DE3828932A1 - Verfahren zur ueberwachung des betriebs einer hydraulischen, pneumatischen, mechanischen und/oder elektrischen vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur ueberwachung des betriebs einer hydraulischen, pneumatischen, mechanischen und/oder elektrischen vorrichtung

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DE3828932A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer hydraulischen, pneumatischen, mecha­ nischen und/oder elektrischen Vorrichtung, insbesondere eines Elektromotors.
Durch die Deutsche Patentanmeldung P 37 31 603.6 ist bereits eine Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Hauptzylinder, Radzylindern und einer Vorrichtung zur Antiblockierregelung bekannt geworden. Die Deutsche Patentanmeldung P 37 31 603.6 gilt nach § 3, Absatz 2, Patentgesetz, als Stand der Technik.
Die Bremsanlage nach diesem Stand der Technik zeichnet sich dadurch aus, daß im Regelmodus zur Positionierung des Kolbens des Hauptzylinders in einer gewünschten Posi­ tion eine Druckmittelquelle, insbesondere eine Pumpe, vorgesehen ist, deren Fördervolumen variierbar ist, die durch eine hydraulische Leitung mit dem Hauptzylinder verbunden ist und die durch ihr Fördervolumen den Kolben positioniert.
Der Erfindung liegen folgende Aufgaben zugrunde:
Es soll ein Verfahren geschaffen werden, das generell für die Überwachung des Betriebs von hydraulischen, pneumatischen, mechanischen und elek­ trischen Vorrichtungen dienen kann. Insbesondere soll die Arbeitsweise der Bauteile derartiger Anlagen jederzeit und mit elektronischen Mitteln in Hinsicht auf ihr ein­ wandfreies Funktionieren überwacht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll in kostengünstiger und sicherer Weise für Motorelemente, Getriebeelemente, Pumpenelemente, hydraulische Saug- und Druckleitungen einsetzbar sein.
Der für eine elektronische Überwachung normalerweise notwendige Aufwand an Steckern und Kabelbäumen soll redu­ ziert werden.
Drehzahlsensoren, die bisher insbesondere zur Überwachung der Funktion von Elektromotoren eingesetzt wurden, sollen entfallen.
Mit dem Einsparen von Kabelbäumen und Steckern können auch die bisher in Verbindung mit diesen Bauteilen notwen­ digen Dichtungen fortfallen.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens können Aggregate und Systeme, insbesondere Antiblockier- und/oder Antriebsschlupfregelungssysteme, in der Praxis konzipiert werden, die mit größerer Fertigungssicherheit produzierbar sind.
In der Bremsentechnik soll die Voraussetzung dafür geschaffen werden, daß eine Trennung der hydraulischen Bauteile von den Elektrikbauteile erfolgt. Damit wird erreicht, daß die stark aggressiv wirkende Bremsflüssigkeit von den Elektrikbauteilen ferngehalten wird.
Es gehört weiterhin zur Aufgabenstellung, daß die Über­ wachung unabhängig von Temperatur und Viskosität des Druckmediums durchgeführt werden soll.
Mit der Erfindung soll erreicht werden, daß Schäden an den elektrischen Antriebsmotoren, insbesondere bei Anti­ blockier- und/oder Antriebsschlupfregelvorrichtungen, unmittelbar sensiert werden. Ebenso sollen die den Motor wirkungsmäßig nachgeschalteten Baugruppen ebenfalls der unmittelbaren Sensierung zugänglich gemacht werden können.
Mit der Erfindung sollen weiterhin Voraussetzungen dafür geschaffen werden, daß nur eine Zuleitung bei einem Motor, der in Antiblockier- und Antriebsschlupfvorrichtungen eingesetzt wird, aus dem Motor geführt wird. Diese eine Zuleitung umfaßt die Energieversorgung und die Sensorlei­ tung des im Motor untergebrachten Sensors.
Die gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Verfahrensschritt aus der Erfassung des Auftretens und/oder der Veränderung einer oder mehre­ rer physikalischen Eigenschaften eines oder mehrerer bei Betrieb beanspruchter Bauteile besteht, daß ein zweiter Verfahrensschritt aus der Darstellung des erfaßten Auftretens und/oder der erfaßten Veränderung der physika­ lischen Eigenschäften durch elektrische Größen in einem Ist-Bild besteht, daß der dritte Verfahrensschritt aus der Auswertung des Ist-Bilds in einer elektronischen Überwachungseinheit besteht.
Bei einem Verfahren zur Überwachung einer Hydraulikanlage, und/oder eines Elektromotors, insbesondere der Arbeitswei­ se der Bauteile der Hydraulikanlage und/oder des Elektro­ motors, wobei die Hydraulikanlage vorzugsweise zur Regelung des hydraulischen Drucks im Rahmen einer Antiblockier- und/oder Antriebsschlupfregelung dient, wird vorgeschlagen, daß ein erster Verfahrensschritt aus der Erfassung des Auftretens und/oder der Veränderung einer oder mehrerer physikalischen Eigenschaften eines oder mehrerer bei Betrieb beanspruchter Bauteile besteht, daß ein zweiter Verfahrensschritt aus der Darstellung des erfaßten Auftretens und/oder der erfaßten Veränderung der physikalischen Eigenschaften durch elektrische Größen in einem Ist-Bild besteht, daß der dritte Verfahrens­ schritt aus der Auswertung des Ist-Bilds in einer elektronischen Überwachungseinheit besteht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß in der elektronischen Überwachungseinheit das Ist-Bild mit einem in der Einheit gespeicherten Soll-Bild verglichen wird, daß bei Abweichung des Ist-Bilds vom Soll-Bild ein, eine Störung anzeigendes, Signal durch die Überwachungseinheit erzeugt wird.
Es kann vorgesehen werden, daß der Elektromotor, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überwacht wird, als Antriebsmotor für eine Hydropumpe, Pneumatikpumpe oder mechanische Vorrichtung ausgebildet ist.
Bei Hydraulikanlagen vorzugsweise zur Regelung des hydrau­ lischen Drucks im Rahmen einer Antiblockier- und/oder Antriebsschlupfregelung kann vorgesehen werden, daß der für die Regelung bestimmte elektronische Regler als elektronische Überwachungsein­ heit ausgebildet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß die Beschleunigung oder der Körperschall eines Teils eines Elektromotors, einer Pumpe, und/oder eines Ventils, erfaßt wird.
Es kann weiterhin vorgesehen werden, daß eine auf ein Bauteil, beispielsweise auf einen Teil eines Elektromotors, einer Pumpe und/oder eines Ventils, einwirkende Kraft erfaßt wird.
Eine praxisnahe Lösung besteht darin, daß eine oder mehre­ re Lagerkräfte des Elektromotors und/oder der Pumpe erfaßt werden.
Ein Elektromotor, der durch das erfindungsgemäße Verfahren überwacht wird, kann so aufgebaut sein, daß mindestens eines seiner bewegten Bauteile mit einem Beschleunigungs­ sensor oder Körperschallsensor ausgerüstet ist.
Eine besonders raumsparende Lösung besteht darin, daß der Elektromotor mit einem Lagerkraftsensor ausgerüstet ist, der vorzugsweise in mindestens einem Lagerschild angeordnet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, daß der Lagerkraftsensor im Bereich der Magnetbefestigung angeordnet ist.
Beim Einsatz einer Pumpe wird vorgeschlagen, daß minde­ stens eines ihrer bewegten Bauteile mit einem Beschleunigungssensor ausgerüstet ist. Außerdem wird vorgeschlagen, daß mindestens eines ihrer Bauteile mit einem Körperschallsensor ausgerüstet ist. Eine kompakte Ausführung wird dadurch erreicht, daß die Pumpe mit einem Lagerkraftsensor ausgerüstet ist.
Um die Effektivität des Sensors zu erhöhen wird vorge­ schlagen, daß die sensitive Achse mindestens eines Sensors parallel zum Pumpenkolben liegt.
Eine kostengünstige Überwachung einer mechanischen Vor­ richtung wird erreicht, indem der Elektromotor als Antriebsmotor für die mechanische Vorrichtungen eingesetzt wird.
So wird vorgeschlagen, daß der Elektromotor als Antriebs­ motor für eine Sitzverstellvorrichtung, insbesondere von Kraftfahrzeugen, für eine Drosselklappenverstellvor­ richtung für Verbrennungsmotoren, für ein Gebläse oder für einen Fensterheber, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ausgebildet ist.
Neben der Verarbeitung der Sensorsignale im elektronischen Regler kann vorgesehen werden, daß bereits der Elektro­ motor eine elektronische Aufbereitungsvorrichtung für die Sensorsignale umfaßt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung zu entnehmen.
Diese Ausführungsbeispiele werden anhand von drei Figuren erläutert.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den hydrau­ lischen Schaltplan einer Antiblockier-/ Antriebsschlupf­ regelvorrichtung für Kraftfahrzeuge.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung Teile einer Pumpe, wie sie in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 einge­ setzt wird.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung Teile eines Aggregats, bestehend aus einem elektromotorischen Antrieb und einer Pumpe.
Das Ausführungsbeispiel geht von einer Antiblockiervor­ richtung aus, wie sie im eingangs zitierten Stand der Technik näher beschrieben wird.
Fig. 1 zeigt ein Bremspedal 1, das auf einen Vakuumbrems­ kraftverstärker 2 einwirkt. Mit der durch den Verstärker verstärkten Fußkraft werden die Kolben des Tandemhauptzy­ linders 3 bewegt. In den zu den Kolben des Tandemhauptzy­ linders gehörenden Druckräumen wird Druck aufgebaut. Mit diesem Druck werden im Normalbremsmodus die Radzylinder 4, 5, 6, 7 der Scheibenbremsen 8, 9, 10, 11 mit Druckmittel beaufschlagt.
Die elektromagnetisch betätigbaren Ventile 12, 13, 14, 15, 16, 17 bilden in ihrer Gesamtheit einen Druckmodu­ lator. Die Ventile werden aufgrund eines Regelalgorith­ musses, der im elektronischen Regler 18 gespeichert ist, geschaltet.
Mit 19, 20 sind zwei Pumpen bezeichnet, die über eine Welle 21 von einem Elektromotor 22 angetrieben werden. Mit 23 ist der Druckmittelvorratsbehälter für die Pumpen bezeichnet. Im Antiblockierregelfall (Regelmodus) fördern die Pumpen Druckmittel einerseits in die Druckräume des Tandemhauptzylinders und andererseits zum Druckmodulator.
Die Elektromagnetventile des Druckmodulators werden aufgrund des im elektronischen Regler gespeicherten Regelalgorithmusses geschaltet. Einzelheiten hierzu sind dem eingangs zitierten Stand der Technik zu entnehmen.
Durch die Betätigung der Elektromagnetventile nach Maßgabe des Regelalgorithmusses werden in den Radzylindern 4, 5, 6, 7 die für die Antiblockierregelung notwendigen Phasen: Druckabsenkung, Druckkonstanthaltung, Wiederanstieg des Drucks in ihrer Länge und in ihrer Reihenfolge erzeugt.
Der elektrische Antriebsmotor 22 in Fig. 1 ist mit einem Sensor 24 versehen, der den Körperschall des Motors, wenn dieser in Betrieb ist, aufnimmt. Der Sensor kann mit einer Elektronik zur Aufbereitung der Sensorsignale, die im Motor integriert ist, versehen sein. Die Signale werden über die Signalleitung 25 an den elektronischen Regler 18 weitergeleitet.
Das Körperschallspektrum, das während des Betriebs des Elektromotors sensiert wird, wird im elektronischen Regler als Ist-Bild mit einem im elektronischen Regler gespei­ cherten Soll-Bild verglichen. Bei Abweichungen des Ist-Bilds vom Soll-Bild wird durch den elektronischen Regler ein Störsignal ausgelöst.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 2, wird die Beschleunigung des Kolbens der Pumpe sensiert. In Fig. 2 ist dieser Kolben mit 26 bezeichnet. Die Lage der sensitiven Achse des Sensors trägt die Bezugsziffer 27.
Die Kolben der Pumpe nach Fig. 2 werden durch einen rotierenden Exzenter 28 in translatorische Bewegungen versetzt. Der Exzenter sitzt auf der Welle 29. In Fig. 2 rechts sind schematisch die Saugleitung 30 mit dem Rückschlagventil 31 gezeigt, sowie die Druckleitung 32 mit dem Rückschlagventil 33.
In Fig. 3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit 34 ist ein Elektromotor bezeichnet, der die Pumpe 35 antreibt. Der Elektomotor weist die Welle 37 auf. Die Welle läuft in den Lagern 38, 39. Zwei Kolben 40, 41 werden durch den auf der Welle 37 angebrachten rotierenden Exzenter 42 in translatorische Bewegung gebracht.
Das pumpennahe Lager 39 ist in besonderer Weise radial wirkenden Kräften ausgesetzt. Die vom Lager 39 aufzubrin­ gende Lagerkräfte sind durch den Pfeil 43 bezeichnet. Diese Lagerkräfte werden sensiert.
Die Sensorsignale nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und Fig. 3 werden in analoger Weise wie in Fig. 1 im Zusammenhang mit dem Körperschallsignal beschrieben, an den elektronischen Regler weitergeleitet und dort verarbeitet.
Liste der Einzelteile
 1 Bremspedal
 2 Verstärker
 3 Tandemhauptzylinder
 4 Radzylinder
 5 Radzylinder
 6 Radzylinder
 7 Radzylinder
 8 Scheibenbremse
 9 Scheibenbremse
10 Scheibenbremse
11 Scheibenbremse
12 Ventil
13 Ventil
14 Ventil
15 Ventil
16 Ventil
17 Ventil
18 Regler
19 Pumpe
20 Pumpe
21 Welle
22 Motor
23 Behälter
24 Sensor
25 Leitung
26 Kolben
27 Achse
28 Exzenter
29 Welle
30 Saugleitung
31 Rückschlagventil
32 Druckleitung
33 Rückschlagventil
34 Elektromotor
35 Pumpe
37 Welle
38 Lager
39 Lager
40 Kolben
41 Kolben
42 Exzenter
43 Pfeil

Claims (24)

1. Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer hydrauli­ schen, pneumatischen, mechanischen und/oder elektrischen Vorrichtung, insbesondere eines Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Verfahrensschritt aus der Erfassung des Auftretens und/oder der Veränderung einer oder mehrerer physikalischen Eigenschaften eines oder mehrerer bei Betrieb beanspruchter Bauteile besteht, daß ein zweiter Verfahrensschritt aus der Darstellung des erfaßten Auftretens und/oder der erfaßten Veränderung der physikalischen Eigenschaften durch elektrische Größen in einem Ist-Bild besteht, daß der dritte Verfahrens­ schritt aus der Auswertung des Ist-Bilds in einer elek­ tronischen Überwachungseinheit besteht.
2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, zur Überwa­ chung einer Hydraulikanlage, und/oder eines Elektromotors, insbesondere der Arbeitsweise der Bauteile der Hydraulik­ anlage und/oder des Elektromotors, wobei die Hydraulikan­ lage vorzugsweise zur Regelung des hydraulischen Drucks im Rahmen einer Antiblockier- und/oder Antriebsschlupfregelung dient, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Verfahrensschritt aus der Erfassung des Auftretens und/oder der Veränderung einer oder mehrerer physikalischen Eigenschaften eines oder mehrerer bei Betrieb beanspruchter Bauteile besteht, daß ein zweiter Verfahrensschritt aus der Darstellung des erfaßten Auftretens und/oder der erfaßten Veränderung der physikalischen Eigenschaften durch elektrische Größen in einem Ist-Bild besteht, daß der dritte Verfahrens­ schritt aus der Auswertung des Ist-Bilds in einer elektro­ nischen Überwachungseinheit besteht.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektroni­ schen Überwachungseinheit das Ist-Bild mit einem in der Einheit gespeicherten Soll-Bild verglichen wird, daß bei Abweichung des Ist-Bilds vom Soll-Bild ein, eine Störung anzeigendes, Signal durch die Überwachungseinheit erzeugt wird.
4. Elektromotor, der nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß er als Antriebsmotor (22) für eine Hydropumpe (19, 20) ausgebildet ist.
5. Elektromotor, der nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß er als Antriebsmotor für eine Pneumatikpumpe ausgebildet ist.
6. Elektromotor, der nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß er als Antriebsmotor für eine mechanische Vorrichtung ausgebildet ist.
7. Hydraulikanlage und/oder Elektromotor, die durch ein Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche überwacht werden, wobei die Hydraulikanlage vorzugsweise zur Regelung des hydraulischen Drucks im Rahmen einer Antiblockier- und/oder Antriebsschlupfrege­ lung dient, gekennzeichnet durch einen für die Regelung bestimmten elektronischen Regler, (18) der als elektroni­ sche Überwachungseinheit ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung eines Bauteils, beispielsweise eines Teils eines Elektro­ motors, einer Pumpe, und/oder eines Ventils, erfaßt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körperschall eines Bauteils, beispielsweise eines Teils eines Elektro­ motors, einer Pumpe, und/oder eines Ventils, erfaßt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf ein Bau­ teil, beispielsweise auf einen Teil eines Elektromotors, einer Pumpe, und/oder eines Ventils, einwirkende Kraft erfaßt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Lagerkräfte des Elektromotors und/oder der Pumpe erfaßt werden.
12. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines seiner bewegten Bauteile mit einem Beschleunigungs­ sensor ausgerüstet ist.
13. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines seiner Bauteile mit einem Körperschallsensor (24) ausgerüstet ist.
14. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Lagerkraftsensor ausgerüstet ist, der vorzugsweise in mindestens einem Lagerschild angeordnet ist.
15. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lager­ kraftsensor im Bereich der Magnetbefestigung angeordnet ist.
16. Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines ihrer bewegten Bauteile (26) mit einem Beschleunigungs­ sensor ausgerüstet ist.
17. Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines ihrer Bauteile mit einem Körperschallsensor ausgerüstet ist.
18. Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Lagerkraftsensor ausgerüstet ist.
19. Pumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sensitive Achse (27) mindestens eines Sensors parallel zum Pumpen­ kolben (26) liegt.
20. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Antriebsmotor für eine Sitzverstellvorrichtung, insbeson­ dere von Kraftfahrzeugen, ausgebildet ist.
21. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Antriebsmotor für eine Drosselklappenverstellvorrichtung für Verbrennungsmotoren ausgebildet ist.
22. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Antriebsmotor für Gebläse ausgebildet ist.
23. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Antriebsmotor für Fensterheber, insbesondere für Kraft­ fahrzeuge, ausgebildet ist.
24. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine elektronische Aufbereitungsvorrichtung für die Sensorsig­ nale umfaßt.
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