DE3802123C2

DE3802123C2 - Safety device

Info

Publication number: DE3802123C2
Application number: DE19883802123
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Lange
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2008-01-27
Also published as: DE3802123A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für ein elektro-mechanisches Stellglied, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (EP 0 222 126 A1).The invention relates to a safety device for an electro-mechanical actuator, according to the preamble of claim 1 (EP 0 222 126 A1).

Bei elektrisch schaltbaren Kupplungen wird häufig ein Einkuppeln von einem Strom durch eine Magnetspu le bewirkt, während das Auskuppeln beim Ausbleiben des Stroms durch eine Rückstellfeder vorgenommen wird. Eine derartige Kupplung wird beispielsweise in einer Anlage zur Geschwindigkeitsregelung bzw. -steuerung in einem Kraftfahrzeug verwendet, wobei die Drosselklappe mit Hilfe eines elektro-motori schen Antriebes verstellt wird. Zwischen dem elektro motorischen Antrieb und der Drosselklappe befindet sich eine Schnelltrennkupplung, die die Aufgabe hat, den Kraftschluß zwischen dem elektro-motorischen Antrieb und dem Gasgestänge im normalen Steuerungs- bzw. Regelungsbetrieb aufrechtzuerhalten, aber diesen Kraftschluß schnell zu trennen, wenn die Fahrzeugbremse oder Kupplung betätigt wird oder wenn ein Fehler im Steuerungs- bzw. Regelungssystem dieses erforderlich macht. Bei einer bekannten Kupp lung dieser Art ist ein Topfmagnet vorgesehen, dem eine linear bewegbare Ankerplatte gegenübersteht. Während der Topfmagnet über eine mit dem elektro motorischen Antrieb verbundene Spindel linear beweg bar ist, ist die Ankerplatte über einen Seilzug mit der Drosselklappe verbunden. Wenn Strom durch die Spule des Topfmagneten fließt, wird die Ankerplatte vom Topfmagneten angezogen und verbindet somit den elektro-motorischen Antrieb mit dem Seilzug.With electrically switchable clutches is common a coupling of a current through a magnet coil le causes while disengaging if there is no of the current made by a return spring becomes. Such a clutch is for example in a system for speed control or control used in a motor vehicle, wherein the throttle valve with the help of an electric motor drive is adjusted. Between the electro motor drive and the throttle valve is located a quick disconnect coupling that has the task the adhesion between the electro-motor Drive and the throttle linkage in normal control or control operation, but to quickly separate this adhesion when the Vehicle brake or clutch is actuated or if an error in the control system this makes it necessary. In a known dome a pot magnet is provided, the faces a linearly movable anchor plate. While the pot magnet is connected to the electro motor-driven spindle linearly move bar, the anchor plate is connected with a cable connected to the throttle valve. If electricity through the Coil of the pot magnet flows, the anchor plate attracted by the pot magnet and thus connects the electric motor drive with the cable.

Soll der elektro-motorische Antrieb vom Seilzug getrennt werden, so wird der Strom durch die Spule des Topfmagneten abgeschaltet und die Rückstellfeder der Drosselklappe zieht die Topfplatte vom Magneten ab. Eine derartige Kupplung ist als Teil eines elek trischen Stellgliedes für eine Kraftfahrzeuggeschwin digkeitssteuer- oder -regelanlage in der gattungsbildenden europäi schen Patentanmeldung 0 222 126 ausführlich beschrie ben.Should the electric motor drive from the cable be separated, so the current through the coil the pot magnet is switched off and the return spring the throttle valve pulls the pot plate from the magnet from. Such a coupling is part of an elek tric actuator for a motor vehicle speed Duty tax or regulation system in the generic Europe cal patent application 0 222 126 described in detail ben.

Es kann jedoch vorkommen, daß der zum Abschalten des Stroms durch die Spule des Topfmagneten vorgesehene Schalter derart defekt ist, daß eine Unterbrechung des Stromflusses nicht möglich ist. Ferner kann ein Schluß zwischen einem Anschluß der Wicklung und der positiven Betriebsspannung entstehen. In einem sol chen Fall wäre eine Trennung zwischen dem elektro motorischen Antrieb und der Drosselklappe nicht möglich.However, it can happen that the to switch off the Current provided by the coil of the pot magnet Switch is so defective that an interruption current flow is not possible. Furthermore, a Conclusion between a connection of the winding and the positive operating voltage. In a sol Chen would be a separation between the electro motor drive and the throttle valve not possible.

Aus der DE-AS 10 59 254 ist eine selbsttätige Nachstellvorrichtung für den Luftspalt einer elektromagnetisch betätigten Scheibenreibungskupplung oder -bremse be kannt, wobei die Kupplung eine Kupplungs- und eine Freigabestellung einnehmen kann. Die Kupplung weist zwei Wicklungen auf, denen der Erregerstrom gemeinsam zugeführt wird, um die Kupplung zu schließen. Angaben über die getrennte Zuordnung der Wicklungen zu verschiedenen Schaltern sowie die gleichzeitige Erregung beider Wicklungen zur Einnahme der Kupplungsstellung sind nicht gemacht.DE-AS 10 59 254 is an automatic adjustment device for the air gap an electromagnetically actuated disc friction clutch or brake knows, the clutch occupy a clutch and a release position can. The coupling has two windings, which the excitation current has in common is supplied to close the clutch. Information about the separate assignment the windings to different switches as well as the simultaneous excitation Both windings to take the clutch position are not made.

Aus der DE 25 55 603 C2 ist eine Sicherheitsschaltung, insbesondere zur Steuerung des Stromes in eine Lastimpedanz von Sicherheitsnotronenabsorbern eines Kernreaktors, bekannt, die ein elektromechanisches Stellglied beaufschlagt, welches in Ab hängigkeit vom Vorhandensein eines Magnetfeldes in der Art einer Kupplung eine Betriebsstellung und bei Störungen eine sicherheitsunkritische Stellung einnimmt, die jedoch gattungsfremd ist. Ebenso ist hieraus lediglich bekannt, das elektromagnetische Stellglied zur Erhöhung der Sicherheit mit drei separat Relais-Stromregler beaufschlagten Wicklungen zu versehen, wobei die sicherheitsunkritische Stellung des Stellgliedes dann eingenommen wird, wenn zwei von den drei Wicklungen nicht mehr durch die Relais gespeist werden.DE 25 55 603 C2 describes a safety circuit, in particular for control purposes the current into a load impedance of safety nuclear absorbers of a nuclear reactor, known, which acts on an electromechanical actuator, which in Ab dependence on the presence of a magnetic field in the manner of a clutch Occupies the operating position and a position that is not critical to safety in the which, however, is alien to the species. Likewise, only the electromagnetic is known from this Actuator to increase safety with three separate relay current controllers to acted windings, the non-safety-critical position of the actuator is taken when two of the three windings are not are fed by the relays.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auch in einem derartigen Fehlerfall eine sichere Trennung zu ermöglichen, d. h. ein elektro-mechanisches Stell glied, insbesondere eine elektrisch schaltbare Kupp lung, in eine sicherheitsunkritische Stellung zu bringen.The object of the present invention is also in safe disconnection in the event of such an error enable, d. H. an electro-mechanical actuator link, in particular an electrically switchable dome to a position that is not critical to safety bring.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Wicklun gen zur Erzeugung des Magnetfeldes vorgesehen sind, daß die Wicklungen über je einen Schalter mit Span nung beaufschlagbar sind und daß eine Kupplungsfunk tion realisierende Stellung nur dann eingenommen wird, wenn alle Wicklungen mit Spannung beaufschlagt sind.The safety device according to the invention is characterized in that at least two windings are provided for generating the magnetic field, that the windings each have a switch with span are acted upon and that a clutch radio only in this position when all windings are energized are.

Eine Weiterbildung der Erfinding besteht darin, daß die Schalter Halbleiterschalter sind.A further development of the invention is that the switches are semiconductor switches.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß n Wicklungen vorgesehen sind und daß die Wicklungen und der magnetische Kreis derart ausgelegt sind, daß die durch den Strom durch (n-1) Wicklungen verursachte Kraft kleiner als die im Stellglied vorgesehene Rückstellkraft ist.According to another development of the invention provided that n windings are provided and that the windings and the magnetic circuit like this are designed so that the flow through (n-1) Force caused less than that in the windings Actuator provided restoring force is.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend be schrieben. Es zeigt:The invention permits numerous embodiments. One of them is shown schematically in the drawing shown several figures and below be wrote. It shows:

Fig. 1 eine ansonsten bekannte elektrisch schaltbare Kupplung, die in erfindungsgemäßer Weise mit zwei Wicklungen versehen ist und Fig. 1 is an otherwise known electrically switchable coupling which is provided with two windings in the inventive manner and

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung. Fig. 2 is a block diagram of a safety device according to the invention.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The same parts are the same in the figures Provide reference numerals.

Die Anordnung nach Fig. 1 umfaßt einen elektro-moto rischen Antrieb 1, der in an sich bekannter Weise aus einem Motor und einem Getriebe besteht und als dessen Abtrieb eine Gewindespindel 2 vorgesehen ist. Die Gewindespindel 2 steht mit einem Topfmagneten 3 in Eingriff, der durch ein Führungselement 4 gegen Verdrehen gesichert ist. Durch Drehen der Gewinde spindel 2 wird der Topfmagnet 3 in Pfeilrichtung bewegt.The arrangement according to FIG. 1 comprises an electro-moto drive 1 , which consists in a manner known per se of a motor and a gear and a threaded spindle 2 is provided as its output. The threaded spindle 2 is in engagement with a pot magnet 3 , which is secured against rotation by a guide element 4 . By turning the threaded spindle 2 , the pot magnet 3 is moved in the direction of the arrow.

Der Topfmagnet 3 weist zwei Wicklungen 5, 6 auf, welche ein Magnetfeld zur Folge haben, wenn sie von Strom durchflossen sind. Mit diesem Magnetfeld kann eine Ankerplatte 7 an den Topfmagneten angezogen werden. Die Ankerplatte 7 ist verschiebbar gelagert und mit dem Seilzug 8 einer Drosselklappeneinrichtung 9 ver bunden. In an sich bekannter Weise weist die Drossel klappeneinrichtung 9 eine Rückstellfeder 10 auf, die in Fig. 1 zur Veranschaulichung als direkt auf die Ankerplatte 7 wirkend dargestellt ist. Die gesamte Anordnung nach Fig. 1 stellt ein Stellglied zur Steu erung oder Regelung der Motorleistung dar, wie es beispielsweise in einer Geschwindigkeitsregelanlage verwendet wird. Dabei wird der elektro-motorische Antrieb 1 über eine Endstufe 14 (Fig. 2) von einem Steuergerät 15 im Sinne der gewünschten Regelung angetrieben. Derartige Steuergeräte sind an sich bekannt und brauchen im Zusammenhang mit der vorlie genden Erfindung nicht näher erläutert zu werden.The pot magnet 3 has two windings 5 , 6 , which result in a magnetic field when current flows through them. With this magnetic field, an anchor plate 7 can be attracted to the pot magnets. The anchor plate 7 is slidably mounted and connected to the cable 8 of a throttle valve 9 a related party. In a manner known per se, the throttle valve device 9 has a return spring 10 , which is shown in FIG. 1 for illustration as acting directly on the anchor plate 7 . The entire arrangement according to FIG. 1 represents an actuator for controlling or regulating the engine power, as is used, for example, in a cruise control system. The electric motor drive 1 is driven by a control unit 15 in the sense of the desired regulation via an output stage 14 ( FIG. 2). Such control devices are known per se and need not be explained in connection with the vorlie invention.

Die Wicklungen 5, 6 sind über je einen steuerbaren Schal ter 16, 17 mit dem positiven Pol 18 (+UB) einer nicht dargestellten Betriebsspannungsquelle verbun den. Vorzugsweise werden die steuerbaren Schalter 16, 17 von je einem Leistungstransistor gebildet. Die Wicklungen 5, 6, der durch den Topfmagneten 3 und die Ankerplatte 7 gebildete magnetische Kreis und die Rückstellfeder 10 sind derart dimensioniert, daß die Ankerplatte 7 nur dann am Topfmagneten fest gehalten wird, wenn beide Wicklungen von Strom durch flossen sind. Die Verbindung zwischen dem elektro motorischen Antrieb 1 und der Drosselklappeneinrichtung 9 wird also nur dann aufrechterhalten, wenn beide steuerbaren Schalter 16, 17 im leitenden Zustand sind.The windings 5 , 6 are each via a controllable switch ter 16 , 17 connected to the positive pole 18 (+ UB) of an operating voltage source, not shown. The controllable switches 16 , 17 are preferably each formed by a power transistor. The windings 5 , 6 , the magnetic circuit formed by the pot magnet 3 and the armature plate 7 and the return spring 10 are dimensioned such that the armature plate 7 is only held firmly on the pot magnet when both windings have current flowing through them. The connection between the electric motor drive 1 and the throttle valve device 9 is therefore only maintained when both controllable switches 16 , 17 are in the conductive state.

Die Anordnung nach Fig. 2 ist mit einer Sicherheits einrichtung 19 versehen, die mit dem steuerbaren Schalter 16 verbunden ist. An Eingänge der Überwa chungseinrichtung 19 sind zwei Schalter 20, 21 ange schlossen, von denen ein Schalter 20 im Gaspedal ange ordnet ist und geschlossen wird, sobald das Gaspedal aus der Leerlaufstellung bewegt wird. Der Schalter 21 ist mit der Drosselklappenwelle gekoppelt und ist nur geschlossen, wenn sich die Drosselklappe in der Leerlaufstellung befindet. Wenn also - bedingt durch einen Fehler - die Drosselklappe außerhalb der Leer laufstellung gelangt, obwohl das Gaspedal sich in der Leerlaufstellung befindet, sind beide Schalter 20, 21 geöffnet. Dieses führt zu einem Abschalten der Wicklung 5 über den steuerbaren Schalter 16.The arrangement of FIG. 2 is provided with a safety device 19 which is connected to the controllable switch 16. At inputs of the monitoring device 19 , two switches 20 , 21 are connected, of which a switch 20 is arranged in the accelerator pedal and is closed as soon as the accelerator pedal is moved from the idle position. The switch 21 is coupled to the throttle valve shaft and is only closed when the throttle valve is in the idle position. So if - due to an error - the throttle valve comes out of the idle position, even though the accelerator pedal is in the idle position, both switches 20 , 21 are open. This leads to the winding 5 being switched off via the controllable switch 16 .

Ein Steuereingang des steuerbaren Schalters 17 ist bei der Anordnung nach Fig. 2 mit einem Schalter 22 verbunden, der mit dem Bremspedal gekoppelt ist. Bei Betätigung des Bremspedals wird der steuerbare Schal ter 17 in den nichtleitenden Zustand gesteuert, so daß die Wicklung 6 stromlos wird und die Ankerplatte 7 (Fig. 1) ebenfalls freigegeben wird.A control input of the controllable switch 17 is connected in the arrangement according to FIG. 2 to a switch 22 which is coupled to the brake pedal. When the brake pedal is actuated, the controllable switch 17 is controlled in the non-conductive state, so that the winding 6 is de-energized and the armature plate 7 ( FIG. 1) is also released.

Ergänzend sei noch vermerkt, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, daß die einzelnen, den Wick lungen zugeordneten Schalter unabhängig voneinander angesteuert werden. Es tritt auch eine Erhöhung der Sicherheit ein, wenn lediglich mehrere Spulen und mehrere Schalter vorgesehen sind, die gemeinsam angesteuert werden. Bei einem Schluß innerhalb eines Schalters oder einer durch einen Fehler verursachten Verbindung zwischen dem Pluspol 18 und dem entspre chenden Wicklungsende ist ein Abschalten über den anderen Schalter trotzdem möglich. Die Anordnung nach Fig. 2 könnte auch derart ausgeführt sein, daß jede der beiden Sicherheitseinrichtungen 19, 22 beide Schalter 16, 17 ansteuern können.In addition, it should be noted that the invention is not limited to the fact that the individual switches associated with the windings are controlled independently of one another. There is also an increase in safety if only a plurality of coils and a plurality of switches are provided, which are controlled together. In the event of a short circuit within a switch or a connection between the positive pole 18 and the corresponding winding end caused by an error, it is nevertheless possible to switch off via the other switch. The arrangement of FIG. 2 could also be embodied such that each of the two safety devices 19, 22 both switches 16 can control 17th

Claims

1. Safety device for an electro-mechanical actuator of a motor vehicle speed control or regulating system, in particular an electrically switchable clutch, wherein, depending on the presence of a magnetic field, a position that realizes the clutch function and a position to be assumed in the event of malfunctions are possible, characterized in that that at least two windings (5, 6) are provided for generating the Magnetfel of that the windings (5, 6) are bar via a respective switch (16, 17) beaufschlag with voltage and that the coupling function realisie Rende position only is taken when all windings ( 5 , 6 ) are energized.

2. Safety device according to claim 1, characterized in that the switches are semiconductor switches ( 16 , 17 ).

3. Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that n Wicklun gene ( 5 , 6 ) are provided and that the windings ( 5 , 6 ) and the magnetic circuit ( 3 , 7 ) are designed such that the Current caused by (n-1) windings is smaller than the restoring force provided in the actuator.