DE102008054165B3

DE102008054165B3 - Torsional vibration damper for damping of torsional vibration of e.g. crankshaft, of piston engine, has reading device for supplying transponder with electrical energy via electromagnetic waves and receiving temperature values from sensor

Info

Publication number: DE102008054165B3
Application number: DE200810054165
Authority: DE
Inventors: Christian Huber
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-11-01

Abstract

The damper (1) has a centrifugal mass (4) connected with a rotatable housing (2) in a receiving chamber (3) in an elastic manner. A temperature sensor (10) is attached in the housing, where the sensor exhibits a transponder, a coupling coil and a reading device (13) that is fixed opposite to the rotatable housing. The reading device supplies the transponder with electrical energy via electromagnetic waves, and receives temperature values from the sensor containing a radio frequency identification (RFID) chip.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solcher Drehschwingungsdämpfer ist aus der DE 10 2006 050 520 A1 bekannt.The invention relates to a torsional vibration damper according to the preamble of claim 1. Such a torsional vibration damper is known from DE 10 2006 050 520 A1 known.

Drehschwingungsdämpfer werden zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Welle verwendet, wie z. B. der Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Kolbenkraftmaschine. Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Drehschwingungsdämpfers hat ein mit der Welle verbundenes Gehäuse, das eine geschlossene ringförmige Aufnahmekammer aufweist, in der ein Schwungring und eine hochviskose Flüssigkeit angeordnet sind, wobei der Schwungring über elastische Elemente mit dem Gehäuse gekoppelt ist.Become torsional vibration damper for damping used by torsional vibrations of a shaft, such as. B. the crankshaft or camshaft of a reciprocating internal combustion engine. A possible embodiment a torsional vibration damper Has a housing connected to the shaft, which is a closed annular Containing receiving chamber in which a flywheel and a highly viscous liquid are arranged, with the flywheel over elastic elements with the housing is coupled.

Zur Überwachung des Schwingungsverhaltens ist es erforderlich, bestimmte Parameter der einzelnen Elemente des Drehschwingungsdämpfers zu messen.For monitoring the vibration behavior requires certain parameters to measure the individual elements of the torsional vibration damper.

Die DE 10 2006 015 867 A1 schlägt daher vor, an einem Anschlußteil, welches mit einer Kurbelwelle fest gekoppelt ist und an einer mit dem Anschlußteil feder elastisch gekoppelten seismischen Drehmasse jeweils einen Drehzahlgeber anzuordnen, um die Drehgeschwindigkeit und die relative Phasenlage zwischen Anschlußteil und seismischer Drehmasse zu erfassen. Das Anschlußteil und die seismische Drehmasse haben dabei an ihrem Außenumfang Zähne, denen jeweils ein ortsfester induktiver Geber gegenüberliegt, der beim Vorbeilaufen eines Zahnes einen elektrischen Impuls in einer Induktionsspule des Gebers induziert.The DE 10 2006 015 867 A1 proposes, therefore, at a connecting part, which is fixedly coupled to a crankshaft and arranged on a resiliently coupled to the connecting part seismic rotating mass each a speed sensor to detect the rotational speed and the relative phase position between the connecting part and seismic rotating mass. The connecting part and the seismic rotating mass have teeth on their outer circumference, each of which is opposed by a stationary inductive transmitter, which induces an electrical pulse in an induction coil of the transmitter when a tooth passes by.

Bei Drehschwingungsdämpfern können, insbesondere wenn als Dämpfungsmedium eine Flüssigkeit verwendet wird, kritische Temperaturen auftreten, so daß es wünschenswert ist, auch die Temperatur des Drehschwingungsdämpfers zu überwachen. Hierzu ist es nach internem Stand der Technik der Anmelderin bekannt, im rotierenden Gehäuse des Drehschwingungsdämpfers einen Temperatursensor anzubringen, dessen elektrische Signale durch Schleifringe am Gehäuse abgegriffen werden. Die Verwendung von Schleifringen ist problematisch, da die Lebensdauer der Schleifringe begrenzt ist und durch Verschmutzung, Verschleiß, ungleichmäßige Andruckkräfte von Schleiferfedern etc. die Signalübertragung störanfällig ist und ein hohes Signalrauschen auftritt.at torsional vibration dampers can, especially when as a damping medium a liquid is used, critical temperatures occur, making it desirable is also to monitor the temperature of the torsional vibration damper. For this it is after Known in the art of the applicant, in rotating Housing of torsional vibration damper to install a temperature sensor whose electrical signals through Slip rings on the housing be tapped. The use of slip rings is problematic because the life of the slip rings is limited and due to pollution, Wear, uneven pressure forces of Grinder springs etc. the signal transmission is prone to failure and high signal noise occurs.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Drehschwingungsdämpfer dahingehend zu verbessern, daß seine Temperatur frei von Störeinflüssen verschleißarm erfaßt werden kann.task The invention therefore is to improve the torsional vibration damper, that his Temperature free of interference can be detected wear can.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is achieved by the features specified in claim 1 solved. Advantageous embodiments and further developments of the invention are the dependent claims refer to.

Die Grundidee der Erfindung liegt darin, die Signalübertragung des am oder im sich drehenden Gehäuse angeordneten Temperatursensors drahtlos durchzuführen. Hierzu wird vorzugsweise das in anderem Zusammenhang bekannte RFID-Verfahren eingesetzt. Das RFID (Radiofrequenz-Identifikation) arbeitet mit einem sogenannten Transponder, der aufgrund externer elektromagnetischer Anregung durch ein Lesegerät das elektromagnetische Anregungsfeld des Lesegerätes verändert und somit codierte Signale überträgt. Auf dem Markt sind inzwischen sogenannte RFID-Chips erhältlich, die komplexere Funktionen durchführen können und insbesondere auch längere Datensätze übertragen. Die Energieversorgung der Transponder erfolgt bei einigen Bauarten über die empfangenen Funkwellen, die über eine Induktionsspule einen Kondensator aufladen, der die Energieversorgung des RFID-Chips übernimmt.The The basic idea of the invention lies in the signal transmission of the am or in itself rotating housing arranged to perform wireless temperature sensor. This is preferably done used the RFID method known in another context. The RFID (radio frequency identification) works with a so-called Transponder due to external electromagnetic excitation by a reader changes the electromagnetic excitation field of the reader and thus transmits coded signals. On the market is now available as so-called RFID chips, perform the more complex functions can and especially longer ones Transfer records. The energy supply of the transponder takes place on some types of the received radio waves over An induction coil will charge a capacitor that supplies the power of the RFID chip takes over.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden sogenannte SAW-Tags als Transponder verwendet, die auf dem SAW-Effekt (surface acoustic wave) basieren. Hierbei werden akustische Oberflächenwellen verwendet. Das Lesegerät sendet elektromagnetische Wellen aus, die auf einen Schallwandler, wie z. B. einen Piezo-Kristall, auftreffen und in akustische Oberflächenwellen umgewandelt werden. Diese werden dann von mehreren auf einem Substrat aufgebrachten Reflektoren zurückgeworfen und über den Wandler und eine Antenne nach außen wieder als elektromagnetische Welle abgegeben. Der wesentliche Vorteil der SAW-Tags liegt in ei ner hohen Temperaturfestigkeit, einer relativ großen Lesedistanz sowie einer mechanischen und chemischen Robustheit. Damit kann das Lesegerät relativ weit entfernt von dem heißen Gehäuse angeordnet werden, dessen Temperatur gemessen werden soll.To An advantageous development of the invention are so-called SAW tags are used as transponders based on the SAW effect (surface acoustic wave). Here, surface acoustic waves are used. The reader sends electromagnetic Waves off, on a sound transducer, such. B. a piezo-crystal, and be converted into surface acoustic waves. These are then applied by several on a substrate Reflectors thrown back and over Converter and an antenna outward again as electromagnetic Wave delivered. The main advantage of the SAW tags is in a high Temperature resistance, a relatively long reading distance and a mechanical and chemical robustness. This allows the reader relatively far away from the hot casing can be arranged, whose temperature is to be measured.

Da die Temperaturmessung nicht hochdynamisch erfolgen muß, da sich die Temperatur des Drehschwingungsdämpfers nur relativ langsam ändert, genügt eine Temperaturmessung alle ein bis zwei Minuten. Damit ist es auch möglich, nur einen Temperatursensor und nur eine Induktionsspule an einer singulären Stelle des Gehäuses anzubringen, die nur einmal pro Umdrehung am Lesegerät vorbeiläuft.There the temperature measurement does not have to be highly dynamic, since the temperature of the torsional vibration damper changes only relatively slowly, is sufficient Temperature measurement every one to two minutes. This is also possible, only a temperature sensor and only one induction coil at a singular location of the housing which passes only once per revolution on the reader.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:in the The following is the invention with reference to an embodiment in connection with the drawing in more detail explained. It shows:

1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Drehschwingungsdämpfers mit einer Temperaturmeßanordnung nach der Erfindung und 1 a cross section of an embodiment of a torsional vibration damper with a Temperature measuring arrangement according to the invention and

2 eine vergrößerte Detailansicht eines Ausschnittes des Drehschwingungsdämpfers der 1. 2 an enlarged detail view of a section of the torsional vibration damper 1 ,

1 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer 1 mit einem Gehäuse 2, das eine ringförmige Aufnahmekammer 3 besitzt, in der ein Schwungring 4 angeordnet ist, der über einen elastischen Stützring 5 federelastisch mit einer Innenwand der Aufnahmekammer 3 verbunden ist, was in dem konkreten Beispiel über einen Tragring 6 erfolgt. In der Aufnahmekammer 3 ist eine hochviskose Flüssigkeit angeordnet, die Relativbewegungen zwischen dem Schwungring 4 und dem Gehäuse 2 dämpft. Die Aufnahmekammer 3 ist durch einen ringförmigen Deckel 7 verschlossen. 1 shows a torsional vibration damper 1 with a housing 2 that has an annular receiving chamber 3 owns, in which a flywheel 4 is arranged, which has an elastic support ring 5 resilient with an inner wall of the receiving chamber 3 connected, which in the specific example via a support ring 6 he follows. In the reception room 3 is a highly viscous liquid arranged, the relative movements between the flywheel 4 and the housing 2 attenuates. The reception chamber 3 is through an annular lid 7 locked.

Der Drehschwingungsdämpfer 1 hat eine mittige Bohrung 8, durch die eine nicht dargestellte Welle hindurchgesteckt werden kann, sowie mehrere Bohrungen 9 zum Durchstecken von Befestigungsschrauben, über die der Drehschwingungsdämpfer 1 an der Welle angeflanscht werden kann.The torsional vibration damper 1 has a central hole 8th through which a shaft, not shown, can be inserted, as well as several holes 9 for inserting fastening screws, over which the torsional vibration damper 1 can be flanged to the shaft.

Insoweit handelt es sich um einen bekannten Drehschwingungsdämpfer gemäß der DE 10 2006 050 520 A1 .In that regard, it is a known torsional vibration damper according to the DE 10 2006 050 520 A1 ,

Zur Messung der Temperatur des Drehschwingungsdämpfers ist an einer singulären Stelle des Gehäuses 2 oder des Deckels 3 ein Temperatursensor 10 angebracht, der einen Temperatur/Spannungs-Wandler 11 und einen RFID-Chip 12 aufweist, wobei der Wandler 11 und der Chip 12 zu einer Baueinheit in dem Temperatursensor 10 integriert sind und diese Baueinheit beispielsweise in das Gehäuse 2 oder den Deckel 3 eingeschraubt werden kann.To measure the temperature of the torsional vibration damper is at a singular position of the housing 2 or the lid 3 a temperature sensor 10 attached, a temperature / voltage converter 11 and an RFID chip 12 having, wherein the transducer 11 and the chip 12 to a unit in the temperature sensor 10 are integrated and this unit, for example, in the housing 2 or the lid 3 can be screwed.

Weiter ist ein ortsfestes Lesegerät 13 vorgesehen, das in an sich bekannter Weise, Signale des Temperatursensors 10 ausliest und über eine elektrische Leitung 14 an eine Auswerteeinheit 15 überträgt.Next is a stationary reader 13 provided, in a conventional manner, signals of the temperature sensor 10 read and over an electrical line 14 to an evaluation unit 15 transfers.

Jedesmal wenn der sich zusammen mit dem Gehäuse 2 drehende Temperatursensor 10 an dem ortsfesten Lesegerät vorbeiläuft, werden Temperaturmeßwerte an das Lesegerät 13 übertragen.Whenever it comes together with the case 2 rotating temperature sensor 10 passing the stationary reader, temperature readings are sent to the reader 13 transfer.

Zusätzlich erhält man eine Drehzahlinformation, indem man die Zeitdauer zwischen dem Eintreffen aufeinanderfolgender Temperatursignale mißt. Mit der in 1 gezeigten Anordnung kann direkt die Temperatur der Flüssigkeit in der Aufnahmekammer 3 gemessen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Temperatursensor 10 außen am Gehäuse 2 oder am Deckel 3 anzubringen, wenn man deren Temperatur messen will. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, das selbstverständlich auch eine Anordnung des Temperatursensors 10 an der radial nach außen weisenden Stirnfläche 16 des Gehäuses 2 möglich ist, was je nach baulichen Gegebenheiten zweckmäßig sein kann.In addition, speed information is obtained by measuring the time between the arrival of successive temperature signals. With the in 1 shown arrangement can directly the temperature of the liquid in the receiving chamber 3 be measured. Of course it is also possible to use the temperature sensor 10 outside on the housing 2 or on the lid 3 to install, if you want to measure their temperature. In particular, it should be noted that, of course, an arrangement of the temperature sensor 10 at the radially outwardly facing end face 16 of the housing 2 is possible, which may be appropriate depending on the structural conditions.

Der bauliche Abstand zwischen dem Temperatursensor 10 und dem Lesegerät 13 hängt von der Art des verwendeten RFID-Chips ab sowie den sonstigen baulichen Gegebenheiten. Generell ist aber von wesentlichem Vorteil, daß das Lesegerät 13 in einem Bereich niedrigerer Temperaturen liegen kann. Weiter ist von wesentlichem Vorteil, daß bei der gezeigten Anordnung eine im RFID-Chip vorhandene Koppelspule 17 nicht über den ganzen Umfang des rotationssymmetrischen Gehäuses 2 angeordnet sein muß, sondern eine partielle Anordnung bzw. eine Anordnung an einer singulären Stelle ausreichend ist.The structural distance between the temperature sensor 10 and the reader 13 Depends on the type of RFID chip used and the other structural conditions. Generally, however, is of significant advantage that the reader 13 can be in a range of lower temperatures. Next is of significant advantage that in the arrangement shown a coupling coil present in the RFID chip 17 not over the entire circumference of the rotationally symmetrical housing 2 must be arranged, but a partial arrangement or an arrangement at a singular place is sufficient.

Claims

Torsional vibration damper with a rotatable housing ( 2 ) stored in a receiving chamber ( 3 ) one resilient to the housing ( 2 ) connected flywheel ( 4 ), characterized by a on or in the housing ( 2 ) mounted temperature sensor ( 10 ), a transponder ( 12 ) and a coupling coil ( 17 ) and by a relative to the rotatable housing ( 2 ) stationary reader ( 13 ), which transmits the transponder via electromagnetic waves ( 12 ) supplied with electrical energy and Temperaturmeßwerte from the temperature sensor ( 10 ) receives.

Torsional vibration damper according to claim 1, characterized in that the temperature sensor ( 10 ) an RFID chip ( 12 ) contains.

Torsional vibration damper according to claim 2, characterized in that the RFID chip ( 12 ) works on the principle of surface acoustic waves.

Torsional vibration damper according to one of claims 1 to 3, characterized in that the temperature sensor ( 10 ) at a singular point of the torsional vibration damper ( 2 ) is arranged.

Torsional vibration damper according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reading device ( 13 ) additionally a rotational speed information of the rotatable housing ( 2 ) while passing the temperature sensor ( 10 ) on the reader ( 13 ) generated.