DE102004024296B4

DE102004024296B4 - Switch flap, e.g. twisting flap or shaft, damage detection device, used in motor vehicle component, has electronic device to detect change in surface coating resistance of shaft, due to cracks in shaft, when current is applied to coatings

Info

Publication number: DE102004024296B4
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: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2024-05-16
Also published as: DE102004024296A1

Abstract

Damage detection device has an electronic device (22) that is connected with electrically conducting surface coatings of a switch flap shaft. The coatings are applied on the surface of the shaft by metallization or spraying and act as a monitoring unit. The electronic device detects a change in resistance of the coatings, due to occurrence of cracks in the shaft, when an electric current is applied at regular time intervals to the coatings.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung, insbesondere einer Schaltklappenwelle für Kraftfahrzeug-Bauteile.The Invention relates to a device for detecting a wave damage, in particular a switching valve shaft for motor vehicle components.

In Kraftfahrzeugen werden Schaltklappen, die beispielsweise in Luftansaugkanälen angeordnet sind, Drallklappen und/oder Tumbleklappen 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.In Motor vehicles are switching flaps, which are arranged for example in air intake ducts, Swirl flaps and / or tumble flaps over usually electric drive units pivoted. For this purpose, the waves are possibly via a transmission with the drive unit connected. Furthermore, the waves usually carry one, possibly also several flaps.

Aus DE 102 15 927 A1 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.Out DE 102 15 927 A1 a device for detecting a shaft fracture is known in which an electrical conductor is provided within a plastic shaft. An electrical conductor is electrically connected to an electronic unit via two electrically conductive shaft bearings. When a shaft fracture occurs, the electrical conductor is severed. The thus caused interruption of the electrical connection is detected by the electronic unit, so that a wave break can be detected.

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.The Provision of an electrically conductive conductor in a wave has the disadvantage that only detected broken waves can be. A damaged, For example, a broken shaft can not be detected.

Insbesondere ist es nicht möglich, das Auftreten eines Wellenbruchs frühzeitig vor dem tatsächlichen Bruch zu erkennen.Especially it is impossible, the occurrence of a wave break early before the actual To detect breakage.

Aus DE 199 23 143 A1 ist eine Anordnung zur Online-Überwachung von versagungsrelevanten Hochleistungsrotoren bekannt. Zur Überwachung wird die Dehnung des Hochleistungsrotors mit einem flächigem Risssensor gemessen. Die Messung erfolgt durch Veränderung eines Schwingkreises eines Antennenkreises. Zur Messung der Antennenkreis-Verstimmung erfolgt ein ununterbrochenes Senden/Empfangen um elektromagnetische Wellen zu erzeugen.Out DE 199 23 143 A1 is an arrangement for online monitoring of refusal relevant high performance rotors known. To monitor the elongation of the high-performance rotor is measured with a flat crack sensor. The measurement is made by changing a resonant circuit of an antenna circuit. To measure the antenna circuit detuning, there is an uninterrupted transmission / reception to generate electromagnetic waves.

Aus DE 35 35 473 A1 ist eine Einrichtung zur Verschleißerkennung beispielsweise bei Drehmeißeln, bekannt. Hierzu ist innerhalb der Drehmeißelspitze eine mit einer Spannungsquelle verbundene Leiterbahn vorgesehen, die durch eine Beschichtung aufgebracht sein kann. Sobald eine die Leiterbahn überdeckende Schicht verschlissen ist, gelangt die Leiterbahn in Kontakt mit dem Werkstück. Hierdurch wird ein Stromkreis geschlossen und ein entsprechender Verscheiß detektiert.Out DE 35 35 473 A1 is a device for detecting wear, for example, with turning tools, known. For this purpose, a conductor path connected to a voltage source is provided within the turning tool tip, which can be applied by a coating. As soon as a layer covering the conductor track has worn, the conductor track comes into contact with the workpiece. As a result, a circuit is closed and detected a corresponding Verscheiß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung zu schaffen, mit der eine Wellenbeschädigung frühzeitig erkannt werden kann.task the invention is to provide a device for detecting wave damage, with a wave damage detected early can be.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The solution The object is achieved according to the invention by the features of the claim 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 Hinweis 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.According to the invention is as electrically conductive monitoring element, which is connected to an electronic unit, an electrically conductive surface layer provided on the shaft. There is a potential at the surface layer at. By damage the surface layer, which cause by a threshold, for example, a deformation exceeding If there is a potential change. This can be detected by the electronics unit. Because the potential change already according to the invention before the actual break the wave occurs, a wave damage or a wave break early be detected. This has the advantage that, for example, a corresponding Note or a warning message can be made so that before a wave break and possibly caused thereby damage to other components that Component can already be replaced. Instead of the concern An electric potential at the surface layer may also be uninterrupted or at predetermined times an electric current through the surface layer flow. A deformation or occurrence of cracks in the surface layer then leads to a resistance change, which is detectable by the electronic unit.

Erfindungsgemäß ist die Oberflächenschicht an zumindest einer bruchgefährdeten Stelle einer Schaltklappenwelle für Kraftfahrzeug-Bauteile, vorzugsweise an sämtlichen bruchgefährdeten Stellen, vorgesehen. Bei einer Welle, die mindestens eine Klappe trägt, ist der Übergang zwischen der Klappe und der Welle bruchgefährdet.According to the invention Surface layer on at least one vulnerable to breakage Position of a switching valve shaft for motor vehicle components, preferably at all fracture risk areas, provided. A wave that carries at least one flap is the transition between the flap and the shaft at risk of breakage.

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.The Connection between the electronics unit and the surface layer For example, by providing on the surface layer adjacent to brush or the like. Preferably, the electrical contacting takes place however over the Bearings, in particular the plain bearings, which are electrically conductive are.

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.Preferably becomes a conductive surface layer made of copper or carbon. Alternatively, a layer Made of conductive plastic be sprayed on. By coating the surface is ensures easy production of the shaft.

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.Preferably is the extensibility of the surface layer less than that of the wave. This has the consequence that when occurring from excessive loads cracks or deformations in the surface layer occur before damage the shaft, which is preferably made of plastic, takes place. As a result, as described above, damage to the Wave or a wave break detected before the actual occurrence become.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.following The invention is based on a preferred embodiment explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen einer Wellenbeschädigung und 1 : A schematic side view of the device according to the invention for detecting a wave damage and

2: eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1. 2 FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line II-II in FIG 1 ,

Die Vorrichtungen zum Erkennen einer Wellenbeschädigung weist eine Welle 10, insbesondere eine Schaltklappenwelle auf, die eine Schaltklappe 12, eine Drallklappe, eine Tumbleklappe 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.The devices for detecting a wave damage has a shaft 10 , In particular, a switching valve shaft, which is a switching flap 12 , a swirl flap, a tumble flap or the like carries. The wave 10 is in the illustrated embodiment via two trained as a sliding bearing 14 . 16 stored. Likewise it is possible that the wave 10 only one side is supported by a bearing. In the illustrated embodiment, the two bearings 14 . 16 electrically conductive formed and via lines 18 . 20 with an electronics unit 22 connected.

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.On the wave 10 is a surface layer according to the invention as an electrically conductive monitoring element 24 vapor-deposited or sprayed on. In this case, the surface layer extends 24 in the area of the two camps 14 . 16 , so that an electrical contact between the electrically conductive surface layer 24 and the camps 14 . 16 is made. In the illustrated embodiment, the surface layer extends 24 then into the transition or attachment areas 26 ( 2 ), in which the flap 12 with the wave 10 connected is. In the areas 26 are the fracture-prone areas or areas. As the flap 12 in the illustrated embodiment is in two parts and thus on both sides of the shaft 10 is arranged opposite each other, has the surface layer 24 branches 28 on, so that at the fracture vulnerable places 26 each preferably a surface layer on both sides 24 respectively. 28 is arranged.

Claims

Device for detecting a shaft damage of a switching valve shaft for motor vehicle components, comprising a shaft ( 10 ) with an electrically conductive monitoring element ( 24 . 28 ), which is equipped with an electronic unit ( 22 ) is electrically connected and at least one with the shaft ( 10 ) connected flap ( 12 ), characterized in that the monitoring element has a surface layer ( 24 . 28 ), at which a potential is applied, whose change in case of damage from the electronics unit ( 22 ) is detectable, wherein the surface layer ( 24 . 28 ) on at least one transitional area ( 26 ) between the shaft ( 10 ) and the flap ( 12 ) is provided.

Device according to claim 1, characterized in that the surface layer ( 24 . 28 ) is vapor-deposited or sprayed on.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the extensibility of the surface layer ( 24 . 28 ) is lower than that of the shaft ( 10 ).

Device according to one of claims 1-3, characterized in that the shaft ( 10 ) is made of plastic.