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Title:
METHOD FOR MONITORING AN ELECTROMAGNETICALLY ACTUATABLE BRAKE, AND VEHICLE WITH ELECTROMAGNETICALLY ACTUATABLE BRAKE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/054545
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for monitoring an electromagnetically actuatable brake which has an energizable coil that interacts with a solenoid arranged in a linearly movable manner and to a vehicle with an electromagnetically actuatable brake. The current flowing through the coil is detected, wherein the detected current value is fed to an analysis unit in particular. The voltage applied to the coil is increased during particular periods of time, and the current curve, in particular the curve of the current increase, produced thereby determines the position of the solenoid relative to the coil. In particular, the determined position is used to determine whether the brake is in the engaged state or in the released state. In particular, the solenoid is designed as a permanent magnet or has a permanent magnet.

Inventors:
IHLE MAXIMILIAN (DE)
WEIS PATRICK (DE)
BILLET CHRISTIAN (DE)
MANZ FRIEDRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/025219
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
July 20, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SEW EURODRIVE GMBH & CO (DE)
International Classes:
B60T17/22; B60T8/88; B60T13/74
Foreign References:
DE112012005188T52014-09-18
EP2930504A22015-10-14
DE19548520A11997-06-26
DE10149604A12003-04-10
DE102004015447A12004-12-09
JPH0842613A1996-02-16
US20030061872A12003-04-03
DE102008029312B32009-12-24
DE102013018272A12015-04-30
DE102012008547A12012-12-20
DE102012005862A12013-09-26
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Claims:
Patentansprüche:

1 . Verfahren zur Überwachung einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse, welche eine mit einem linear bewegbar angeordneten Hubmagneten zusammenwirkende bestrombare Spule aufweist, wobei der durch die Spule fließende Strom erfasst wird, insbesondere wobei der erfasste Stromwert einer Auswerteeinheit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zeitabschnittsweise die an der Spule angelegte Spannung erhöht wird und aus dem dadurch bewirkten Stromverlauf, insbesondere Verlauf des Stromanstiegs, eine auf die Spule bezogene relative Position des Hubmagneten bestimmt wird, insbesondere wobei aus der bestimmten Position bestimmt wird, ob die Bremse im

eingefallenen Zustand oder im gelüfteten Zustand ist, insbesondere wobei der Hubmagnet als Dauermagnet ausgeführt ist oder einen

Dauermagneten aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

im eingefallenen Zustand, insbesondere also bei von Null beginnendem Stromverlauf, aus der bestimmten Position der Verschleißzustand eines Bremsbelags der Bremse bestimmt wird, insbesondere wobei von einem Federelement der Bremse mittels des Hubmagneten ein Bremsbelagträger gegen ein eine Bremsfläche aufweisendes Teil, insbesondere

Bremstrommel, zur Erzeugung eines Reibmomentes drückbar ist, insbesondere bei stromloser Spule gedrückt ist.

3. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

aus dem beim Lüften der Bremse, also der zum Wechsel des Zustandes der Bremse vom eingefallenen zum gelüfteten Zustand der Bremse, erfassten Stromverlauf die Öffnungskraft der Bremse und/oder die Dauer des Öffnungsvorgangs, insbesondere Lüftvorgangs, bestimmt wird, insbesondere und auf Überschreiten eines ersten Schwellwertes und/oder Unterschreiten eines zweiten Schwellwertes überwacht wird, insbesondere zum Anzeigen und/oder

Weiterleiten einer Warnung und/oder Fehlermeldung, und/oder Auslösen einer Aktion.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

lokale Extrema des beim Lüften der Bremse erfassten Stromverlaufs bestimmt werden und aus dem zeitlichen Abstand zweier aufeinander folgender Extrema, insbesondere

Extremalbereiche, die Dauer des Öffnungsvorgangs, insbesondere Lüftvorgangs, der Bremse bestimmt wird

5. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

aus der an der Spule anliegenden Spannung und dem durch die Spule fließenden Strom, insbesondere bei einem Betriebszustand der Bremse mit konstantem Strom betragswert, der Ohm'sche Widerstand der Spule bestimmt wird und daraus die Temperatur der Bremse bestimmt wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

bei einem Betriebszustand der Bremse bei einem konstanten Strom betragswert des die Spule durchfließenden Stroms wird der erfasst Stromwert überwacht auf Überschreiten eines ersten Schwellwertes und/oder Unterschreiten eines zweiten Schwellwertes überwacht und davon abhängig eine Warnung angezeigt und/oder über ein Bussystem weitergemeldet und/oder beim dauerhaft gelüfteten Zustand der Strombetragswert des die Spule durchfließenden Stroms erfasst wird und auf unzulässig hohe Abweichungen überwacht wird und davon abhängig eine Warnung angezeigt und/oder über einen Datenbus weitergemeldet wird.

7. Fahrzeug mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

am Gestell des Fahrzeugs Radeinheiten jeweils drehbar, insbesondere lenkbar, ausgerichtet sind, insbesondere wobei die zugehörige Drehachse in Normalenrichtung der

Verfahrbodenfläche ausgerichtet ist, wobei eine der Radeinheiten die Bremse aufweist, wobei ein Mittel zur Erfassung des durch die Spule der Bremse fließenden Stroms vorgesehen ist und das Mittel den erfassten Stromwert an eine Auswerteeinheit des Fahrzeugs weiterleitet.

Description:
Verfahren zur Überwachung einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse und Fahrzeug mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse und Fahrzeug mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse.

Es ist allgemein bekannt, dass eine Bremse eine Spule aufweist, durch deren Bestromung ein Magnetfeld erzeugbar ist, welches zur elektromagnetischen Betätigung vorgesehen ist.

Mittels Bestromung oder Nicht-Bestromung ist das Lüften oder Einfallen der Bremse bewirkbar.

So ist aus der DE 10 2013 018 272 A1 als nächstliegender Stand der Technik ein Verfahren zum Überwachen des zustandes einer Bremse eines Mobilteils bekannt.

Aus der DE 10 2012 008 547 B3 ist ein Verfahren zum Überwachen einer Bremse bekannt.

Aus der DE 10 2012 005 862 A1 ist ein Verfahren zur Wirküberwachung von

Schienenbremsen bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Betreiben eines Fahrzeugs mit Bremse weiterzubilden, insbesondere zu verbessern. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem Fahrzeug nach den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zur Überwachung einer

elektromagnetisch betätigbaren Bremse, welche eine mit einem linear bewegbar angeordneten Hubmagneten zusammenwirkende bestrombare Spule aufweist, sind, dass der durch die Spule fließende Strom erfasst wird, insbesondere wobei der erfasste Stromwert einer

Auswerteeinheit zugeführt wird, wobei zeitabschnittsweise die an der Spule angelegte Spannung erhöht wird und aus dem dadurch bewirkten Stromverlauf, insbesondere Verlauf des Stromanstiegs, eine auf die Spule bezogene relative Position des Hubmagneten bestimmt wird, insbesondere wobei aus der bestimmten Position bestimmt wird, ob die Bremse im

eingefallenen Zustand oder im gelüfteten Zustand ist, insbesondere wobei der Hubmagnet als Dauermagnet ausgeführt ist oder einen

Dauermagneten aufweist.

Von Vorteil ist dabei, dass der Stromverlauf überwacht und/oder ausgewertet wird. Durch die Verwendung des Stromverlaufs wird die Spule der Bremse als Sensor verwendet. Somit ist aus dem Stromverlauf die Position des Hubmagneten bestimmbar und somit beispielsweise die Abnutzung des Bremsbelags, eine unzulässig große Abweichung vom vorgesehenen Betriebsverhalten beim Lüften oder Einfallen der Bremse, also Öffnen beziehungsweise Schließen der Bremse.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im eingefallenen Zustand, insbesondere also bei von Null beginnendem Stromverlauf, aus der bestimmten Position der Verschleißzustand eines Bremsbelags der Bremse bestimmt, insbesondere wobei von einem Federelement der Bremse mittels des Hubmagneten ein Bremsbelagträger gegen ein eine Bremsfläche aufweisendes Teil, insbesondere

Bremstrommel, zur Erzeugung eines Reibmomentes drückbar ist, insbesondere bei stromloser Spule gedrückt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Verschleißzustand, also der

Abnutzungsgrad, des Bremsbelags in einfacher weise bestimmbar ist. Denn bei

zunehmendem Verschleiß, also zunehmendem Abnutzungsgrad, wird der Bremsbelag dünnschichtiger und die Position des Hubmagneten beim eingefallenen Zustand verschiebt sich entsprechend.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird aus dem beim Lüften der Bremse, also der zum Wechsel des Zustandes der Bremse vom eingefallenen zum gelüfteten Zustand der Bremse, erfasste Stromverlauf die Öffnungskraft der Bremse und/oder die Dauer des

Öffnungsvorgangs, insbesondere Lüftvorgangs, bestimmt, insbesondere und auf Überschreiten eines ersten Schwellwertes und/oder Unterschreiten eines zweiten Schwellwertes überwacht wird, insbesondere zum Anzeigen und/oder

Weiterleiten einer Warnung und/oder Fehlermeldung, und/oder Auslösen einer Aktion. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zustandsüberwachung und/oder Funktionsüberwachung in einfacher Weise ausführbar ist. Dabei ist durch die Bestimmung der Dauer des

Öffnungsvorgangs, also der Zeitabstand zwischen Lösen des Bremsbelags von der

Bremsfläche an der Bremstrommel der Bremse und dem Erreichen der von der Spule aus gesehen entferntesten Position des Hubmagneten, eine Überwachung des Wirkungspfades der Bremse ermöglicht. Versagt eines der für diese Wirkung notwendigen Teile der Bremse oder verschleißt eines der Teile derart, dass davon abhängig eine Verschiebung der

Positionen und/oder eine Veränderung der Zeitdauer des Öffnungsvorgangs bewirkbar ist, ist durch die entsprechende Bestimmung der Veränderung, wie beispielsweise Abnutzungsgrad eines funktionsnotwendigen Teils, ein Risiko erkennbar und als Warnung oder Fehlermeldung anzeigbar und/oder weitermeldbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden lokale Extrema des beim Lüften der Bremse erfassten Stromverlaufs bestimmt und aus dem zeitlichen Abstand zweier aufeinander folgender Extrema, insbesondere Extremalbereiche, wird die Dauer des Öffnungsvorgangs, insbesondere Lüftvorgangs, der Bremse bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass die Zeitdauer in einfacher Weise bestimmbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird aus der an der Spule anliegenden Spannung und dem durch die Spule fließenden Strom, insbesondere bei einem Betriebszustand der Bremse mit konstantem Strom betragswert, der Ohm'sche Widerstand der Spule bestimmt und daraus wird die Temperatur der Bremse bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass diese Bestimmungen jeweils in einfacher Weise ausführbar sind, also nur das Bestimmen von Werten elektrisch detektierbarer physikalischer Größen notwendig ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei einem Betriebszustand der Bremse bei einem im Wesentlichen konstanten Strom betragswert des die Spule durchfließenden Stroms der erfasst Stromwert überwacht auf Überschreiten eines ersten Schwellwertes und/oder Unterschreiten eines zweiten Schwellwertes überwacht und davon abhängig eine Warnung angezeigt und/oder über ein Bussystem weitergemeldet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Überwachung der Funktion der Bremse ausführbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird beim dauerhaft gelüfteten Zustand der Strom betragswert des die Spule durchfließenden Stroms erfasst und wird auf unzulässig hohe Abweichungen überwacht und davon abhängig wird eine Warnung angezeigt und/oder über einen Datenbus weitergemeldet. Von Vorteil ist dabei, dass ein plötzliches Versagen in einfacher Weise erkennbar ist.

Wichtige Merkmale bei einem Fahrzeug mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass am Gestell des Fahrzeugs

Radeinheiten jeweils drehbar, insbesondere lenkbar, ausgerichtet sind, insbesondere wobei die zugehörige Drehachse in Normalenrichtung der Verfahrbodenfläche ausgerichtet ist, wobei eine der Radeinheiten die Bremse aufweist, wobei ein Mittel zur Erfassung des durch die Spule der Bremse fließenden Stroms vorgesehen ist und das Mittel den erfassten Stromwert an eine Auswerteeinheit des Fahrzeugs weiterleitet.

Von Vorteil ist dabei, dass eine Zustandsüberwachung der Bremse in einfacher Weise ermöglicht ist. Es muss nur der beschriebene Stromwert und gegebenenfalls der Wert der an der Spule anliegenden Spannung bestimmt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist eine Radeinheit mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse eines

erfindungsgemäßen Fahrzeugs.

In der Figur 2 ist ein durch eine zeitlich befristete Spannungserhöhung bewirkter Stromverlauf dargestellt.

In der Figur 3 ist beim Öffnen der Bremse durch plötzliche Induktivitätsänderung bewirkter Stromeinbruch dargestellt.

In der Figur 4 ist ein durch plötzliches Schließen der Bremse bewirkter Stromanstieg dargestellt. Wie in Figur 1 dargestellt, weist die Radeinheit ein Rad 1 auf, an welchem eine Bremstrommel 2 drehfest verbunden und angeordnet ist. Die Bremstrommel 2 stellt somit eine Bremsfläche dar, gegen die ein Bremsbelag zur Erzeugung eines Reibmoments drückbar ist.

Der Bremsbelag ist auf einem Bremsbelagträger (3, 4) angeordnet, der an einem Tragteil der Radeinheit drehbar gelagert ist

In Figur 1 ist der Bremsbelagträger in eine erste Drehstellung 3 und in zweiter Drehstellung 4 dargestellt. Somit ist der gelüftete und der eingefallene Zustand der Bremse sichtbar dargestellt.

Eine Spule 5 ist an der Radeinheit angeordnet, welche bei Bestromung einen linear bewegbar, insbesondere an der Linearführung 8 geführten, Hubmagneten 7 mit Stößelabschnitt 9 von der Spule herausdrückt infolge durch das Magnetfeld der Spule 5 erzeugter, abstoßender Kraft, welche die Federkraft eines Federelementes überwindet. Somit wird der Stößelabschnitt 9 vom Bremsbelagträger (3, 4) weg gedrückt und dadurch die Bremse frei gegeben, also gelüftet.

Die Radeinheit ist über ein Lager 6 drehbar gelagert an einem Gestell eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug weist vorzugsweise zwei oder mehr solcher, am Gestell des Fahrzeugs drehbar gelagerten Radeinheiten auf. Bei unbestromter Spule 5 wird der Hubmagnet 7 von dem Federelement zur Spule 5 hin gedrückt, so dass der Stößelabschnitt 9 auf den Bremsbelagträger (3, 4) derart drückt, dass ein Einfallen der Bremse bewirkt wird, also der Bremsbelag des Bremsbelagträgers gegen die Bremstrommel 2 gedrückt wird.

Wie in den Figuren, insbesondere in Figur 2, gezeigt, wird zur Bestimmung der Hubposition die zum dauerhaften Lüften der Bremse wirksame Spannung kurzfristig erhöht. Während dieser Zeit steigt der Strom an. Aus dem zugehörigen Stromverlauf wird die Linearposition des Hubmagneten 7 relativ zur Spule 5 bestimmbar, insbesondere über Bestimmung der differentiellen Induktivität. Denn die Induktivität der Spule 5 nimmt mit zunehmendem

Arbeitsluftspalt der Bremse ab.

Die Bestimmung wird in einer Auswerteeinheit ausgeführt, welcher der mittels eines

Stromsensors erfasste Stromwerteverlauf des Stromes der Spule 5 zugeführt wird und durch welchen die an der Spule 5 angelegte Spannung steuerbar ist. Somit ist aus der Stromantwort auf den Spannungsüberhöhungspuls mittels Bestimmung der differentiellen Induktivität die Position des Hubmagneten 7 relativ zur Spule 5 bestimmbar. Somit ist aus der anhand der bestimmten Position die Bestimmung des Zustandes der Bremse von der Auswerteeinheit ausführbar. Diese erkennt dann also aus der bestimmten Position, ob die Bremse im gelüfteten oder eingefallenen Zustand ist. Im gelüfteten Zustand wird von der Bremse keine Reibmoment erzeugt, im eingefallenen Zustand wird von der Bremse Reibmoment erzeugt.

Im eingefallenen Zustand der Bremse ist aus der bestimmten Position von der Auswerteeinheit sogar der Grad der Abnutzung des Bremsbelags ermöglicht. Bei Unterschreiten eines

Schwellwertes wird dann eine Warnung anzeigbar und/oder weitermeldbar. Der Luftspalt bei eingefallener Bremse steigt mit Abnutzung des Bremsbelags an und entsprechend ist die Position des Hubmagneten 7 verschoben. Wie in Figur 3 gezeigt, steigt der Strom durch die Spule 5 beim Öffnen der Bremse an, weil eine entsprechende Spannung an der Spule 5 wirksam ist. Sobald jedoch das von der Spule 5 erzeugte Magnetfeld eine derart große Kraft auf den Hubmagneten 7 ausübt, dass nach Überwinden der Haftreibung sich der Hubmagnet 7 beginnt zu bewegen und somit der Luftspalt sich vergrößert, bricht der Strom infolge der abnehmenden Induktivität ein und steigt nach dem Einbruch mit einer der verringerten Induktivität entsprechenden Steigung an. Aus den von der Auswerteeinheit durch Stromerfassung und Auswertung des erfassten Stromwerteverlaufs bestimmten Extremalbereiche 30 des Stromverlaufs, also der vor dem Einbrechen höchste Wert und der beim Einbrechen erreichte Minimalwert, ist die für das Lüften der Bremse benötigte Kraft bestimmbar. Außerdem ist die Zeitdauer bis zum Lüften der Bremse von der Auswerteeinheit überwachbar, wobei überwacht wird, ob die Zeitdauer einen Schwellwert überschreitet und/oder einen anderen schwellwert unterschreitet. Auf diese Weise ist die Funktion der Bremse während des Betriebs überwachbar. Somit ist also eine von der gewünschten Funktionsweise abweichende Funktionsweise der Bremse detektierbar und eine entsprechende Warnung anzeigbar oder übermittelbar.

Zur Erreichung des dauerhaft gelüfteten Zustande der Bremse ist ein vorgebbarer Stromwert notwendig. Dieser Haltestrom 41 ist von der Auswerteeinheit überwachbar, so dass ein ungewolltes Wechseln in den eingefallenen Zustand der Bremse detektierbar ist. Denn beim plötzlichen Wechsel in den eingefallenen Zustand der Bremse ist , wie in Figur 4 gezeigt, eine Stromüberhöhung 40 die Folge. Somit ist ein Überschreiten eines Schwellwertes durch den Strom kennzeichnend für ein ungewolltes Einfallen der Bremse.

Wenn also trotz der zur Erzeugung des Haltestroms gesteuerten Spannung eine

Überschreitung eines Schwellwertes mittels der Stromerfassung detektiert wird, wird ein Fehler angezeigt und/oder über ein Datenbussystem von der Auswerteeinheit weitergemeldet.

Durch Überwachung eines unterhalb des Wertes für Haltestrom 41 vorgesehenen weiteren Schwellwertes sind weitere Fehlerzustände erkennbar.

Vorzugsweise wird also der erfasste Stromwert auf unzulässige Abweichungen von einem vorgegebenen Wert überwacht und auf diese Weise von der Auswerteeinheit eine Warnung oder ein Fehler angezeigt, insbesondere wie Leitungsbruch, Leitungsschluss, ungewollter Zustandswechsel der Bremse.

Außerdem bestimmt die Auswerteeinheit aus der an die Spule 5 angelegten Spannung und dem erfassten Strom den ohmeschen Widerstand der Spule. Aus dem so bestimmten

Widerstandswert wird dann anhand einer in der Auswerteeinheit hinterlegten Kennlinie beziehungsweise Parametern der Temperaturwert der Spule 5 bestimmt und auf Überschreiten eines Schwellwertes überwacht, so dass auch bei Übertemperatur eine entsprechende Warnung anzeigbar und/oder über den Datenbus an weitere Busteilnehmer weitermeldbar ist.

Bezugszeichenliste

1 Rad

2 Bremstrommel

3 Bremsbelagträger in erster Drehstellung

4 Bremsbelagträger in zweiter Drehstellung

5 Spule

6 Drehlager für Radeinheit

7 Hubmagnet

8 Führung

9 Stößelabschnitt

30 Extremalbereiche

40 Bereich der Stromüberhöhung

41 Bereich des Haltestroms