 oder Δφ41 zugeordnet werden.Of each time domain .DELTA.t 12, 23 .DELTA.t, .DELTA.t .DELTA.t 34 or 41 may also be a corresponding range of angles Δφ 12, Δφ 23, Δφ 34 or 41 be assigned to Δφ.
Bedingt durch eine Abtastung und/oder einer Digitalisierung eines Rohwinkelsignals sowie einer beispielhaften digitalen Verarbeitung in einer Rechnereinheit können pro gemessenen Teilwinkel sogenannte Winkelfehler entstehen, sodass insbesondere ein Verfahren bevorzugt ist, bei dem auf einen Fehler geschlossen wird, wenn Δt12 minus Δt34 ungleich Null ist oder nicht konstant ist oder wenn Δt23 minus Δt41 ungleich Null ist oder nicht konstant ist. So werden für einen Vergleich lediglich zwei Signalmerkmale herangezogen und die Differenz mit einem Erwartungswert zu vergleichen. So kann eine Toleranzkette besonders gering gehalten werden. Dem jeweiligen Zeitbereich Δt12, Δt23, Δt34 oder Δt41 kann auch ein entsprechender Winkelbereich Δφ12, Δφ23, Δφ34 oder Δφ41 zugeordnet werden. Due to a scanning and / or digitization of a Rohwinkelsignals as well as an exemplary digital processing in a computer unit, so-called angular errors may arise per measured pitch angle, so that in particular a method in which closed a fault is preferred if .DELTA.t 12 minus .DELTA.t 34 nonzero is or is not constant, or when Δt 23 minus Δt 41 is nonzero or not constant. Thus, only two signal characteristics are used for a comparison and the difference is compared with an expected value. So a tolerance chain can be kept very low. A respective angular range Δφ 12 , Δφ 23 , Δφ 34 or Δφ 41 can also be assigned to the respective time range Δt 12 , Δt 23 , Δt 34 or Δt 41 .
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem das Planetengetriebe zwei Planetenräder umfasst, so dass je Umlauf zwei Signale S1 und S2 mittels des zumindest einen Sensors erzeugt werden und dass in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebsparameter nact des Planetengetriebes, einem in der Vergangenheit liegenden Betriebsparameter des Planetengetriebes gleicher Art nref und einem Sensorsignalreferenzmerkmal Δtxy_ref ein Sensorsignalmerkmal Δtxy_calc vorausberechnet wird und dass auf einen Fehler geschlossen wird, wenn das vorausberechnete Sensorsignalmerkmal Δtxy_calc nicht einem entsprechenden Ist-Sensorsignalmerkmal Δtxy entspricht, wobei Δt12_ref, Δt23_ref, Δt34_ref, Δt41_ref ein jeweiliges Sensorsignalreferenzmerkmal darstellen und wobei für ein jeweiliges vorauszuberechnendes Sensorsignalmerkmal Δt12_calc, Δt23_calc, Δt34_calc, und Δt41_calc gilt: Furthermore, a method is preferred in which the planetary gear comprises two planetary gears, so that each revolution two signals S1 and S2 are generated by means of at least one sensor and that depending on a current operating parameter n act of the planetary gear, a lying in the past operating parameters of Planetary gear same type n ref and a sensor signal reference Δt xy_ref a sensor signal characteristic .DELTA.t xy_calc is precalculated and that an error is concluded when the precalculated sensor signal characteristic .DELTA.t xy_calc not corresponding to a corresponding actual sensor signal characteristic .DELTA.t xy , where .DELTA.t 12_ref , .DELTA.t 23_ref , .DELTA.t 34_ref , Δt 41_ref represent a respective sensor signal reference feature , and wherein for a respective sensor signal feature Δt 12_calc , Δt 23_calc , Δt 34_calc , and Δt 41_calc to be pre-calculated :
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem bei einem Ausbleiben eines erwarteten Signals auf eine Ausgleichsbewegung, insbesondere auf eine Verdrehung um eine erste Drehachse, des zumindest einen Planetenrads geschlossen wird. Mit der ersten Drehachse ist die eigene Drehachse des Planetenrads gemeint.Furthermore, a method is preferred in which, in the absence of an expected signal on a compensating movement, in particular a rotation about a first axis of rotation, the at least one planetary gear is closed. The first axis of rotation means the own axis of rotation of the planetary gear.
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem auf eine Verdrehung des zumindest einen Planetenrads zu einer ersten Drehachse geschlossen wird, wenn das zumindest eine vorgegebene Soll-Signalmerkmal und das zumindest eine Ist-Signalmerkmal nicht identisch sind. Mit der ersten Drehachse ist die eigene Drehachse des Planetenrads gemeint. Verdrehung zu der ersten Drehachse bedeutet eine Verkippung eines Planetenrads. Die Nichtidentität der Signalmerkmale kann z. B. in Form einer Signalfrequenzänderung vorliegen.Furthermore, a method is preferred in which a rotation of the at least one planetary gear is closed to a first axis of rotation when the at least one predetermined desired signal feature and the at least one actual signal feature are not identical. The first axis of rotation means the own axis of rotation of the planetary gear. Twisting to the first axis of rotation means a tilt of a planetary gear. The non-identity of the signal characteristics can, for. B. in the form of a signal frequency change.
Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem als Fehlerreaktion ein sicherer Zustand eingeleitet und/oder eine Fehlermeldung ausgegeben wird.Furthermore, a method is preferred in which the error reaction initiated a safe state and / or an error message is issued.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Zustandsüberwachung wird anhand eines als Kegelraddifferential ausgebildeten und in der
Das Planetengetriebe
Hierfür weist das Planetengetriebe eine nicht dargestellte Eingangswelle, zwei Anschlusswellen
Der Sensor
Hierfür weisen die beiden Planetenräder
Der Markierungskörper
Die beiden Planetenräder
Die Ansicht der
Die Summe der vier Zeitbereiche ergibt die Umlaufzeit T. Die Summe der vier Teilwinkel ergibt den Umlaufwinkel Φ = 360°.The sum of the four time ranges gives the orbital period T. The sum of the four partial angles gives the orbital angle Φ = 360 °.
Der Zeitbereich Δt12 entspricht dabei dem Teilwinkel Δφ12, der Zeitbereich Δt23 entspricht dabei dem Teilwinkel Δφ23, der Zeitbereich Δt34 entspricht dabei dem Teilwinkel Δφ34 und der Zeitbereich Δt41 entspricht dabei dem Teilwinkel Δφ41.In this case, the time range Δt 12 corresponds to the partial angle Δφ 12 , the time range Δt 23 corresponds to the partial angle Δφ 23 , the time range Δt 34 corresponds to the partial angle Δφ 34 and the time range Δt 41 corresponds to the partial angle Δφ 41 .
In den Zeitbereichen Δt23, Δt41 wird mittels des Sensors
Im Unterschied zu
Oberhalb des jeweiligen Signalverlaufs der
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt diese Winkelinformationen um die Verkippung rechnerisch zu ermitteln, in dem es Verhältnisse von Teilwinkeln mit einem Erwartungswert vergleicht und auf einen Fehler „Planetenrad verkippt” schließt, wenn die Verhältnisse nicht konstant sind und/oder nicht gleich sind. So erkennt das erfindungsgemäße Verfahren den „Verkippungsfehler” u. a. dann, wenn gilt: The method according to the invention makes use of this angle information to mathematically determine the tilt by comparing ratios of partial angles to an expected value and to a "planetary gear tilted" error when the conditions are not constant and / or are not equal. Thus, the method according to the invention recognizes the "tilting error", inter alia, when the following applies:
Dargestellt ist ein Verkippungsfehler des Planetenrads
Oberhalb des jeweiligen Signalverlaufs der
Eine weitere Möglichkeit den Verkippungsfehler zu ermitteln, wird in den
Der Referenzwert ist ein Zeitbereich und wird ermittelt, indem bei konstanter Drehzahl n Umläufe der Planetenräder
Mittels der mathematischen Beziehungkann nun für eine beliebige Drehzahl nact, wie in
In
In der
Das in
Die dargestellten Figuren sind nur beispielhafte Ausführungsform der Erfindung. Es versteht sich, dass jede andere Ausführungsform denkbar ist, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.The illustrated figures are only exemplary embodiment of the invention. It is understood that any other embodiment is conceivable without departing from the scope of this invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Planetengetriebe, KegelraddifferentialPlanetary gear, bevel gear differential
- 3, 43, 4
- Anschlusswelle, AbtriebswelleConnecting shaft, output shaft
- 55
- Sensorsensor
- 66
- erste, eigene Drehachsefirst, own axis of rotation
- 77
- zweite Drehachsesecond axis of rotation
- 1010
- erstes Planetenradfirst planetary gear
- 2020
- Markierungskörpermarking body
- 21 21
- Unterbrechunginterruption
- 2222
- Erfassungsbereichdetection range
- 3030
- zweites Planetenradsecond planetary gear
- 4040
- Markierungskörpermarking body
- 4141
- Unterbrechunginterruption
- 4242
- Erfassungsbereichdetection range
- nn
- Drehzahl (Input Speed GRA)Speed (Input Speed GRA)
- nact n act
- aktuelle Drehzahlcurrent speed
- nref n ref
- ReferenzdrehzahlReference speed
- S1 S 1
-
Signal Planetenrad
10 Signalplanetary gear 10 - S2 S 2
-
Signal Planetenrad
30 Signalplanetary gear 30 - S1_exp S 1_exp
-
erwartetes Signal Planetenrad
10 expected signalplanetary gear 10 - S2_exp S 2_exp
-
erwartetes Signal Planetenrad
30 expected signalplanetary gear 30 - tt
- ZeitTime
- TT
- Zeitspanne für 360°-UmlaufTime span for 360 ° circulation
- UU
- Spannung in VoltVoltage in volts
- VV
- Signalverlaufwaveform
- Vref V ref
- ReferenzsignalausgangsverlaufReference signal output waveform
- Vexp V exp
- erwarteter Signalausgangsverlaufexpected signal output curve
- Vcalc V calc
- vorausberechneter Signalausgangsverlaufprecalculated signal output curve
- Δt.delta.t
- Zeitbereichtime range
- Δt12 Δt 12
-
Signalpause zwischen Planetenrad
10 und30 Signal break betweenplanetary gear 10 and30 - Δt23 Δt 23
-
Signalbreite Planetenrad
10 Signal widthplanetary gear 10 - Δt34 Δt 34
-
Signalpause zwischen Planetenrad
30 und10 Signal break betweenplanetary gear 30 and10 - Δt41 Δt 41
-
Signalbreite Planetenrad
30 Signal widthplanetary gear 30 - Δtxy_calc Δt xy_calc
- erwarteter Zeitbereich mit x, y = 1, ..., 4expected time domain with x, y = 1, ..., 4
- Δt12_calc Δt 12_calc
-
vorausberechnete Signalpause zwischen Planetenrad
10 und30 precalculated signal pause betweenplanetary gear 10 and30 - Δt23_calc Δt 23_calc
-
vorausberechnete Signalbreite Planetenrad
10 precalculated signal widthplanetary gear 10 - Δt34_calc Δt 34_calc
-
vorausberechnete Signalpause zwischen Planetenrad
30 und10 precalculated signal pause betweenplanetary gear 30 and10 - Δt41_calc Δt 41_calc
-
vorausberechnete Signalbreite Planetenrad
30 precalculated signal widthplanetary gear 30 - Δt12_exp Δt 12_exp
-
erwartete Signalpause zwischen Planetenrad
10 und30 expected signal break betweenplanetary gear 10 and30 - Δt23_exp Δt 23_exp
-
erwartete Signalbreite Planetenrad
10 expected signal widthplanetary gear 10 - Δt34_exp Δt 34_exp
-
erwartete Signalpause zwischen Planetenrad
30 und10 expected signal break betweenplanetary gear 30 and10 - Δt41_exp Δt 41_exp
-
erwartete Signalbreite Planetenrad
30 expected signal widthplanetary gear 30 - φφ
- Winkelangle
- ΦΦ
- 360°-Umlaufwinkel360 ° -Umlaufwinkel
- ΔφΔφ
- Umlaufwinkelbereich, TeilwinkelOrbital angle range, partial angle
- Δφ12 Δφ 12
-
Teilwinkel zwischen Planetenrad
10 und30 Partial angle betweenplanetary gear 10 and30 - Δφ23 Δφ 23
- Teilwinkelpart angle
- Δφ34 Δφ 34
-
Teilwinkel zwischen Planetenrad
30 und10 Partial angle betweenplanetary gear 30 and10 - Δφ41 Δφ 41
- Teilwinkelpart angle
- Δφ12_exp Δφ 12_exp
-
erwarteter Teilwinkel zwischen Planetenrad
10 und30 expected partial angle betweenplanetary gear 10 and30 - Δφ23_exp Δφ 23_exp
- erwarteter Teilwinkelexpected partial angle
- Δφ34_exp Δφ 34_exp
-
erwarteter Teilwinkel zwischen Planetenrad
30 und10 expected partial angle betweenplanetary gear 30 and10 - Δφ41_exp Δφ 41_exp
- erwarteter Teilwinkelexpected partial angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2007197338 A1 [0012] US 2007197338 A1 [0012]
- JP 2007154939 A2 [0012] JP 2007154939 A2 [0012]
- EP 0939247 A2 [0012] EP 0939247 A2 [0012]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Konventioneller Antriebsstrang und Hybridantriebe” (Hrsg. Konrad Reif, Vieweg + Teubner Verlag, 2010, S. 150ff.) [0011] "Conventional Powertrain and Hybrid Drives" (Ed. Konrad Reif, Vieweg + Teubner Verlag, 2010, pp. 150ff.) [0011]
Claims (18)
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---|---|
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-
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