DE4127635A1

DE4127635A1 - METHOD AND DEVICE FOR MONITORING A DRIVE

Info

Publication number: DE4127635A1
Application number: DE4127635A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Dr Heinz; Heins-Erdam Bollhagen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1991-08-21
Publication date: 1993-02-25
Also published as: WO1993003937A1

Abstract

Proposed are a method and a device for monitoring a drive unit which comprises a component (11) driven by means of a belt (10). The rotational speed of the component (11) is measured, the measured speed compared with a threshold value (19) established as a function of the rotational-speed signal (15, 17) and, if the threshold speed (19) is exceeded, a malfunction signal (27) generated. The method proposed and the device for carrying out the method make it possible to detect the onset of slipping or irregular slipping between the driving component and the driven component (11) which can be caused by, for instance, the beginning of failure of the drive belt (10).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Überwachen eines Antriebs, der wenigstens ein über wenigstens einen Antriebsriemen antreibbares Teil enthält, nach der Gattung der An sprüche 1 und 6.The invention relates to a method and an apparatus for Monitor a drive that has at least one over at least one Drive belt contains drivable part, according to the genus of the An sayings 1 and 6.

Aus der EP-A 00 45 933 ist eine derartige Überwachung eines Klima anlagenkompressors bekannt, der von einer Brennkraftmaschine über einen Riemen angetrieben wird. Die von einem Drehzahlsensor erfaßte Kompressordrehzahl wird in eine elektrische Spannung umgewandelt, die mit einer fest vorgegebenen Schwelle verglichen wird. Die vor gegebene Schwelle ist auf einen Wert festgelegt, der unterhalb der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine liegt. Ein Absinken der Drehzahl des Kompressors während des Betriebs unter diese Schwelle wird als Fehlerzustand erkannt. Bei einem aufgetretenen Fehler kann der Kompressor durch Öffnen einer elektromagnetischen Kupplung vom Riemenantrieb getrennt werden. Such monitoring of a climate is known from EP-A 00 45 933 Plant compressor known from an internal combustion engine a belt is driven. The detected by a speed sensor Compressor speed is converted into an electrical voltage, which is compared with a predefined threshold. The before given threshold is set to a value below the Idle speed of the internal combustion engine is. A drop in Speed of the compressor during operation below this threshold is recognized as an error condition. If an error has occurred the compressor by opening an electromagnetic clutch from Belt drive can be separated.

Ein zwischen der Brennkraftmaschine und dem Kompressor auftretender Schlupf, der innerhalb des normalen Drehzahlbereichs der Brennkraft maschine liegt, wird nicht als Fehlerzustand erkannt.A occurring between the engine and the compressor Slip within the normal speed range of the internal combustion engine machine is not recognized as an error condition.

Der in der EP-A 00 45 933 weiterhin enthaltene Vorschlag, der diesen Mangel nicht aufweist, erfordert die Drehzahlerfassung sowohl am Kompressor als auch an der Brennkraftmaschine.The proposal contained in EP-A 00 45 933, this If there is no defect, the speed detection requires both on Compressor as well as on the internal combustion engine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Antriebs anzugeben, der wenigstens ein über wenigstens einen Antriebsriemen antreibbares Teil enthält, bei dem ein auftretender Schlupf mit einfachen Mitteln detektierbar ist.The invention is based, a method and a task Specify device for monitoring a drive, the at least contains a part which can be driven by at least one drive belt, in which an occurring slip can be detected with simple means is.

Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 6 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by those specified in claims 1 and 6 Features solved.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß die Aus wertung einer Drehzahländerung bezogen auf eine Schwelle, die in Abhängigkeit vom Drehzahlsignal nachgeführt wird, bereits einen be ginnenden oder einen unregelmäßigen Schlupf zwischen dem antreiben den und dem angetriebenen Teil zu erkennen ermöglicht. Das erfin dungsgemäße Verfahren ermöglicht daher auch das Erkennen der begin nenden Zerstörung eines Antriebsriemens. Insbesondere ist das Ver fahren geeignet zur Erkennung der beginnenden Zerstörung eines Zahn riemens, bei dem einzelne Rippenausbrüche jeweils zu einem kurz zeitigen Schlupf führen.The inventive method has the advantage that the off evaluation of a speed change in relation to a threshold that is in Depending on the speed signal is tracked, a be starting or an irregular slip between the drive to recognize the and the driven part. That invented The method according to the invention therefore also makes it possible to recognize the begin destruction of a drive belt. In particular, the ver drive suitable for detecting the beginning destruction of a tooth belt, in which individual rib breakouts become one short lead to early hatching.

Vorteilhaft ist es, daß lediglich ein Drehzahlsignal des angetrie benen Teils für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt wird. Die Schwellennachführung sorgt dafür, daß die Überwachung unabhängig von der momentan vorliegenden Drehzahl erfolgt.It is advantageous that only one speed signal from the drive benen part is required for the inventive method. The Threshold tracking ensures that the monitoring is independent of the currently existing speed.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Überwa chen von Teilen, die von einer Brennkraftmaschine, die beispiels weise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, angetrieben werden. Als angetriebene Teile sind beispielsweise Kompressoren für eine Klima anlage oder für ein Druckluftsystem, Wasserpumpen oder Generatoren vorgesehen. Besonders einfach ist das erfindungsgemäße Verfahren bei Teilen anwendbar, die ein Signal abgeben, aus dem deren Drehzahl er mittelbar ist. Solche Teile sind beispielsweise Generatoren, die un terschiedliche Möglichkeiten der Signalableitung zum Ermitteln der Drehzahl bieten.The method according to the invention is particularly suitable for monitoring chen of parts by an internal combustion engine, for example is arranged in a motor vehicle to be driven. As driven parts are, for example, compressors for a climate system or for a compressed air system, water pumps or generators intended. The method according to the invention is particularly simple in Parts applicable, which emit a signal from the speed of which he is indirect. Such parts are, for example, generators that un Different ways of signal derivation to determine the Offer speed.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsge mäßen Verfahrens ergeben sich aus Unteransprüchen. Eine Nachführung der Schwelle, mit der die momentane Drehzahl verglichen wird, ist durch eine gleitenden Mittelwertbildung des Drehzahlsignals möglich. Eine genauere Nachführung ist durch eine zeitliche Begrenzung der Mittelwertbildung auf Drehzahlwerte möglich, die in der Vergangen heit aufgetreten sind. Diese für die Mittelwertbildung vorgesehene Zeit wird vorteilhafterweise abhängig von der momentanen Drehzahl festgelegt.Advantageous further developments and improvements of the fiction The method results from subclaims. A tracking is the threshold with which the current speed is compared possible by a moving averaging of the speed signal. A more precise tracking is limited by a time limit Averaging on speed values possible, which in the past have occurred. This is intended for averaging Time is advantageously dependent on the current speed fixed.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß ein Fehlersignal erst nach einem mehrmaligen Überschreiten der Schwelle innerhalb einer vorgegebenen Zeit ausgelöst wird. Mit dieser Maßnahme werden unnö tige Fehlermeldungen vermieden, die beispielsweise durch unvermeid liche Drehzahländerungen des Antriebs auftreten könnten. Vorteilhaft ist es auch hier, die Zeit abhängig von der momentanen Drehzahl vor zugeben. An advantageous development provides that an error signal only after the threshold has been exceeded several times within one predetermined time is triggered. With this measure unnecessary Error messages avoided, for example by unavoidable speed changes of the drive could occur. Advantageous It is also here that the time depends on the current speed admit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält vorzugsweise einen Frequenzdemodulator zum Umsetzen des Drehzahlsignals in eine analoge Spannung. Mittel zum Nachführen der Schwelle sowie zum Vergleichen sind dann in einfacher Analogtechnik realisierbar. Zur Schwellennachführung ist beispielsweise eine Tief paßfilterschaltung geeignet.The inventive device for performing the method preferably contains a frequency demodulator for implementing the Speed signal into an analog voltage. Means for tracking the The threshold and for comparison are then in simple analog technology realizable. For example, there is a low for threshold adjustment pass filter circuit suitable.

Sofern eine digitale Schaltungstechnik zugrundegelegt wird, kann der Frequenzdemodulator entfallen. Die Auswertung ist dann vorzugsweise in einer Rechnerschaltung enthalten, der gegebenenfalls eine Schal tung zum Aufbereiten des vom angetriebenen Teil abgegebenen Dreh zahlsignals vorgeschaltet ist.If a digital circuit technology is used, the Frequency demodulator is eliminated. The evaluation is then preferred contained in a computer circuit, the possibly a scarf device for processing the rotation given off by the driven part number signal is connected upstream.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht die Verwendung einer Ladekon trollanzeige im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs zur Ausgabe des Fehlersignals vor.The use of a charging con provides an advantageous further development troll display in the dashboard of a motor vehicle to output the Error signal.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfin dungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.Further advantageous developments and improvements of the inventions inventive method and the device for performing the Procedures result from further subclaims in connection with the following description.

drawing

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, der ein er findungsgemäßes Verfahren zum Überwachen eines Antriebs zugrunde liegt.The figure shows a block diagram of a device that he method according to the invention for monitoring a drive lies.

In der Figur ist ein Antriebsriemen 10 gezeigt, über den ein Teil 11 von einem nicht gezeigten antreibenden Teil angetrieben wird. Der Riemen 10 wirkt mit einer Scheibe 12 zusammen, die fest mit einer elektromagnetischen Kupplung verbunden ist. Die Kupplung 13 kann die Antriebsleistung an das Teil 11 weitergeben. In the figure, a drive belt 10 is shown, via which a part 11 is driven by a driving part, not shown. The belt 10 interacts with a disc 12 which is firmly connected to an electromagnetic clutch. The clutch 13 can pass on the drive power to the part 11 .

Das Teil 11 enthält einen Drehzahlsensor 14, der ein Signal 15 an eine Signalaufbereitungsschaltung 16 abgibt. Die Schaltung 16 gibt ein aufbereitetes Drehzahlsignal 17 an Mittel 18 zum Vergleichen des aufbereiteten Drehzahlsignals 17 mit einer Schwelle 19, an Mittel 20 zum Nachführen der Schwelle und an einen ersten sowie zweiten Zeit geber 21, 22 ab. Ein vom ersten Zeitgeber 21 abgegebenes Signal 23 wird den Mitteln 20 zum Nachführen der Schwelle 19 zugeleitet. Ein vom zweiten Zeitgeber 22 abgegebenes Signal 24 wird an Mittel 25 zum Zählen der von den Mitteln 18 abgegebenen Signale 26 zugeleitet. Die Zählmittel 25 geben ein Fehlersignal 27 ab, das einer Warneinrich tung 28 und der elektromagnetischen Kupplung 13 zugeführt ist.The part 11 contains a speed sensor 14 , which emits a signal 15 to a signal conditioning circuit 16 . The circuit 16 outputs a processed speed signal 17 to means 18 for comparing the processed speed signal 17 with a threshold 19 , to means 20 for tracking the threshold and to a first and second timer 21 , 22 . A signal 23 emitted by the first timer 21 is fed to the means 20 for tracking the threshold 19 . A signal 24 emitted by the second timer 22 is fed to means 25 for counting the signals 26 emitted by the means 18 . The counting means 25 emit an error signal 27 which is a device 28 Warneinrich and the electromagnetic clutch 13 is supplied.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der beschriebenen Vor richtung näher erläutert:The method according to the invention is based on the described direction explained in more detail:

Der Antriebsriemen 10 überträgt die von dem nicht gezeigten antrei benden Teil aufgebrachte Antriebsleistung über die Scheibe 12 und die elektromagnetische Kupplung auf das anzutreibende Teil 11. Das Teil 11 gibt das Signal 15 ab, das erforderlichenfalls von dem Dreh zahlsensor 14 bereitgestellt werden muß. Das Drehzahlsignal 15 ge langt in die Signalaufbereitungsschaltung 16, die das aufbereitete Drehzahlsignal 17 an die weitere Anordnung 18, 20, 21, 22 abgibt.The drive belt 10 transmits the drive power applied by the driving part, not shown, via the pulley 12 and the electromagnetic clutch to the part 11 to be driven . The part 11 outputs the signal 15 , which must be provided by the speed sensor 14 if necessary. The speed signal 15 reaches GE in the signal conditioning circuit 16 , which outputs the processed speed signal 17 to the further arrangement 18 , 20 , 21 , 22 .

Die Schaltung 16 ist beispielsweise als Frequenzdemodulator reali siert, der vorzugsweise einen Phasenregelkreis enthält. Diese Ausge staltung der Schaltung 16 wandelt das Drehzahlsignal 15 in das auf bereitete Drehzahlsignal 17 als analoge Spannung um. Diese Spannung wird in den Vergleichsmitteln 18 mit der Schwelle 19 verglichen, welche die Nachführungsmittel 20 bereitstellt. Eine einfache Reali sierung der Mittel 20 ist mit einer Tiefpaßfilterschaltung gegeben, deren Grenzfrequenz an die gewünschte Nachführgeschwindigkeit ange paßt ist. Die Mittelwertbildung kann auch in bekannter Weise durch Integration des aufbereiteten Drehzahlsignals 17 erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Integrationszeit durch das Signal 23 des ersten Zeitgebers 21 auf einen Wert vorgegeben ist. Vorteilhaft ist es hierbei weiterhin, wenn diese vorgegebene Zeit von der momentanen Drehzahl abhängt.The circuit 16 is realized, for example, as a frequency demodulator, which preferably contains a phase-locked loop. This configuration of the circuit 16 converts the speed signal 15 into the prepared speed signal 17 as an analog voltage. This voltage is compared in the comparison means 18 with the threshold 19 , which the tracking means 20 provides. A simple realization of the means 20 is provided with a low-pass filter circuit whose cut-off frequency is adapted to the desired tracking speed. The averaging can also be carried out in a known manner by integrating the processed speed signal 17 . It is particularly advantageous if the integration time is predetermined by the signal 23 of the first timer 21 . It is also advantageous here if this predetermined time depends on the current speed.

Die Vergleichsmittel 18 vergleichen das aufbereitete Drehzahlsignal 17 mit der Schwelle 19 und geben nach jeder Überschreitung ein Signal 26 an den Zähler 25 ab, wobei jedes Zählsignal den Zähler 25 weiterschaltet. Vorzugsweise sind die Vergleichsmittel 18 mit einer Schalthysterese versehen, um die Sicherheit gegenüber Störsignale zu erhöhen. Der Zähler 25 summiert die einzelnen Schwellenüberschrei tungen innerhalb einer vorgegebenen Zeit, die durch das Signal 24 des zweiten Zeitgebers 22 festgelegt ist. Vorzugsweise ist diese Zeit abhängig von dem momentanen Drehzahlsignal. Der besondere Vor teil dieser Maßnahme liegt darin, daß Drehzahländerungen, die zu einer Schwellenüberschreitung führen, nicht jedesmal ein Fehler signal 27 auslosen. Solche Schwellenüberschreitungen können bei spielsweise bei gewollten Drehzahländerungen des in der Figur nicht gezeigten antreibenden Teils oder beispielsweise durch beabsichtigte Laständerungen bei dem angetriebenen Teil 11 oder anderen angetrie benen Teilen vorkommen. Laständerungen treten beispielsweise bei Energieanforderungen an Generatoren oder bei Energieanforderungen an Kompressoren in erhöhtem Maße auf.The comparison means 18 compare the processed speed signal 17 with the threshold 19 and emit a signal 26 to the counter 25 after each exceeding, each counting signal advancing the counter 25 . The comparison means 18 are preferably provided with a switching hysteresis in order to increase the security against interference signals. The counter 25 sums the individual threshold violations within a predetermined time, which is determined by the signal 24 of the second timer 22 . This time is preferably dependent on the current speed signal. The special part of this measure is that speed changes that lead to a threshold being exceeded do not always trigger an error signal 27 . Such threshold violations can occur, for example, in the event of desired changes in the number of revolutions of the driving part (not shown in the figure) or, for example, due to intended load changes in the driven part 11 or other driven parts. Load changes occur, for example, to an increased extent in the case of energy requirements for generators or in the case of energy requirements for compressors.

Der Zeitgeber 22 ist vorzugsweise als Frequenzteiler realisiert, der die Signalfrequenz des vom Teil 11 unmittelbar abgegebenen Drehzahl signals 15 auf einen vorgebbaren Wert herunterteilt und mit dem heruntergeteilten Signal 24 jedesmal den Zähler 25 in eine Ausgangs stellung zurückstellt. The timer 22 is preferably implemented as a frequency divider, which divides the signal frequency of the speed signal 15 directly output by the part 11 down to a predeterminable value and resets the counter 25 into an initial position each time with the divided signal 24 .

Das Fehlersignal 27 betätigt beispielsweise die Warneinrichtung 28, die eine akustische und/oder optische Signaleinrichtung enthalten kann. Ferner löst das Fehlersignal 27 die starre Verbindung zwischen der Scheibe 12 und dem angetriebenen Teil durch Lösen der elektro magnetischen Kupplung 13. Mit dieser Maßnahme ist beispielsweise ein schadhaft gewordenes Teil 11, das eine über dem Nennwert liegende Last darstellt, vom Antriebsriemen 10 trennbar. Ein solcher Schaden ist beispielsweise das Festfressen von Kompressorenwellen.The error signal 27 actuates, for example, the warning device 28 , which can contain an acoustic and / or optical signal device. Furthermore, the error signal 27 releases the rigid connection between the disk 12 and the driven part by releasing the electromagnetic clutch 13 . With this measure, for example, a defective part 11 , which represents a load above the nominal value, can be separated from the drive belt 10 . Such damage is the seizure of compressor shafts, for example.

Bei Generatoren ist die elektromagnetische Kupplung 13 nicht erfor derlich. Bei gemeldeten Drehzahlschwankungen geht man von einem de fekten Riemen 10 aus, der im Schadensbereich einen stärkeren Schlupf hat.In generators, the electromagnetic clutch 13 is not neces sary. When reported speed fluctuations, one starts from a defective belt 10 , which has a greater slip in the damage area.

Anstelle der bisher beschriebenen, weitgehend analogen Signalverar beitung ist bevorzugt eine digitale Signalverarbeitung vorgesehen. Die Signalaufbereitungsschaltung 16 formt in diesem Fall aus dem Drehzahlsignal 15 saubere Rechteckimpulse als aufbereitetes Dreh zahlsignal 17. Die Mittel 18 zum Vergleichen und die Mittel 20 zum Nachführen der Schwelle 19 sowie die Zeitgeber 21, 22 und der Zähler 25 sind besonders einfach als Software in einer Rechnerschaltung realisierbar. In einem Programmablauf ist die in den Mitteln 20 ablaufende gleitende Mittelwertbildung in Abhängigkeit von dem Signal 23 besonders einfach möglich.Instead of the largely analog signal processing described so far, digital signal processing is preferably provided. The signal conditioning circuit 16 forms in this case from the speed signal 15 clean square pulses as a processed speed signal 17th The means 18 for comparing and the means 20 for tracking the threshold 19 as well as the timers 21 , 22 and the counter 25 can be implemented particularly simply as software in a computer circuit. In a program run, the moving averaging taking place in the means 20 is particularly easy as a function of the signal 23 .

Der in der Figur gezeigte Drehzahlsensor 14 ist lediglich bei Teilen 11 erforderlich, die kein Signal abgeben, aus dem ein zur Drehzahl proportionales Signal ableitbar ist. Beispielsweise bei Generatoren ist der Sensor 14 nicht erforderlich, weil dort üblicherweise meh rere Abgriffsmöglichkeiten für ein Signal vorhanden sind, aus dem sich die Drehzahl ableiten läßt. Insbesondere Wechselspannungsgene ratoren, die eine elektrische Energie abgeben, enthalten einerseits in ihrem Ausgangssignal und andererseits innerhalb eines gegebenen falls vorhandenen Reglers Signale, aus denen die Drehzahl ableitbar ist.The speed sensor 14 shown in the figure is only required for parts 11 which do not emit a signal from which a signal proportional to the speed can be derived. For example, in the case of generators, the sensor 14 is not necessary because there are usually several tapping options for a signal from which the speed can be derived. In particular AC generators that emit electrical energy contain signals on the one hand in their output signal and on the other hand within a given controller, if any, from which the speed can be derived.

Sofern die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist, kann die dort vorhan dene Ladeanzeige des elektrischen Bordnetzes als Warneinrichtung 28 herangezogen werden.If the device according to the invention for carrying out the method is installed in a motor vehicle, the charging indicator of the electrical vehicle electrical system present there can be used as a warning device 28 .

Claims

1. A method for monitoring a drive which contains at least one part which can be driven via at least one drive belt, in which the speed of the part is detected, compared with a threshold and an error signal is emitted after the threshold has been exceeded, characterized in that the threshold ( 19 ) depending on the speed signal ( 15 , 17 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the threshold ( 19 ) is tracked as a moving average from the speed signal ( 15 ) 17 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the tracking of the threshold ( 19 ) is limited in time from the speed signal ( 15 , 17 ) is tracked.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the error signal ( 27 ) is only emitted if the threshold has been exceeded several times within a predetermined time.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the predeterminable time for averaging and / or for the summing time of the threshold violations depends on the speed signal ( 15 , 17 ).

6. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that a frequency de modulator ( 16 ) from the speed signal ( 15 ) provides a processed speed signal ( 17 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that means ( 20 ) for tracking the threshold ( 19 ) are realized as a low-pass filter circuit.

8. Device for performing the method according to one of claims 4 and 5, characterized in that means ( 25 ) are provided for counting the threshold crossings, which can be reset with a signal ( 24 ) that occurs after predetermined times.

9. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the driven part ( 11 ) is a generator which provides a signal from which the speed signal ( 15 ) can be derived.

10. The device for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the part ( 11 ) little least a speed sensor ( 14 ) for tapping the speed signal ( 15 ) is assigned.

11. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one compressor is provided as the driven part ( 11 ) which can be connected to the drive ( 10 , 12 ) via an electromagnetic coupling ( 13 ) is, and which can be operated with the error signal ( 27 ).

12. The device for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the warning signal is an optical and / or acoustic warning device ( 28 ), preferably a charge control display in a motor vehicle.