DE102004024296A1

DE102004024296A1 - Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung

Info

Publication number: DE102004024296A1
Application number: DE200410024296
Authority: DE
Inventors: Frank Bürger; Norbert Ludwig; Michael Sanders
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2004-05-15
Filing date: 2004-05-15
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-16
Also published as: DE102004024296B4

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung, insbesondere einer Beschädigung einer Schaltkappenwelle (10) für ein Kraftfahrzeug-Bauteil, weist ein mit der Welle (10) verbundenes elektrisch leitfähiges Überwachungselement (24, 28) auf. Das Überwachungselement (24, 28) ist mit einer Elektronikeinheit (22) elektrisch verbunden. Um bereits vor dem Auftreten eines Wellenbruchs diesen detektieren zu können, ist als Überwachungselement eine Oberflächenschicht (24, 28) vorzugsweise auf die Oberfläche der Welle aufgedampft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung, insbesondere einer Schaltklappenwelle für Kraftfahrzeug-Bauteile.

In Kraftfahrzeugen werden Schaltklappen, die beispielsweise in Luftansaugkanälen angeordnet sind, Drallklappen und/oder Tammelklappen über üblicherweise elektrische Antriebseinheiten geschwenkt. Hierzu sind die Wellen ggf. über ein Getriebe mit der Antriebseinheit verbunden. Ferner tragen die Wellen üblicherweise eine, ggf. auch mehrere Klappen.

Aus DE 102 15 927 ist eine Vorrichtung zum Erkennen eines Wellenbruchs bekannt, bei der innerhalb einer Kunststoffwelle ein elektrischer Leiter vorgesehen ist. Ein elektrischer Leiter ist über zwei elektrisch leitfähige Wellenlager elektrisch mit einer Elektronikeinheit verbunden. Beim Auftreten eines Wellenbruchs wird der elektrische Leiter durchtrennt. Die hierdurch hervorgerufene Unterbrechung der elektrischen Verbindung wird von der Elektronikeinheit festgestellt, so dass ein Wellenbruch detektiert werden kann. Das Vorsehen eines elektrisch leitfähigen Leiters in einer Welle hat den Nachteil, dass nur gebrochene Wellen detektiert werden können. Eine beschädigte, beispielsweise angebrochene Welle kann nicht detektiert werden.

Insbesondere ist es nicht möglich, das Auftreten eines Wellenbruchs frühzeitig vor dem tatsächlichen Bruch zu erkennen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung zu schaffen, mit der eine Wellenbeschädigung frühzeitig erkannt werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist als elektrisch leitfähiges Überwachungselement, das mit einer Elektronikeinheit verbunden ist, eine elektrisch leitfähige Oberflächenschicht auf der Welle vorgesehen. An der Oberflächenschicht liegt ein Potential an. Durch eine Beschädigung der Oberflächenschicht, die durch eine beispielsweise einen Schwellwert überschreitende Verformung hervorrufen wird, erfolgt eine Potentialänderung. Diese kann von der Elektronikeinheit detektiert werden. Da die Potentialänderung erfindungsgemäß bereits vor dem tatsächlichen Bruch der Welle auftritt, kann eine Wellenbeschädigung bzw. ein Wellenbruch frühzeitig detektiert werden. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise ein entsprechender Hinweise bzw. eine Warnmeldung erfolgen kann, so dass vor einem Wellenbruch und einer ggf. hierdurch hervorgerufenen Beschädigung weiterer Bauteile das Bauteil bereits ausgewechselt werden kann. Anstelle des Anliegens eines elektrischen Potentials an der Oberflächenschicht kann auch ununterbrochen oder zu vorgegebenen Zeitpunkten ein elektrischer Strom durch die Oberflächenschicht fließen. Eine Verformung bzw. ein Auftreten von Rissen in der Oberflächenschicht führt sodann zu einer Widerstandsänderung, die von der Elektronikeinheit detektierbar ist.

Die Verbindung zwischen der Elektronikeinheit und der Oberflächenschicht kann beispielsweise durch das Vorsehen von an der Oberflächenschicht anliegenden Bürsten oder dgl. erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die elektrische Kontaktierung jedoch über die Lager, insbesondere die Gleitlager, die elektrisch leitfähig ausgebildet sind.

Vorzugsweise wird eine leitfähige Oberflächenschicht aus Kupfer oder Kohlenstoff aufgebracht. Alternativ kann eine Schicht aus leitfähigem Kunststoff aufgespritzt werden. Durch das Beschichten der Oberfläche ist eine einfache Herstellung der Welle gewährleistet.

Vorzugsweise ist die Dehnbarkeit der Oberflächenschicht geringer als die der Welle. Dies hat zur Folge, dass beim Auftreten von zu hohen Belastungen Risse bzw. Verformungen in der Oberflächenschicht auftreten bevor eine Beschädigung der Welle, die vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist, erfolgt. Hierdurch kann, wie vorstehend beschrieben, eine Beschädigung der Welle bzw. ein Wellenbruch vor dem tatsächlichen Auftreten detektiert werden.

Vorzugsweise ist die Oberflächenschicht an zumindest einer bruchgefährdeten Stelle, vorzugsweise an sämtlichen bruchgefährdeten Stellen, vorgesehen. Bei einer Welle, die mindestens eine Klappe trägt, ist der Übergang zwischen der Klappe und der Welle bruchgefährdet.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

1: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung und

2: eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1.

Die Vorrichtungen zum Erkennen einer Wellenbeschädigung weist eine Welle 10, insbesondere eine Schaltklappenwelle auf, die eine Schaltklappe 12, eine Drallklappe, eine Tammelklappe oder dgl. trägt. Die Welle 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei als Gleitlager ausgebildete Lager 14, 16 gelagert. Ebenso ist es möglich, dass die Welle 10 nur einseitig durch ein Lager gelagert ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Lager 14, 16 elektrisch leitfähig ausgebildet und über Leitungen 18, 20 mit einer Elektronikeinheit 22 verbunden.
Auf der Welle 10 ist erfindungsgemäß als elektrisch leitfähiges Überwachungselement eine Oberflächenschicht 24 aufgedampft oder aufgespritzt. Hierbei erstreckt sich die Oberflächenschicht 24 in den Bereich der beiden Lager 14, 16, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen der elektrisch leitfähigen Oberflächenschicht 24 und den Lagern 14, 16 hergestellt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Oberflächenschicht 24 sodann in die Übergangs- bzw. Befestigungsbereiche 26 (2), in denen die Klappe 12 mit der Welle 10 verbunden ist. Bei den Bereichen 26 handelt es sich um die bruchgefährdeten Stellen bzw. Bereiche. Da die Klappe 12 im dargestellten Ausführungsbeispiels zweiteilig ist und somit auf beiden Seiten der Welle 10 einander gegenüberliegend angeordnet ist, weist die Oberflächenschicht 24 Verzweigungen 28 auf, so dass an den bruchgefährdeten Stellen 26 jeweils vorzugsweise auf beiden Seiten eine Oberflächenschicht 24 bzw. 28 angeordnet ist.

Claims

Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung, insbesondere einer Schaltklappenwelle für Kraftfahrzeug-Bauteile, mit einer Welle (10) mit einem elektrisch leitfähigen Überwachungselement (24, 28), das mit einer Elektronikeinheit (22) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungselement eine Oberflächenschicht (24, 28) ist, an der ein Potential anliegt, dessen Änderung bei Beschädigung von der Elektronikeinheit (22) detektierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (24, 28) aufgedampft oder aufgespritzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnbarkeit der Oberflächenschicht (24, 28) geringer ist als die der Welle (10).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) aus Kunststoff ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (24, 28) an zumindest einer bruchgefährdeten Stelle (26) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) mindestens eine Klappe (12) trägt und eine Oberflächenschicht (24, 28) im Übergangsbereich (26) vorgesehen ist.