DE102006053282A1

DE102006053282A1 - Elastische Wellenkupplung und Verfahren zur Vulkanisierung wenigstens eines Elastomerelementes

Info

Publication number: DE102006053282A1
Application number: DE200610053282
Authority: DE
Inventors: Thomas Fuhrmann; Thomas Kamps
Original assignee: Stromag GmbH
Current assignee: Stromag GmbH
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Eine elastische Wellenkupplung mit zwei Kupplungsteilen, die durch wenigstens ein Elastomerelement miteinander verbunden sind, ist bekannt. Erfindungsgemäß ist in das Elastomerelement (3) wenigstens ein Sensor (4) zum Erfassen von physikalischen Größen momentaner Betriebs- oder Belastungszustände einvulkanisiert, der drahtlos Messwerte erfasst und zu einer der Kupplung zugeordneten elektronischen Auswerteeinheit S überträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung mit zwei Kupplungsteilen, die durch wenigstens ein Elastomerelement miteinander verbunden sind.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Vulkanisierung wenigstens eines Elastomerelementes zwischen zwei Kupplungsteilen einer derartigen elastischen Wellenkupplung.
Derartige elastische Wellenkupplungen sind allgemein bekannt. Zwischen zwei zueinander axial beabstandeten Kupplungsteilen ist wenigstens ein Elastomerelement vorgesehen, das an den zugewandten Stirnseiten der Kupplungsteile an diese anvulkanisiert ist. Im Betrieb der Kupplung rotieren die Kupplungsteile und das wenigstens eine, mit diesen verbundene Elastomerelement. Dabei wird das Elastomerelement auf Scherung, Torsion oder Dehnung beansprucht. Zudem nimmt das Elastomerelement Vibrationen und Schwingungen auf. Im Betrieb der Kupplung ist das Elastomerelement somit permanenten, insbesondere dynamischen Belastungen ausgesetzt. Diese Belastungen können zu Ermüdungs-, Verschleiß- oder Beschädigungserscheinungen des E lastomerelementes führen, wodurch zwangsläufig auch die Funktion der gesamten Wellenkupplung beeinträchtigt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wellenkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen schonenden Betrieb ermöglicht und Funktionsausfälle vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in das Elastomerelement wenigstens ein Sensor zum Erfassen von physikalischen Größen momentaner Betriebs- oder Belastungszustände einvulkanisiert ist, der drahtlos Messwerte erfasst und zu einer der Kupplung zugeordneten elektronischen Auswerteeinheit überträgt. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird vorteilhaft eine Möglichkeit geschaffen, Betriebs- oder Belastungszustände des Elastomerelementes zu erfassen, ohne die Funktion des Elastomerelementes zu beeinträchtigen. Denn durch das vollständige Einbetten des Sensors in das Elastomermaterial des Elastomerelementes wird keine Schädigung der Oberfläche erzeugt, so dass keine Rissbildung durch entsprechende Kerbwirkungen oder Ähnliches erfolgen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Herstellung einer elastischen Wellenkupplung mit verbesserten Überwachungsmöglichkeiten von Betriebs- und Belastungszuständen der Wellenkupplung ermöglicht, ohne die Funktion der Wellenkupplung zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Sensor zum Erfassen von physikalischen Größen momentaner Betriebs- oder Belastungszustände des Elastomerelementes während des Vulkanisierens des Elastomerelementes derart zwischen die Kupplungsteile eingebracht wird, dass der Sensor vollständig von dem Elastomermaterial des Elastomerelementes umschlossen wird. Das Einbringen des Sensors erfolgt somit während des Vulkanisierens des Elastomerelementes, so dass in einem Arbeitsgang zum Einen die Verbindung der beiden Kupplungsteile miteinander über das Elastomerelement wie auch die Einbettung des Sensors in das Elastomerelement erfolgt.
In Ausgestaltung der elastischen Wellenkupplung ist der Sensor allseitig von Elastomermaterial des Elastomerelementes umschlossen. Dadurch ist die Oberfläche des Elastomerelementes durch den eingebrachten Sensor nicht beeinträchtigt. Der Sensor ist derart robust ausgeführt, dass trotz der vollständigen Einbettung in das Elastomermaterial die einwandfreie Funktion des Sensors nicht beeinträchtigt ist. Durch die drahtlose Messwerterfassung und die drahtlose Übertragung entsprechender Messwertsignale zu einer elektronischen Auswerteeinheit ist eine Signalübertragung ermöglicht, die die mechanische Funktion der Wellenkupplung nicht beeinträchtigt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor als RFID-Sensor ausgeführt, der geeignet ist, Temperatur, Druck, Dehnung, Weg, Zeit und/oder Feuchtegehalt zu messen. Vorzugsweise stellt der RFID-Sensor ein elektronisches Chipbauteil dar, das wenigstens eine der genannten physikalischen Größen erfassen und über Funk mit der Auswerteeinheit kommunizieren kann. Der RFID-Sensor erfasst wenigstens eine physikalische Größe, die geeignet ist, Rückschlüsse auf momentane Betriebs- oder Belastungszustände des Elastomerelementes und damit der elastischen Wellenkupplung zu ziehen, oder Berechnungen von physikalischen Werten wie Beschleunigung o.ä. zu ermöglichen. Vorteilhaft ist der RFID-Sensor so gestaltet, dass er mehrere, unterschiedliche physikalische Größen erfassen kann. Da derartige RFID-Sensoren für sich gesehen grundsätzlich bekannt sind, wird ein Fachmann die für den jeweiligen Einsatzzweck der Kupplung geeignete Sensorauswahl treffen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das schematisch anhand der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.
Die einzige Zeichnung zeigt in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen elastischen Wellenkupplung, bei der ein RFID-Sensor in ein Elastomerelement einvulkanisiert ist.
Eine elastische Wellenkupplung gemäß der einzigen Zeichnung zeigt einen ersten Kupplungsteil 1 und einen zu dem Kupplungsteil 1 relativ zu einer Kupplungsdrehachse D axial beabstandeten, zweiten Kupplungsteil 2 auf. Der erste Kupplungsteil 1 ist mit einem scheibenartigen Ring 1a versehen, an dem ein ringförmiges Elastomerelement 3 anvulkanisiert ist. Der zweite Kupplungsteil 2 weist einen ähnlich gestalteten, scheibenförmigen Flanschring 2a auf, an dem das Elastomerelement 3 mit seiner entsprechend gegenüberliegenden Stirnseite anvulkanisiert ist. Die beiden Ringe 1a und 2a sind mit ihrem jeweiligen Kupplungsteil 1, 2 durch Schraubverbindungen fest verbunden. Sowohl der Kupplungsteil 1 als auch der Kupplungsteil 2, einschließlich ihrer entsprechenden Flanschringe 1a, 2a sind formstabil aus geeigneten Metalllegierungen hergestellt. Das Elastomerelement 3 besteht aus einem Elastomermaterial, vorzugsweise aus Kautschuk.
In das Elastomermaterial des Elastomerelementes 3 ist ein RFID-Sensor 4 integriert, der im Betrieb der elastischen Wellenkupplung mit einer schematisch angedeuteten Auswerteeinheit S drahtlos, vorzugsweise durch Funkkommunikation, in Kontakt steht. Der RFID-Sensor 4 ist in das Elastomerelement 3 einvulkanisiert.
Dabei erfolgt das Einvulkanisieren des RFID-Sensors in einem Arbeitsgang gemeinsam mit dem Einvulkanisieren des Elastomermateriales an die beiden Flanschringe 1a, 2a. In einer entsprechenden Vulkanisierform werden die entsprechenden, aus Metall bestehenden Flanschringe 1a, 2a entsprechend positioniert. Dann wird das weiche Elastomermaterial in die Form eingebracht. Über einen Schieber, Kolben oder Stößel wird der RFID-Sensor in die heiße und weiche Masse des Elastomermaterials eingedrückt. Anschließend wird der Schieber, Kolben oder Stößel von dem RFID-Sensor gelöst und wieder aus der weichen Masse des Elastomermateriales herausgezogen. Durch die in weichem Zustand vorhandene Fließfähigkeit des Elastomermaterials wird das Loch, das der herausgezogene Schieber, Kolben oder Stößel hinterlässt, geschlossen. Anschließend kann der Vulkanisiervorgang fertiggestellt werden und das Elastomerelement einschließlich den beiden Flanschringen 1a oder 2a erkalten. Der RFID-Sensor ist unsichtbar im Elastomerelement eingebettet.
Zum Schluss kann die Funktion den RFID-Sensors über geeignete Prüfmittel geprüft werden.
Die Auswerteeinheit S kann extern zur elastischen Wellenkupplung vorgesehen sein. Sie kann entweder in einem separaten Prüfgerät enthalten oder Teil einer zentralen Steuereinheit für die Antriebsvorrichtung sein, der die elastische Wellenkupplung zugeordnet ist.
Die Datenkommunikation zwischen dem RFID-Sensor 4 und der Auswerteeinheit S ist durch die strichpunktierte Linie L angedeutet.

Claims

Elastische Wellenkupplung mit zwei Kupplungsteilen, die durch wenigstens ein Elastomerelement miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in das Elastomerelement (3) wenigstens ein Sensor (4) zum Erfassen von physikalischen Größen momentaner Betriebs- oder Belastungszustände einvulkanisiert ist, der drahtlos Messwerte erfasst und zu einer der Kupplung zugeordneten elektronischen Auswerteeinheit S überträgt.
Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) allseitig von Elastomermaterial des Elastomerelementes (3) umschlossen ist.
Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) als RFID-Sensor ausgeführt ist, der geeignet ist, Temperatur, Druck, Dehnung, Weg, Zeit und/oder Feuchtegehalt zu messen.
Verfahren zur Vulkanisierung wenigstens eines Elastomerelementes zwischen zwei Kupplungsteilen einer elastischen Wellenkupplung, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) zum Erfassen von physikalischen Größen momentaner Betriebs- oder Belastungszustände des Elastomerelementes (3) während des Vulkanisierens des Elastomerelementes (3) derart zwischen die Kupplungsteile (1a, 2a) eingebracht wird, dass der Sensor (4) vollständig von dem Elastomermaterial des Elastomerelementes (3) umschlossen wird.