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WO2016016231A1 - Stellvorrichtung mit einem sensor für die überwachung der bewegung eines stellgliedes - Google Patents

Stellvorrichtung mit einem sensor für die überwachung der bewegung eines stellgliedes Download PDF

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Publication number
WO2016016231A1
WO2016016231A1 PCT/EP2015/067253 EP2015067253W WO2016016231A1 WO 2016016231 A1 WO2016016231 A1 WO 2016016231A1 EP 2015067253 W EP2015067253 W EP 2015067253W WO 2016016231 A1 WO2016016231 A1 WO 2016016231A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuator
adjusting
movement
signal
adjusting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/067253
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sven RAPPOLD
Peter Rölleke
Andreas VON CHAMIER-CIEMINSKI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella KGaA Huek and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hella KGaA Huek and Co filed Critical Hella KGaA Huek and Co
Priority to US15/315,455 priority Critical patent/US10539954B2/en
Priority to CN201580032907.9A priority patent/CN106462159A/zh
Publication of WO2016016231A1 publication Critical patent/WO2016016231A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0243—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model
    • G05B23/0245—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model based on a qualitative model, e.g. rule based; if-then decisions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025—Electrical or magnetic means
    • F16K37/0041—Electrical or magnetic means for measuring valve parameters

Definitions

  • the present invention relates to an adjusting device for the movement of an actuator and a control system with a corresponding adjusting device and a corresponding actuator.
  • actuators are used in particular in vehicles to act on actuators with an actuating movement.
  • This may be, for example, the so-called shutter device in the radiator grille of a vehicle.
  • Such an actuator thus serves to be moved back and forth between at least two positions.
  • an actuator is provided in a known manner, which provides the corresponding adjusting movement for the actuator.
  • This adjusting movement and the force required for this is usually provided by the actuator in the form of an electric motor, that is a servomotor.
  • a sensor device is usually provided in known adjusting devices. This sensor device is part of the
  • Actuator and can ensure in this way that the actuator actually performs the adjusting movement.
  • the sensor device can give a feedback in which positioning the actuator is currently.
  • a disadvantage of the known solutions is that feedback can be detected by the sensor device only in a very indirect manner with respect to the actual positioning position of the actuator. Thus, not the end point and the real positioning position of the actuator, but rather in an indirect manner, only the correlating adjusting position at the other end of the drive chain, namely on
  • Impairments which may prevail in the transmission of the actuating movement from the actuator to the actuator, are accordingly known Sensor devices not detected. In the worst case, this can lead to z. B. is present in a transmission device between the actuator and the actuator, a mechanical defect in the form of a fracture. As a result, the actuator no longer moves out of the corresponding assumed position, although at the same time the actuator can easily continue to perform the adjusting movement. This defect is therefore not recognizable with known adjusting devices and the corresponding sensor device.
  • An adjusting device serves to move an actuator.
  • the adjusting device has an actuator for generating an actuating movement for the actuator.
  • a transmission device for the transmission of the adjusting movement is provided by the actuator to the actuator.
  • the adjusting device further comprises a sensor device for detecting the setting position of the actuator.
  • the adjusting device is characterized in that the sensor device comprises a signal receiver and a signal generator, wherein the signal receiver in the actuator and the
  • Signal transmitter is designed as part of the transmission device.
  • An adjusting device according to the invention thus builds on the basic technique of known adjusting devices.
  • an actuator is further provided, in particular with a servomotor, which provides the adjusting movement and the likewise required for this adjusting force available or supplies.
  • Transfer device which z. B. as a gearbox, as a lever kinematics or as a linkage, this adjusting movement and thus the associated actuating force can be transmitted to the actuator.
  • a corresponding actuating movement can move the actuator in different steep positions.
  • Actuator on a basic sensor device to detect the positioning position of the actuator.
  • this sensor device differs significantly from known actuators.
  • the signal taker is formed as part of the actuator
  • the signal generator is separated from the actuator as part of the transmission device.
  • this adjusting movement can also be carried out via the transmission device.
  • the signal transmitter which is designed as part of this transfer device, likewise performs the adjusting movement. This adjusting movement of
  • Transmission device are recognized beyond doubt. Even in the event that the actuator still works properly, but in the transmission device, a mechanical defect, eg. B. in the form of a fraction, is present, can now Detecting sensor device this mechanical defect. If the actuator is moved and the corresponding adjusting movement is not or only partially carried out by the transmission device, this difference is detected by a corresponding difference in the movement of the signal generator by the signal receiver, so that the sensor device can obtain and evaluate corresponding information about it. Due to the fact that the transmission device is frequently in direct mechanical transferring operative contact with the corresponding actuator, the actuator and the transmission device can often also be understood as a movement unit from a mechanical point of view. Since usually only a simple
  • a defect within the transmission device is equivalent to a
  • a control device provides the same compactness in the design, as in known actuators Subject is. While maintaining this low complexity, however, by an adjusting device according to the invention the
  • Diagnosis width with regard to the detectable defects and errors within the actuator significantly widened. This broadening of the
  • Diagnostic option goes with a constant reduced complexity and at a very low cost, so that the corresponding functions according to the invention can be achieved particularly easily.
  • the actuator has a printed circuit board on which the signal receiver is arranged.
  • a printed circuit board is usually the subject of a
  • a corresponding control unit for the control and / or regulation of the actuator, in particular a corresponding steep motor is formed on the circuit board.
  • the circuit board is an existing component, which may now additionally have the signal taker.
  • the signal receiver is, so to speak, the receiver of signals from the signal generator.
  • the signal generator also active functions such.
  • the generation of an eddy current field fulfill. All this is possible without increasing the complexity of the actuator, as on the same corresponding circuit board both the necessary control function for the actuator, as well as the corresponding sensor function can be formed for the signal receiver. This reduces the complexity and the
  • the signal transmitter is arranged on a component moving in the adjusting movement of the transmission device. This means that z. B. the
  • Ü transmission device is designed as a transmission lever kinematics.
  • the each lever this kinematics move according to the bearings in the implementation of the adjusting movement in a defined manner.
  • each position of each lever of this transmission device correlates with a corresponding position of the actuator.
  • moving component of the transmission device now allows the already explained several times inference to an exact positioning position of the actuator in even more accurate and above all even easier way.
  • the detection of the defect on a part of the transmission device can be automatically restricted as it were.
  • the sensor device is designed for at least one of the following
  • the list above is a non-exhaustive list.
  • a contactless signal communication is used according to the invention.
  • the communication between the signal generator and the signal receiver can be designed both unidirectionally and also multidirectionally.
  • the signal receiver may have an excitation coil, so that a corresponding eddy current field is generated in the signal generator. The resulting current flow and the resulting induction effect on the part of the signal generator can now turn in a separate area of the
  • the sensor device is designed for a quantitative evaluation of the
  • Position of the actuator By this is meant that not only qualitatively the achievement of an end position or a defined setting position is detected, but rather it can be distinguished, which exact position the actuator
  • evaluation brings a somewhat higher complexity of the sensor device with it, but can be occupied in particular with an additional evaluation quality.
  • a quantitative training can also be used to determine the degree of defect on the basis of self-adjusting actuating speed or on the basis of the final setting position in the event of a detected defect.
  • a partial defect or even the wear of individual components of the adjusting device according to the invention can be detected in this way.
  • the transmission device is at least partially in the form of a lever mechanism
  • the individual transmission levers have corresponding bearing points which can perform a defined lever movement or lever pivoting movement. This ensures that the positioning movement in a defined manner, the actuator between the individual positions can move back and forth.
  • Lever mechanism in the corresponding transmission lever is preferably formed with the signal generator in a manner that at least a part of the moving transmission lever or the joints of the transmission lever can be configured with the signal generator. This is a movement of the signal generator guaranteed together with the Ü ertraghebel to ensure the functionality of the invention particularly simple and inexpensive.
  • the signal transmitter is designed as an end stop for detecting at least one end position of the actuator at the end of the adjusting movement.
  • the signal transmitter is designed as an end stop for detecting at least one end position of the actuator at the end of the adjusting movement.
  • a corresponding end stop can be provided in two or more end positions.
  • the signal generator is in the simplest way a corresponding stop, which cooperates with a mechanical switch of the signal receiver.
  • the transmission device has a movement interface for the attachment of the actuator for transmitting the adjusting movement and the transmission device and the actuator are designed as a structural unit. This leads to the low complexity and the compactness of a
  • Adjusting device according to the invention can be further developed and stronger.
  • a common housing surrounds the transmission device and the actuator, so that a single mounting unit for this unit can be used as a mounting component in the assembly of the vehicle.
  • existing adjusting devices are replaced by an adjusting device according to the invention, so that the functionality according to the invention can be retrofitted in an existing device.
  • the sensor device has a control unit for receiving, processing and / or forwarding the signal detected by the signal taker.
  • a control unit is also used in particular to active signal taker, z. B. for inductive signal detection to control in a corresponding manner.
  • the recording and forwarding are preferably basic functions of the control unit.
  • control unit can also be designed as a computing unit to already carry out an at least first interpretation step in a processing manner for the detected signal.
  • the forwarding can take the form of a
  • an adjusting system in particular for a vehicle, comprising an actuator, which is movably mounted for an adjusting movement between at least two setting positions, and an adjusting device according to the present invention, whose transmitting device is in operative connection with the actuator for the transmission of the adjusting movement stands.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an actuating system according to the invention
  • Fig. 2 shows another embodiment of an actuating system according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows an adjusting system 100 according to the invention with a first embodiment of an adjusting device 10 according to the invention.
  • This adjusting device 10 is configured with a transmission device 40 in the form of a lever mechanism 44.
  • the lever mechanism 44 is here equipped with a plurality of hinge points and two transmission levers 46.
  • an actuator 30 is provided with a servo motor, not shown. The adjusting movement can now over the
  • Transmission device 40 and a corresponding motion interface 48 are converted into a Steli Gay of the actuator 20.
  • the entire lever mechanism 44 moves and thus the
  • a signal transmitter 54 is located at the top right of the transmission device 40 on a component 42 of the transmission device 40,
  • a signal receiver 52 and a corresponding control unit 56 is arranged on a circuit board 32 of the actuator.
  • Signaling device 54 along the adjusting movement can be detected in the changed relative positioning by the signal receiver 52, so that in the control unit 56, a corresponding processing of the signal by the sensor device 50 and a forwarding can be done.
  • FIG. 1 shows an alternative embodiment of the figure. So here is the
  • Formation of the sensor device 50 is achieved by an end stop, wherein the end stop 54a is formed by the signal generator 54.
  • the signal receiver 52 is here designed as a protruding part of the printed circuit board 32 as a mechanical push button, so that the corresponding stop can now automatically generate the signal to the control unit 56 in a mechanical manner. Otherwise

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung (10) für die Bewegung eines Stellgliedes (20), aufweisend einen Stellantrieb (30) für die Erzeugung einer Stellbewegung für das Stellglied (20) und eine Übertragungsvorrichtung (40) für die Übertragung der Stellbewegung vom Stellantrieb (30) auf das Stellglied (20), weiter aufweisend eine Sensorvorrichtung (50) für die Erkennung der Stellposition des Stellgliedes (20). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung (50) einen Signalnehmer (52) und einen Signalgeber (54) aufweist, wobei der Signalnehmer (52) im Stellantrieb (30) und der Signalgeber (54) als Teil der Übertragungsvorrichtung (40) ausgebildet ist.

Description

STELLVORRICHTUNG MIT EINEM SENSOR FÜR DIE ÜBERWACHUNG DER BEWEGUNG EINES
STELLGLIEDES
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für die Bewegung eines Stellgliedes sowie ein Stellsystem mit einer entsprechenden Stellvorrichtung sowie einem entsprechenden Stellglied.
Es ist bekannt, dass insbesondere in Fahrzeugen Stellvorrichtungen verwendet werden, um Stellglieder mit einer Stellbewegung zu beaufschlagen. Dabei kann es sich beispielsweise um die sogenannte Shutter-Vorrichtung beim Kühlergrill eines Fahrzeugs handeln. Ein solches Stellglied dient also dazu, entsprechend zwischen zumindest zwei Positionen hin und her bewegt zu werden. Hierfür ist in bekannter Weise ein Stellantrieb vorgesehen, welcher die entsprechende Stellbewegung für das Stellglied zur Verfügung stellt. Diese Stellbewegung sowie die dafür notwendige Kraft wird von dem Stellantrieb üblicherweise in Form eines Elektromotors, also einem Stellmotor, zur Verfügung gestellt. Um sicherzustellen, dass die Stellbewegung auch tatsächlich in gewünschter Weise ausgeführt worden ist, bzw. um die Stellbewegung zu steuern oder sogar zu regeln, ist bei bekannten Stellvorrichtungen üblicherweise eine Sensorvorrichtung vorgesehen. Diese Sensorvorrichtung ist Teil des
Stellantriebes und kann auf diese Weise sicherstellen, dass der Stellantrieb auch tatsächlich die Stellbewegung durchführt. Damit kann die Sensorvorrichtung eine Rückmeldung geben, in welcher Positionierung sich der Stellantrieb aktuell befindet.
Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass nur in sehr indirekter Weise eine Rückkopplung hinsichtlich der tatsächlichen Stellposition des Stellgliedes durch die Sensorvorrichtung erfasst werden kann. So wird nicht der Endpunkt und die reale Stellposition des Stellgliedes, sondern vielmehr in indirekter Weise nur die damit korrelierende Stellposition am anderen Ende der Antriebskette, nämlich am
Stellantrieb, von der Sensorvorrichtung erfasst. Möglicherweise negative
Beeinträchtigungen, welche bei der Übertragung der Stellbewegung vom Stellantrieb bis hin zum Stellglied vorherrschen können, werden dementsprechend von bekannten Sensorvorrichtungen nicht erfasst. Im schlimmsten Fall kann dies dazu führen, dass z. B. in einer Übertragungsvorrichtung zwischen dem Stellantrieb und dem Stellglied ein mechanischer Defekt in Form eines Bruchs vorliegt. Dies führt dazu, dass das Stellglied sich nicht mehr aus der entsprechend eingenommenen Stellposition herausbewegt, obwohl gleichzeitig der Stellantrieb problemlos die Stellbewegung weiter durchführen kann. Dieser Defekt ist also mit bekannten Stellvorrichtungen und der entsprechenden Sensorvorrichtung nicht erkennbar.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Diagnose von Defekten in der Stellvorrichtung zu verbessern.
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Stellsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Stellsystem und jeweils umgekehrt, so dass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen
Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung dient der Bewegung eines Stellgliedes. Dafür weist die Stellvorrichtung einen Stellantrieb für die Erzeugung einer Stellbewegung für das Stellglied auf. Weiter ist eine Übertragungsvorrichtung für die Übertragung der Stellbewegung vom Stellantrieb auf das Stellglied vorgesehen. Eine
erfindungsgemäße Stellvorrichtung weist weiter eine Sensorvorrichtung für die Erkennung der Stellposition des Stellgliedes auf. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Stellvorrichtung dadurch aus, dass die Sensorvorrichtung einen Signalnehmer und einen Signalgeber aufweist, wobei der Signalnehmer im Stellantrieb und der
Signalgeber als Teil der Übertragungsvorrichtung ausgebildet ist. Eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung baut also auf der grundlegenden Technik bekannter Stellvorrichtungen auf. So ist weiter ein Stellantrieb, insbesondere mit einem Stellmotor vorgesehen, welcher die Stellbewegung und die dafür ebenfalls notwendige Stellkraft zur Verfügung stellt bzw. liefert. Über eine
Übertragungsvorrichtung, welche z. B. als Getriebe, als Hebelkinematik oder als Gestänge ausgebildet sein kann, kann diese Stellbewegung und damit auch die einhergehende Stellkraft auf das Stellglied übertragen werden. Somit kann beim Betrieb des Stellantriebs eine entsprechende Stellbewegung das Stellglied in unterschiedliche Steilpositionen bewegen.
Auch gemäß den bekannten Stellvorrichtungen weist die erfindungsgemäße
Stellvorrichtung eine grundsätzliche Sensorvorrichtung auf, um die Stellposition des Stellgliedes zu erkennen. Jedoch unterscheidet sich diese Sensorvorrichtung in entscheidender Weise von bekannten Stellvorrichtungen. So ist erfindungsgemäß explizit eine Separierung des Signalnehmers vom Signalgeber für die
Sensorvorrichtung vorgesehen. Während der Signalnehmer als Teil des Stellantriebs ausgebildet ist, findet sich der Signalgeber vom Stellantrieb getrennt als Teil der Übertragungsvorrichtung. Mit anderen Worten kann nun durch die Bewegung, welche als Stellbewegung vom Stellantrieb zur Verfügung gestellt wird, diese Stellbewegung auch über die Übertragungsvorrichtung ausgeführt werden. Dies führt dazu, dass der Signalgeber, welcher als Teil dieser Ü bertrag ungsvorrichtung ausgebildet ist, ebenfalls die Stellbewegung durchführt. Diese Stellbewegung der
Übertragungsvorrichtung wird nun durch die entsprechend damit korrelierte
Stellbewegung des Signalgebers vom Signalnehmer erkannt, so dass durch die Sensorvorrichtung die entsprechende Stellposition erkannt werden kann.
Im Vergleich zu den bekannten Lösungen dient die Separierung der
Sensorvorrichtung dazu, die Diagnosebreite zu erweitem. So kann nunmehr nicht nur ein Defekt im Stellantrieb, sondern zusätzlich auch ein Defekt in der
Übertragungsvorrichtung zweifelsfrei erkannt werden. Selbst für den Fall, dass der Stellantrieb noch einwandfrei funktioniert, jedoch in der Übertragungsvorrichtung ein mechanischer Defekt, z. B. in Form eines Bruches, vorliegt, kann nun die Sensorvorrichtung diesen mechanischen Defekt erkennen. Wird der Stellantrieb bewegt und die entsprechende Stellbewegung von der Übertragungsvorrichtung nicht oder nur teilweise mit durchgeführt, so wird diese Differenz durch eine entsprechende Differenz der Bewegung des Signalgebers vom Signalnehmer erkannt, so dass die Sensorvorrichtung hierüber eine entsprechende Information erhalten und auswerten kann. Dadurch, dass die Übertragungsvorrichtung häufig in direktem mechanisch übertragendem Wirkkontakt mit dem entsprechenden Stellglied steht, kann das Stellglied und die Übertragungsvorrichtung aus mechanischer Sicht häufig auch als Bewegungseinheit verstanden werden. Da üblicherweise nur eine einfache
festlegende und vor allem fixierende Stellschnittstelle bzw. Bewegungsschnittstelle zwischen der Übertragungsvorrichtung und dem Stellglied vorgesehen ist, ist ein Defekt innerhalb der Übertragungsvorrichtung gleichbedeutend mit einem
Bewegungsdefekt des Stellgliedes.
Ist beispielsweise das Stellglied durch eine mechanische Einwirkung von außen, z. B. den Steinschlag und damit eine einhergehende Blockade in einer Shutter-Vorrichtung beim Kühlergrill eines Fahrzeugs, blockiert, so kann die Bewegung auch von der Übertragungsvorrichtung nicht ausführt werden. Dies spiegelt eine entsprechende Rückkopplung auch auf die Korrelation der entsprechenden Bewegung des
Signalgebers wieder, so dass auch ein solcher Defekt durch eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung zweifelsfrei erkannt werden kann.
Im Gegensatz zu einer Lösung, bei welcher die gesamte Sensorvorrichtung, also Signalgeber und Signalnehmer, separat von der Stellvorrichtung ausgebildet werden müsste, um eine direkte Signalerkennung am Stellglied zu ermöglichen, bietet eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung die gleiche Kompaktheit in der Bauform, wie sie bei bekannten Stellvorrichtungen Gegenstand ist. Unter Beibehaltung dieser geringen Komplexität kann jedoch durch eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung die
Diagnosebreite hinsichtlich der erkennbaren Defekte und Fehler innerhalb der Stellvorrichtung deutlich verbreitert werden. Diese Verbreiterung der
Diagnosemöglichkeit geht jedoch mit einer gleichbleibenden reduzierten Komplexität und mit einem sehr geringen Kostenaufwand einher, so dass die entsprechenden erfindungsgemäßen Funktionen besonders einfach erzielt werden können.
Unter einem Signalnehmer und einem Signalgeber ist dabei eine
Signalkommunikation zu verstehen, welche für die Sensorvorrichtung vorzugsweise eineindeutig eine entsprechende Positionserkennung der Stellposition des Stellgliedes ermöglicht. Die Art Kommunikation zwischen Signalgeber und Signalnehmer ist dabei für den Funktionsvorteil gemäß der vorliegenden Erfindung unerheblich. So sind beispielsweise magnetische, resistive oder induktive Kommunikationen für die
Signalkommunikation genauso denkbar, wie optische oder sogar mechanische Signalkommunikationen.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung der Stellantrieb eine Leiterplatte aufweist, auf welcher der Signalnehmer angeordnet ist. Eine solche Leiterplatte ist üblicherweise grundsätzlich Gegenstand eines
Stellantriebes, wobei auf der Leiterplatte eine entsprechende Kontrolleinheit für die Steuerung und/oder Regelung des Stellantriebs, insbesondere eines entsprechenden Steilmotors, ausgebildet ist. Somit ist die Leiterplatte ein bereits bestehendes Bauteil, welches nun zusätzlich den Signalnehmer aufweisen kann. Der Signalnehmer ist dabei sozusagen der Empfänger von Signalen vom Signalgeber. Selbstverständlich kann, insbesondere bei einer induktiv ausgebildeten Signalkommunikation, der Signalgeber auch aktive Funktionen, wie z. B. das Erzeugen eines Wirbelstromfeldes, erfüllen. All dies ist möglich, ohne die Komplexität des Stellantriebs zu erhöhen, da auf ein und derselben entsprechenden Leiterplatte sowohl die notwendige Kontrollfunktion für den Stellantrieb, als auch die entsprechende Sensorfunktion für den Signalnehmer ausgebildet werden kann. Damit reduzieren sich die Komplexität und der
Kostenaufwand für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung weiter.
Ein weiterer Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung der Signalgeber an einem sich bei der Stellbewegung bewegenden Bauteil der Ü bertrag ungsvorrichtung angeordnet ist. Das bedeutet, dass z. B. die
Ü bertrag ungsvorrichtung als Übertragungshebelkinematik ausgebildet ist. Die einzelnen Hebel dieser Hebelkinematik bewegen sich entsprechend der Lagerstellen bei der Durchführung der Stellbewegung in einer definierten Weise. Somit korreliert jede Position jedes Hebels dieser Übertragungsvorrichtung mit einer entsprechenden Position des Stellgliedes. Die Anordnung des Signalgebers an einem sich
bewegenden Bauteil der Übertragungsvorrichtung erlaubt nun, den bereits mehrfach erläuterten Rückschluss auf eine exakte Stellposition des Stellgliedes in noch genauerer und vor allem noch einfacherer Weise. Insbesondere kann dabei die Detektion des Defekts auf einen Teil der Übertragungsvorrichtung sozusagen automatisch eingeschränkt werden.
Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung die Sensorvorrichtung ausgebildet ist, für zumindest eine der folgenden
Signalkommunikationen zwischen dem Signalgeber und dem Signalnehmer:
- Magnetische Wechselwirkung
- Resistive Wechselwirkung
- Induktion
- Optische Wechselwirkung
- Magnetische Wechselwirkung
Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Insbesondere wird erfindungsgemäß eine berührungslose Signalkommunikation eingesetzt. Dabei kann die Kommunikation zwischen Signalgeber und Signalnehmer sowohl unidirektional, als auch multidirektional ausgebildet sein. Für eine induktive Signalkommunikation kann beispielsweise der Signalnehmer eine Erregerspule aufweisen, so dass ein entsprechendes Wirbelstromfeld im Signalgeber erzeugt wird. Der resultierende Stromfluss und der damit sich einstellende Induktionseffekt auf Seiten des Signalgebers kann nun wiederum in einem separaten Bereich des
Signalnehmers erkannt werden, so dass in eindeutiger Weise die Positionserkennung der Stellposition des Stellgliedes für die erfindungsgemäße Stellvorrichtung möglich wird. Bei dieser Ausführungsform kann selbstverständlich auch eine andere Lösung, z. B. eine magnetische Wechselwirkung, insbesondere unter Verwendung des Hall- Effektes, eingesetzt werden.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung die Sensorvorrichtung ausgebildet ist für eine quantitative Auswertung der
Stellposition des Stellgliedes. Darunter ist zu verstehen, dass nicht nur qualitativ das Erreichen einer Endposition bzw. einer definierten Stellposition erkannt wird, sondern vielmehr unterschieden werden kann, welche exakte Position das Stellglied
eingenommen hat. Darunter ist z. B. die entsprechende Winkelposition bzw.
tatsächliche Funktionsposition des Stellgliedes zu verstehen. Die quantitative
Auswertung bringt zwar eine etwas höhere Komplexität der Sensorvorrichtung mit sich, lässt sich jedoch insbesondere mit einer zusätzlichen Auswertequalität belegen. So kann neben der Stellposition damit auch die Stellgeschwindigkeit erkannt werden. Eine quantitative Ausbildung lässt sich darüber hinaus dahingehend einsetzen, um bei einem erkannten Defekt den Grad des Defektes auf Basis der sich einstellenden Stellgeschwindigkeit oder auf Basis der finalen Stellposition zu ermitteln. So kann neben einem mechanischen Volldefekt auch ein Teildefekt oder sogar der Verschleiß einzelner Bauteile der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung auf diese Weise erkannt werden.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung die Übertragungsvorrichtung wenigstens abschnittsweise als Hebelmechanik mit
Ü bertrag ungshebeln für die Übertragung der Stellbewegung ausgebildet ist. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige Lösung. Die einzelnen Übertragungshebel weisen dabei entsprechende Lagerstellen auf, welche eine definierte Hebelbewegung bzw. Hebelschwenkbewegung durchführen können. Damit wird sichergestellt, dass die Stellbewegung in definierte Weise das Stellglied zwischen den einzelnen Stellpositionen hin und her bewegen kann. Die
Hebelmechanik im entsprechenden Übertragungshebel ist dabei vorzugsweise mit dem Signalgeber in einer Art und Weise ausgebildet, dass zumindest ein Teil der sich bewegenden Übertragungshebel oder der Gelenke der Übertragungshebel mit dem Signalgeber ausgestaltet sein kann. Damit ist eine Bewegung des Signalgebers gemeinsam mit dem Ü bertrag ungshebel gewährleistet, um die erfindungsgemäße Funktionalität besonders einfach und kostengünstig zu gewährleisten.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung der Signalgeber als Endanschlag ausgebildet ist, für eine Erkennung wenigstens einer Endposition des Stellgliedes am Ende der Stellbewegung. Darunter ist sozusagen ein qualitatives Erkennen in Form einer mechanischen Schaltmöglichkeit für diese
Endposition definiert. Selbstverständlich kann auch in zwei oder mehr Endpositionen ein entsprechender Endanschlag vorgesehen sein. Der Signalgeber ist dabei in einfachster weise ein entsprechender Anschlag, welcher mit einem mechanischen Schalter des Signalnehmers zusammenwirkt. Bewegt sich also der Signalgeber in die entsprechende Endposition, so drückt der Signalgeber automatisch und in
mechanischer Weise auf den Schalter des Signalnehmers und löst auf diese Weise das Signal der erreichten Endposition aus. Selbstverständlich ist dies auch
kombinierbar mit aufwendigeren Korrelationen zwischen Signalnehmer und
Signalgeber.
Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen
Stellvorrichtung die Übertragungsvorrichtung eine Bewegungsschnittstelle für die Befestigung des Stellgliedes zur Übertragung der Stellbewegung aufweist sowie die Übertragungsvorrichtung und der Stellantrieb als Baueinheit ausgebildet sind. Dies führt dazu, dass die geringe Komplexität und die Kompaktheit einer
erfindungsgemäßen Stellvorrichtung noch weiter und stärker ausgebildet sein können. So ist es möglich, dass ein gemeinsames Gehäuse die Übertragungsvorrichtung und den Stellantrieb umgibt, so dass eine einzige Montageeinheit für diese Baueinheit als Montagebauteil in der Montage des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Weiter ist es denkbar, dass bereits bestehende Stellvorrichtungen durch eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung ausgetauscht werden, so dass die erfindungsgemäße Funktionalität bei einer bestehenden Vorrichtung nachrüstbar ist.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn bei einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung die Sensorvorrichtung eine Kontrolleinheit aufweist für die Aufnahme, Verarbeitung und/oder Weiterleitung des vom Signalnehmer erkannten Signals. Eine solche Kontrolleinheit dient insbesondere auch dazu, aktive Signalnehmer, z. B. für eine induktive Signalerkennung, in entsprechender Weise anzusteuern. Die Aufnahme und Weiterleitung sind dabei vorzugsweise Grundfunktionen der Kontrolleinheit.
Selbstverständlich kann die Kontrolleinheit auch als Recheneinheit ausgebildet sein, um bereits einen zumindest ersten Interpretationsschritt in verarbeitender Weise für das erkannte Signal durchzuführen. Die Weiterleitung kann in Form eines
Fehlersignals erfolgen. Auch nach erfolgter quantitativer Analyse ist ein quantitatives Fehlersignal bzw. eine entsprechende Verschleißanzeige im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Stellsystem, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend ein Stellglied, welches für eine Stellbewegung zwischen zumindest zwei Stellpositionen bewegbar gelagert ist, und eine Stellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, deren Übertragungsvorrichtung mit dem Stellglied für die Übertragung der Stellbewegung in Wirkverbindung steht. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Stellsystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung erläutert worden sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen
schematisch:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stellsystems und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stellsystems.
Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Stellsystem 100 mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung 10. Diese Stellvorrichtung 10 ist mit einer Übertragungsvorrichtung 40 in Form einer Hebelmechanik 44 ausgestaltet. Die Hebelmechanik 44 ist hier mit mehreren Gelenkstellen und zwei Übertragungshebeln 46 ausgestattet. Um eine Bewegung des Stellgliedes 20 des Stellsystems 100 durchzuführen, ist ein Stellantrieb 30 mit einem nicht näher dargestellten Stellmotor vorgesehen. Die Stellbewegung kann nun über die
Übertragungsvorrichtung 40 und eine entsprechende Bewegungsschnittstelle 48 in eine Stelibewegung des Stellgliedes 20 umgesetzt werden. Bei dieser Stellbewegung bewegt sich auch die gesamte Hebelmechanik 44 und damit die
Ü bertrag ungsvorrichtung 40.
Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, ist oben rechts an der Übertragungsvorrichtung 40 an einem Bauteil 42 der Übertragungsvorrichtung 40 ein Signalgeber 54,
insbesondere in Form eines Induktionsgebers, angeordnet. Auf einer Leiterplatte 32 des Stellantriebes 30 ist ein Signalnehmer 52 und eine entsprechende Kontrolleinheit 56 angeordnet.
Bewegt sich nun die Übertragungsvorrichtung 40 angetrieben durch den Stellantrieb 30 entlang der Stellbewegung, so führt dies in erster Linie zur entsprechenden
Stellbewegung des Stellgliedes 20. Gleichzeitig bewegt sich jedoch auch der
Signalgeber 54 entlang der Stellbewegung. Diese Durchführung der Stellbewegung kann in der veränderten Relativpositionierung durch den Signalnehmer 52 erkannt werden, so dass in der Kontrolleinheit 56 eine entsprechende Verarbeitung des Signals durch die Sensorvorrichtung 50 und eine Weiterleitung erfolgen kann.
Figur 2 zeigt eine alternative Ausgestaltungsform zur Figur . So ist hier die
Ausbildung der Sensorvorrichtung 50 durch einen Endanschlag gelöst, wobei der Endanschlag 54a durch den Signalgeber 54 ausgebildet wird. Der Signalnehmer 52 ist hier als abstehender Teil von der Leiterplatte 32 als mechanischer Druckknopf ausgebildet, so dass der entsprechende Anschlag nun automatisch in mechanischer Weise das Signal an die Kontrolleinheit 56 erzeugen kann. In übriger Weise
funktioniert die Ausführungsform der Figur 2 in gleicher Weise, wie dies zur Figur 1 bereits erläutert worden ist. Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
10 Stellvorrichtung
20 Stellglied
30 Stellantrieb
32 Leiterplatte
40 Übertragungsvorrichtung
42 Bauteil
44 Hebelmechanik
46 Übertragungshebel
48 Bewegungsschnittstelle
50 Sensorvorrichtung
52 Signalnehmer
54 Signalgeber
54a Endanschlag
56 Kontrolleinheit
100 Stellsystem

Claims

Patentansprüche
1. Stellvorrichtung (10) für die Bewegung eines Stellgliedes (20), aufweisend einen Stellantrieb (30) für die Erzeugung einer Stellbewegung für das
Stellglied (20) und eine Übertragungsvorrichtung (40) für die Übertragung der Stellbewegung vom Stellantrieb (30) auf das Stellglied (20), weiter aufweisend eine Sensorvorrichtung (50) für die Erkennung der Stellposition des Stellgliedes (20),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorvorrichtung (50) einen Signalnehmer (52) und einen
Signalgeber (54) aufweist, wobei der Signalnehmer (52) im Stellantrieb (30) und der Signalgeber (54) als Teil der Übertragungsvorrichtung (40) ausgebildet ist.
2. Stellvorrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stellantrieb (30) eine Leiterplatte (32) aufweist, auf welcher der Signalnehmer (52) angeordnet ist.
3. Stellvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Signalgeber (54) an einem sich bei der Stellbewegung bewegenden Bauteil (42) der Übertragungsvorrichtung (40) angeordnet ist. - 2 -
Stellvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorvorrichtung (50) ausgebildet ist für zumindest eine der folgenden Signalkommunikationen zwischen dem Signalgeber (54) und dem Signalnehmer (52):
- Magnetische Wechselwirkung
- Induktion
- Optische Wechselwirkung
- Resistive Wechselwirkung
- Mechanische Wechselwirkung
Stellvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorvorrichtung (50) ausgebildet ist für eine quantitative
Auswertung der Stellposition des Stellgliedes (20).
Stellvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungsvorrichtung (40) wenigstens abschnittsweise als Hebelmechanik (44) mit Übertragungshebeln (46) für die Übertragung der Stellbewegung ausgebildet ist.
Stellvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Signalgeber (54) als Endanschlag (54a) ausgebildet ist für eine Erkennung wenigstens einer Endposition des Stellgliedes (20) am Ende der Stellbewegung. - 3 -
Stellvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungsvorrichtung (40) eine Bewegungsschnittstelle (48) für die Befestigung des Stellgliedes (20) zur Übertragung der Stellbewegung aufweist sowie die Übertragungsvorrichtung (40) und der Stellantrieb (30) als Baueinheit ausgebildet sind.
Stellvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorvorrichtung (50) eine Kontrolleinheit (56) aufweist für die Aufnahme, Verarbeitung und/oder Weiterleitung des vom Signalnehmer (52) erkannten Signals.
Stellsystem (100), insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend ein Stellglied (20), welches für eine Stellbewegung zwischen zumindest zwei
Stellpositionen bewegbar gelagert ist und eine Stellvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 9, deren Übertragungsvorrichtung (40) mit dem Stellglied (20) für die Übertragung der Stellbewegung in
Wirkverbindung steht.
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