DE4117116A1

DE4117116A1 - Torque control for fluidic plate clutch - has permanent magnet ring and induction coil to measure clutch slip

Info

Publication number: DE4117116A1
Application number: DE4117116A
Authority: DE
Inventors: Thomas Floegel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-25
Filing date: 1991-05-25
Publication date: 1992-11-26

Abstract

The fluidic plate clutch has a main operating coil (3) and a second induction coil (2), with the latter in series with the main coil and moving relative to a permanent magnet ring (8) attached to the outer part of the clutch. The relative movement generates a reaction signal corresp. to the relative speed. The reaction signal provides an accurate measure of the clutch slip and enables the clutch control system to regulate the rate of operation of the clutch. No separate impulse generators etc. are required. ADVANTAGE - Electronic torque control, simple control circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erweiterung einer Elektromagnet- oder auch fluidischen Lamellenkupplung, die es ermöglicht, besonders weiche Anfahr- und Auskuppelvorgänge zu erzielen, die Kupplung im Schleifpunkt zu halten und Drehmomentspitzen durch Schlupf zu vermeiden bzw. zu begrenzen.The invention relates to an extension of an electromagnet or also fluidic multi-plate clutch, which makes it special to achieve smooth starting and disengaging processes, the clutch in the Maintain the grinding point and avoid torque peaks due to slippage or limit.

Mit DE 35 31 434 A1 ist eine Steuerung von Rutschkupplungen bekannt, bei der mittels Nocken und Meßsonden als Impulsgeber am Primär- und Sekundärteil die jeweiligen Winkelgeschwindigkeiten der beiden Kupplungshälften ermittelt werden. Aus der Differenz beider Signale ergibt sich somit der Schlupfwert, der die eigentliche Rückinformation für die Steuer- und Regeleinrichtung darstellt. Es müssen somit 2 Impulssignale aufgenommen und ausgewertet werden.A control of slip clutches is known from DE 35 31 434 A1, at which by means of cams and measuring probes as a pulse generator on Primary and secondary part the respective angular velocities of the two coupling halves can be determined. From the difference Both signals result in the slip value, which is the actual one Represents feedback for the control and regulating device. 2 pulse signals must therefore be recorded and evaluated will.

In DE 35 29 474 A1 ist ein Algorithmus dargestellt, in dem in diskreten Zeitabständen der Schlupf einer Kupplung festgestellt, dessen zeitliche Änderung berechnet und auf der Grundlage Änderung des Schlupfes über der Zeit die Ansteuerung der Kupplung vorgenommen wird. Die Ermittlung des Schlupfwertes erfolgt nach diesem Verfahren diskontinuierlich. Die damit verbundenen längeren Reaktionszeiten bei Störeinflüssen im Momentenfluß erweisen sich daher als Nachteil.DE 35 29 474 A1 shows an algorithm in which in discrete time intervals of a clutch slipping determined its change over time is calculated and based on change of the slip over time the clutch actuation is made. The slip value is determined according to this process discontinuously. The associated longer ones Response times in the case of disturbing influences in the moment flow prove to be therefore as a disadvantage.

Aufgabe der erfindungsgemäßen Kupplung ist es, die kontinuierliche Steuerung eines beliebigen Schaltvorganges über einer beliebigen Schaltzeit mit einer Sollwertvorgabe zu ermöglichen.The task of the clutch according to the invention is to ensure continuous Control of any switching process via any To enable switching time with a setpoint specification.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene Erweiterung einer Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, daß am Außenkäfig ein Permanentmagnetring und am Innenkäfig eine Induktionsspule angebracht sind. Durch die Relativbewegung der Induktionsspule durch das Magnetfeld des Permanentmagnetringes wird in der Spule ein drehzahldifferenzabhängiger Strom induziert. Dieser Strom wird als Rückinformation für die Steuereinrichtung genutzt, um den Elektromagneten (bzw. Ventile in fluidischen Kupplungen) den jeweiligen Erfor dernissen entsprechend zu beaufschlagen bzw. anzusteuern.The proposed extension of a multi-plate clutch with the invention is characterized in that a permanent magnet ring on the outer cage and an induction coil is attached to the inner cage are. Due to the relative movement of the induction coil through the magnetic field of the permanent magnet ring becomes dependent on the speed difference in the coil Current induced. This stream is called feedback used for the control device to the electromagnet (or valves in fluidic couplings) the respective requirements to apply or control accordingly.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be described in more detail below using an exemplary embodiment are explained.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:In the accompanying drawing:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Kupplungsaufbau Fig. 2 Drehzahl- bzw. Strom-Zeitdiagramm für einen Anfahrvor gang mit stufenweiser Einstellung der Antriebsdrehzahl Fig. 1 shows a cross section through the clutch structure . Fig. 2 speed or current-time diagram for a start-up process with gradual adjustment of the drive speed

Fig. 3 Drehzahl- bzw. Drehmoment-Zeitdiagramm für den Einsatz der Kupplung zum Überlastschutz Fig. 3 speed or torque time diagram for the use of the clutch for overload protection

Im Ausgangszustand bewegt sich die Antriebswelle (1) mit konstan ter Drehzahl n (an). Das Abtriebsritzel (11) hingegen steht still, n (ab) = 0. Dabei wird durch die Bewegung der auf dem Primärteil, Grundkörper (2) angeordneten Induktionsspule (9) durch das noch räumlich konstante Magnetfeld des am Sekundärteil, Außenkäfig (5) montierten Permanentmagneten (8) ein Strom induziert, der dem Drehzahlunterschied zwischen der Spule (9) und dem Magnetring (8) direkt proportional ist, und der über die Schleifringe (10) zur Steuerung weitergeleitet wird. Besteht eine Abweichung zwischen dem Sollwert I (soll), der den Ansteuerungsverlaut der Kupplung vorgibt, und dem momentanen Istwert, so wird eine Veränderung des Steuerstromes des Elektromagneten (3) mit dem Ziel vorgenommen, den Regelunterschied auszugleichen.In the initial state, the drive shaft ( 1 ) moves at constant speed n (on). The output pinion ( 11 ), on the other hand, stands still, n (ab) = 0. The induction coil ( 9 ) arranged on the primary part, base body ( 2 ) is moved by the still spatially constant magnetic field of the outer cage ( 5 ) mounted on the secondary part Permanent magnet ( 8 ) induces a current which is directly proportional to the speed difference between the coil ( 9 ) and the magnetic ring ( 8 ), and which is passed on to the control via the slip rings ( 10 ). If there is a discrepancy between the target value I (target), which specifies the actuation behavior of the clutch, and the instantaneous actual value, the control current of the electromagnet ( 3 ) is changed with the aim of compensating for the control difference.

Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel für einen Anfahrvorgang mit verlängerter Schaltzeit und stufenweisem Erreichen der Abtriebs drehzahl entsprechend den Einsatzerfordernissen. Aufgezeigt wurden die Kennlinien für die Antriebsdrehzahl n (an), die Abtriebsdreh zahl n (ab) und den Sollwert des Stroms I (soll), jeweils als Zeitverlauf t (1) bis t (4). Fig. 2 illustrates an example of a starting process with an extended switching time and gradual reaching of the output speed according to the application requirements. The characteristic curves for the input speed n (an), the output speed n (ab) and the setpoint value of the current I (setpoint) were shown, each as a time profile t ( 1 ) to t ( 4 ).

Wird die beschriebene Erfindung als Überlastschutz für nachfol gende Bauteile eingesetzt, so gelten die in Fig. 3 über die Zeit (t) dargestellten Kennlinien für das Lastmoment M (last) an der Abtriebswelle, das maximal übertragbare Lastmoment, Haftmoment M (üb) und die Abtriebsdrehzahl n (ab).If the described invention is used as overload protection for subsequent components, the characteristics shown in FIG. 3 over time (t) apply to the load torque M (load) on the output shaft, the maximum transferable load torque, holding torque M (ü) and the Output speed n (down).

Der Steuerstrom der Kupplung erreicht nach dem Anfahren gerade den Wert, bei dem die Rückführgröße I (ind) bei gegebenem konstanten Lastmoment den Wert 0 annimmt. Bei einem sprunghaften Ansteigen der Belastung am Abtriebsritzel (11) beginnen die über den Zugan ker (4) bewegten Lamellen (6; 7) sofort zu rutschen. Der Indukti onsstrom in der Spule (9) weicht infolgedessen vom Nullwert ab. Diese Information löst im Regelkreis eine Veränderung (Erhöhung) der Steuerspannung aus, bis der gewünschte Betriebszustand wieder erreicht ist. Das Haftmoment entspricht im Normalzustand dem Last moment M (last) und wird nach ruckartigem Überschreiten allmählich wieder an dieses angeglichen. Dadurch werden die Momentspitzen ab gebaut und u. a. gefährliche Torsionsschwingungen in nachfolgenden Bauteilen vermieden. Die Rückinformation I (ind) < 0 kann auch dazu verwertet werden, die gesamte Anlage aus Sicherheitsgründen abzuschalten.After starting, the control current of the clutch just reaches the value at which the feedback variable I (ind) assumes the value 0 for a given constant load torque. In the event of a sudden increase in the load on the output pinion ( 11 ), the slats ( 6 ; 7 ) moved via the tie rod ( 4 ) begin to slide immediately. The induction current in the coil ( 9 ) consequently deviates from the zero value. This information triggers a change (increase) in the control voltage in the control loop until the desired operating state is reached again. The holding moment corresponds in the normal state to the load moment M (load) and is gradually adjusted again after it has been exceeded suddenly. This reduces the torque peaks and, among other things, prevents dangerous torsional vibrations in subsequent components. The feedback I (ind) <0 can also be used to switch off the entire system for safety reasons.

Durch die beschriebene Veränderung der Lamellenkupplung wird diese zu einem universell einsetzbaren Aggregat im Momentfluß eines An triebes.Through the described change of the multi-plate clutch, this is to a universally applicable unit in the moment flow of an An driven.

Als mögliche Anwendungsgebiete der beschriebenen Erfindung sind zu nennen:Possible areas of application of the described invention include call:

- Feeding machine tables in critical machining live
- Drive of a carrier transport system for jerk-free Approaching pallets (e.g. with highly sensitive Transport goods)
- Positioning of machine tables without overshoot
- Replacement for continuously variable transmissions in selected applications fall; The function of the gearbox is determined by the Coupling taken over.

Claims

Coupling with electrodynamic feedback in the expansion egg ner electromagnetic or fluidic multi-plate clutch, characterized in that a permanent magnet ring ( 8 ) is arranged on the outer cage ( 5 ) so that it is in operative relation to the induction coil ( 9 ) mounted on the primary part ( 2 ) which is electrically connected to the electromagnet ( 3 ) or valves in fluidic couplings, which is also arranged on the primary part ( 2 ), for adjusting the coupling forces or moments via the corresponding movement of the plates ( 6 , 7 ).