DE102018102202A1 - Device and method for condition monitoring of an elastomer coupling or a dual-mass flywheel or a torsion damper - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Elastomerkupplung (1a) oder eines Zweimassenschwungrades (1b), oder eines Torsionsdämpfers (1c), wobei eine Kennlinie für eine Vielzahl von Betriebspunkten der Elastomerkupplung (1a) oder des Zweimassenschwungrades (1b) oder des Torsionsdämpfers (1c) generiert wird, wobei mindestens eine erste und zweite Drehzahl sowie mindestens eine Temperatur und mindestens ein erstes und ein zweites Drehmoment der Elastomerkupplung (1a) oder des Zweimassenschwungrades (1b) oder des Torsionsdämpfers (1c) von einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung (1a) oder des Zweimassenschwungrades (1b) oder des Torsionsdämpfers (1c) erfasst und basierend auf einem Vergleich mit aus der generierten Kennlinie resultierenden Kenngrößen ausgewertet werden, um einen Status der Elastomerkupplung (1a) oder des Zweimassenschwungrades (1b) oder des Torsionsdämpfers (1c) festzustellen. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Antriebsanordnung mit einer Antriebsmaschine (8), mit einer Elastomerkupplung (1a) oder mit einem Zweimassenschwungrad (1b) oder mit einem Torsionsdämpfer (1c) und mit einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung (1a) oder des Zweimassenschwungrades (1b) oder des Torsionsdämpfers (1c).The invention relates to a device and a method for condition monitoring of an elastomer coupling (1a) or a dual mass flywheel (1b), or a torsional damper (1c), wherein a characteristic curve for a plurality of operating points of the elastomer coupling (1a) or the dual mass flywheel (1b) or Torsionsdämpfers (1c) is generated, wherein at least a first and second rotational speed and at least one temperature and at least a first and a second torque of the elastomeric clutch (1a) or the dual mass flywheel (1b) or the torsion damper (1c) of a device for condition monitoring of the elastomeric coupling (1a) or the dual-mass flywheel (1b) or the torsional damper (1c) and evaluated based on comparison with characteristics resulting from the generated characteristic to determine a status of the elastomeric clutch (1a) or the dual-mass flywheel (1b) or the torsion damper (1c ). Furthermore, the invention also relates to a drive arrangement with a drive machine (8), with an elastomer coupling (1a) or with a dual mass flywheel (1b) or with a torsion damper (1c) and with a device for condition monitoring of the elastomer coupling (1a) or the dual mass flywheel (1b ) or the torsion damper (1c).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Elastomerkupplung oder eines Zweimassenschwungrades oder eines Torsionsdämpfers. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Antriebsanordnung, umfassend eine Antriebsmaschine, eine Elastomerkupplung oder ein Zweimassenschwungrad oder einen Torsionsdämpfer und eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers. Die Vorrichtung und das Verfahren zur Zustandsüberwachung sind für jegliche Antriebstränge geeignet, die eine Elastomerkupplung oder ein Zweimassenschwungrad oder einen Torsionsdämpfer aufweisen.The invention relates to an apparatus and a method for condition monitoring of an elastomer coupling or a dual-mass flywheel or a torsion damper. Furthermore, the invention also relates to a drive assembly comprising a prime mover, an elastomer coupling or a dual mass flywheel or a torsion damper and a device for condition monitoring of the elastomer coupling or the dual mass flywheel or the torsion damper. The condition monitoring apparatus and method are suitable for any powertrain having an elastomeric clutch or a dual mass flywheel or a torsional damper.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Elastomerkupplung oder eines Zweimassenschwungrades oder eines Torsionsdämpfers zu schaffen.The object of the present invention is to provide an apparatus and a method for condition monitoring of an elastomer coupling or a dual-mass flywheel or a torsion damper.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie die Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.According to the invention this object is achieved by the method according to claim 1 and the device according to
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Elastomerkupplung oder eines Zweimassenschwungrades oder eines Torsionsdämpfers wird eine Kennlinie für eine Vielzahl von Betriebspunkten der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers generiert, wobei mindestens eine erste und zweite Drehzahl sowie mindestens eine Temperatur und mindestens ein erstes und ein zweites Drehmoment der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers von einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers erfasst und basierend auf einem Vergleich mit aus der generierten Kennlinie resultierenden Kenngrößen ausgewertet werden, um einen Status der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers festzustellen.According to a method according to the invention for condition monitoring of an elastomer coupling or a dual mass flywheel or a torsion damper, a characteristic curve for a plurality of operating points of the elastomer coupling or the dual mass flywheel or the torsion damper is generated, wherein at least a first and second rotational speed and at least one temperature and at least a first and a second Torque of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsional damper detected by an apparatus for condition monitoring of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsional and evaluated based on a comparison with characteristic curves resulting from the generated characteristic to determine a status of the elastomer clutch or the dual mass flywheel or the torsional damper ,
Mit anderen Worten ausgedrückt, basierend auf einem Vergleich mit aus der generierten Kennlinie resultierenden Kenngrößen ist der Status der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers festzustellen. Alternativ kann das zweite Drehmoment auch aus den Rotativbeschleunigungen und der rotativen Massenträgheit der Sekundärseite berechnet werden.In other words, based on a comparison with characteristics resulting from the generated characteristic, the status of the elastomeric clutch or the twin-mass flywheel or the torsional damper can be determined. Alternatively, the second torque can also be calculated from the rotational accelerations and the rotational mass inertia of the secondary side.
Die Zustandsüberwachung kann für eine Elastomerkupplung oder ein Zweimassenschwungrad oder einen Torsionsdämpfer erfolgen, mit anderen Worten für ein Drehmoment-dämpfendes und / oder ein Rotation-dämpfendes Verbindungselement.The condition monitoring may be for an elastomeric clutch or a dual mass flywheel or a torsion damper, in other words for a torque-damping and / or a rotation-damping connector.
Unter der Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers ist eine automatisierte Überwachung im Sinne von einer Zustandsüberwachung, auf Englisch auch als „Condition Monitoring“ bezeichnet, zu verstehen. Daraus kann eine Zustandsänderung und / oder Fehlfunktion zumindest der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers aber auch eine Fehlfunktion in einem Antriebsstrang, in dem die Elastomerkupplung oder das Zweimassenschwungrad oder der Torsionsdämpfer angeordnet ist, festgestellt werden. Ferner kann auch die Restlebensdauer der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers bestimmt werden.Under the condition monitoring of the elastomer coupling or the dual-mass flywheel or the torsion damper, an automated monitoring in the sense of a condition monitoring, also referred to as "condition monitoring" in English to understand. This can be a change in state and / or malfunction of at least the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsional damper but also a malfunction in a drive train in which the elastomeric clutch or the twin-mass flywheel or the torsion damper is arranged can be determined. Furthermore, the remaining service life of the elastomer clutch or the dual mass flywheel or the torsion damper can be determined.
Sowohl die Elastomerkupplung als auch das Zweimassenschwungrad und der Torsionsdämpfer sind zumindest teilweise elastisch, insbesondere zur Schwingungsreduktion ausgebildet. Die Elastomerkupplung und das Zweimassenschwungrad und der Torsionsdämpfer sind dazu vorgesehen, zwei Wellen drehfest aber schwingungsdämpfend und / oder schwingungsreduzierend miteinander zu verbinden. Die Elastomerkupplung, das Zweimassenschwungrad und der Torsionsdämpfer sind beispielsweise dazu ausgebildet, Laufunruhen von Motoren und / oder Kraftmaschinen im Antriebsstrang zu reduzieren.Both the elastomer coupling and the dual mass flywheel and the torsion damper are at least partially elastic, in particular designed for vibration reduction. The elastomer coupling and the dual-mass flywheel and the torsion damper are provided to connect two shafts rotationally fixed but vibration damping and / or vibration-reducing each other. The elastomeric clutch, the dual mass flywheel, and the torsional damper are configured, for example, to reduce engine noise and / or engine powertrain in the powertrain.
Die Erfassung, Berechnung und Auswertung der beiden Drehzahlen und / oder des Drehmomentes an zwei unterschiedlichen Stellen ermöglicht eine Zustandserfassung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers. In Abhängigkeit der Temperatur und der Drehzahl der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers oder einer Frequenz einer wirkverbundenen Arbeitsmaschine kann der Status und / oder die Zustandsänderung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades erfasst werden basierend auf einem Vergleich mit im Vorhinein erfassten Kennlinien.The detection, calculation and evaluation of the two speeds and / or torque at two different locations allows a state detection of the elastomer coupling or the Dual mass flywheel or torsion damper. Depending on the temperature and speed of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or torsional damper or a frequency of a working machine, the status and / or the state change of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel may be detected based on comparison with previously detected characteristics.
Ein Normalbetrieb der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers kann definiert sein als ein Zustand gegeben durch einen Betriebsparameter oder einer Kenngröße, welche innerhalb eines Bereichs liegt oder welche beispielsweise ober- oder unterhalb eines Grenzwerts liegt. Der Grenzwert ist vom Verwendungszweck sowie von der jeweiligen Elastomerkupplung oder dem jeweiligen Zweimassenschwungrad oder dem jeweiligen Torsionsdämpfer abhängig und wird automatisiert auf Basis einer Referenzmessung beziehungsweise Erstmessung im Neuzustand für jeden Betriebszustand ermittelt.A normal operation of the elastomeric clutch or the twin-mass flywheel or the torsional damper may be defined as a state given by an operating parameter or a characteristic which is within a range or which, for example, is above or below a threshold value. The limit value depends on the intended use as well as on the respective elastomer coupling or the respective dual-mass flywheel or the respective torsional damper and is automatically determined on the basis of a reference measurement or initial measurement in the new state for each operating state.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum einen die Elastomerkupplung oder das Zweimassenschwungrad oder der Torsionsdämpfer überwacht und der Betrieb dokumentiert und zum anderen können bei einem Fehlbetrieb, insbesondere einer Überschreitung und/oder Unterschreitung der oder des Grenzwertes Fehlermeldungen ausgegeben werden.In the context of the method according to the invention, on the one hand, the elastomer coupling or the twin-mass flywheel or the torsion damper is monitored and the operation is documented and, on the other hand, error messages can be output in the event of malfunction, in particular exceeding and / or falling short of the limit value.
Mit anderen Worten ausgedrückt, erfolgt die Berechnung einer dynamischen Kennlinie automatisiert, wobei der Neuzustand der zu überwachenden Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrads oder des Torsionsdämpfers durch eine erste Messung für alle Betriebszustände in Abhängigkeit von Drehzahl, Temperatur oder Frequenz erfolgt. Diese Kennlinien werden als Referenz für die Zustandsüberwachung verwendet. Dies ermöglicht vorteilhaft, dass die aus dieser Kennlinie automatisiert berechneten Kenngrößen im Sinne von einer Zustandsüberwachung der Status bestimmt werden und angezeigt werden können.In other words, the calculation of a dynamic characteristic curve is automated, wherein the new state of the elastomeric clutch to be monitored or the dual mass flywheel or the torsional damper is performed by a first measurement for all operating conditions as a function of speed, temperature or frequency. These characteristics are used as a reference for condition monitoring. This advantageously makes it possible for the parameters calculated automatically from this characteristic curve to be determined in the sense of status monitoring of the statuses and to be displayed.
Als Ausgabe bzw. als Information an den Betreiber wird beispielsweise eine automatisierte Alarmierung zu einer signifikanten Zustandsänderung bis hin zu einer automatisierten Handlungsempfehlung geben. Alternativ steht eine anschließende manuelle Analysemöglichkeit zur Verfügung.As an output or as information to the operator, for example, an automated alerting to a significant change of state up to an automated recommendation will give. Alternatively, a subsequent manual analysis option is available.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, eine dynamische Kennlinie automatisiert zu berechnen und zu speichern. Im Weiteren sind aus dieser Kennlinie Kenngrößen automatisiert zu bestimmen, durch die sowohl der Status einer Elastomerkupplung, eines Zweimassenschwungrades oder eines Torsionsdämpfers zu bestimmen ist, als auch eine Beurteilung einer Elastomerkupplung, eines Zweimassenschwungrades und eines Dämpfers im Sinne von einer Zustandsüberwachung möglich ist.The present invention advantageously makes it possible to automatically calculate and store a dynamic characteristic curve. Furthermore, from this characteristic parameters must be determined automatically, by which both the status of an elastomer coupling, a dual-mass flywheel or a torsional damper is to be determined, as well as an assessment of an elastomer coupling, a dual-mass flywheel and a damper in the sense of condition monitoring is possible.
Als Berechnungsbasis werden beispielsweise Drehzahlmessungen an der Primär- und Sekundärseite auch Drehmomentmessungen an der Primär- und Sekundärseite durchgeführt. Alternativ ist auch eine Berechnung des sekundärseitigen Drehmomentes durch die aus der Messung der sekundärseitigen Drehzahl zu berechnenden rotativen Beschleunigung - eine Winkelbeschleunigung - und dem einzugebenden Massenträgheitsmoment der Sekundärseite möglich.For example, speed measurements on the primary and secondary side as well as torque measurements on the primary and secondary side are carried out as a basis for calculation. Alternatively, it is also possible to calculate the secondary-side torque by means of the rotational acceleration to be calculated from the measurement of the secondary-side rotational speed-an angular acceleration-and the secondary moment of inertia to be entered.
Auch der optionale Zusatznutzen einer automatisierten Überwachung des Verbrennungsprozesses und der Möglichkeiten bezüglich des sicheren Betriebes von Großverbrennungsmotoren - etwa bei Zylinderaussetzern - oder der Verbrennungsprozessoptimierung durch die zur Verfügung gestellten Informationen werden durch die vorliegende Erfindung ermöglicht.The optional additional benefit of an automated monitoring of the combustion process and the possibilities for the safe operation of large combustion engines - such as cylinder misfires - or the combustion process optimization by the information provided are made possible by the present invention.
Vorzugsweise wird die Kennlinie basierend auf
- i) Drehzahlmessungen; und / oder
- ii) Drehmomentmessungen
- i) einer Primärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrads oder des Torsionsdämpfers; und / oder
- ii) an einer Sekundärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrads oder des Torsionsdämpfers
- i) speed measurements; and or
- ii) torque measurements
- i) a primary side of the elastomeric clutch or the twin-mass flywheel or the torsion damper; and or
- ii) on a secondary side of the elastomeric clutch or the twin-mass flywheel or the torsion damper
Vorzugsweise werden die Primärseite und die Sekundärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrads oder des Torsionsdämpfers axial voneinander beabstandet.Preferably, the primary and secondary sides of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or torsional damper are axially spaced apart.
Vorzugsweise wird die Kennlinie mit Hilfe von Berechnungen des sekundärseitigen Drehmoments basierend auf sekundärseitigen Drehzahlmessungen und auf einem Massenträgheitsmoment der Sekundärseite generiert.The characteristic curve is preferably generated with the aid of calculations of the secondary-side torque based on secondary-side speed measurements and on a mass moment of inertia of the secondary side.
Vorzugsweise wird die Kennlinie als Drehmoment/Verdrehwinkel-Kennlinie generiert.Preferably, the characteristic is generated as a torque / angle of rotation characteristic.
Vorzugsweise werden als die resultierenden Kenngrößen eine Vielzahl von Kenngrößen für jeden der Betriebspunkte der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers automatisiert berechnet.Preferably, as the resulting characteristics, a plurality of characteristics for each of the operating points of the elastomer coupling or the Dual-mass flywheel or torsional damper automatically calculated.
Mit anderen Worten ausgedrückt, vorzugsweise werden bei dem Vergleich der mindestens einen ersten Drehzahl und der mindestens einen zweiten Drehzahl sowie der mindestens einen Temperatur und dem mindestens einen ersten Drehmoment und dem mindestens einen zweiten Drehmoment mit der generierten Kennlinie Kenngrößen für jeden der Betriebspunkte der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers automatisiert berechnet.In other words, preferably, in the comparison of the at least one first rotational speed and the at least one second rotational speed and the at least one temperature and the at least one first torque and the at least one second torque with the generated characteristic parameters for each of the operating points of the elastomer coupling or of the dual mass flywheel or the torsion damper automatically calculated.
Vorzugsweise wird die erste Drehzahl der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers an einer Primärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrads oder des Torsionsdämpfers erfasst und die zweite Drehzahl der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers wird an einer Sekundärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers erfasst, wobei die Primärseite und Sekundärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades axial voneinander beabstandet sind. Insbesondere ist die Primärseite antriebsseitig angrenzend an einer ersten Stirnseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers ausgebildet, wobei die Sekundärseite abtriebsseitig an einer zweiten Stirnfläche der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers ausgebildet ist.Preferably, the first rotational speed of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsional damper is detected at a primary side of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsional damper, and the second rotational speed of the elastomeric clutch or the twin mass flywheel or the torsional damper is detected on a secondary side of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsional damper wherein the primary and secondary sides of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel are axially spaced apart. In particular, the primary side on the drive side adjacent to a first end face of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsion damper is formed, the secondary side is the output side formed on a second end face of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsional damper.
Bevorzugt erfolgt mittels der mindestens zwei Drehzahlen sowie in Abhängigkeit der mindestens einen Temperatur und des mindestens einen ersten Drehmoments und des mindestens einen zweiten Drehmoments der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers und mittels der generierten Kennlinie folgende Berechnung:
- i) eine jeweilige Phasenlage von der Primärseite und Sekundärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers; und / oder
- ii) ein Isolationsgrad der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers.
- i) a respective phase position of the primary side and secondary side of the elastomer clutch or the dual-mass flywheel or the torsion damper; and or
- ii) a degree of isolation of the elastomer coupling or the twin-mass flywheel or the torsion damper.
Der Isolationsgrad der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers verändert sich im Betrieb der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers über die Zeit, insbesondere aufgrund von Alterungserscheinungen. Da der Isolationsgrad maßgeblich für die Beurteilung des Zustandes der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers ist, kann darüber die Restlebensdauer der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers bestimmt werden.The degree of isolation of the elastomer coupling or of the dual-mass flywheel or of the torsion damper changes over the course of time during operation of the elastomer coupling or of the dual-mass flywheel or of the torsion damper, in particular due to signs of aging. Since the degree of isolation is decisive for the assessment of the state of the elastomer coupling or of the dual-mass flywheel or the torsion damper, the remaining service life of the elastomer coupling or the twin-mass flywheel or the torsion damper can be determined.
Ferner bevorzugt erfolgt mittels der mindestens zwei Drehzahlen beziehungsweise der Drehzahlungleichförmigkeiten sowie in Abhängigkeit der mindestens einen Temperatur und Drehzahl sowie Drehmoment bzw. der maßgeblichen Frequenz der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers eine Auswertung der Änderung der Phasenlage von der Primärseite und Sekundärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers. Hierbei kann insbesondere die Änderung der Drehzahl, bei der eine Phasenresonanz zu bestimmen ist, für die Beurteilung des Zustandes der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers genutzt werden.Further preferably, by means of the at least two rotational speeds or Drehzahlunguniformities and in dependence on at least one temperature and speed and torque or the relevant frequency of the elastomer clutch or the dual mass flywheel or the torsion damper, an evaluation of the change in the phase position of the primary side and secondary side of the elastomer coupling or the Dual mass flywheel or torsion damper. In this case, in particular, the change in the rotational speed at which a phase resonance is to be determined can be used for the assessment of the state of the elastomer coupling or of the dual-mass flywheel or of the torsion damper.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Elastomerkupplung oder eines Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers umfasst eine Mess- und Auswertvorrichtung zur Bereitstellung bzw. Generierung von Kenngrößen und / oder einer Kennlinie für eine Vielzahl von Betriebspunkten der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers sowie zumindest ein erstes und zweites Sensorelement zur Erfassung mindestens einer ersten und zweiten Drehzahl, wobei zumindest eine Temperatur und mindestens ein zweites Drehmoment der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers für die Mess- und Auswertvorrichtung generiert wird, wobei die mindestens zwei Sensorelemente axial beabstandet an der Elastomerkupplung oder am Zweimassenschwungrad oder am Torsionsdämpfer angeordnet sind, um einen Status der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers festzustellen. Insbesondere sind zwei Encoder axial beabstandet an der Elastomerkupplung oder am Zweimassenschwungrad oder am Torsionsdämpfer angeordnet, wobei der jeweilige Encoder mit einem jeweiligen Drehzahlsensor zusammenwirkt.A device according to the invention for condition monitoring of an elastomer coupling or a dual mass flywheel or the torsion damper comprises a measuring and evaluation device for providing or generating characteristics and / or a characteristic curve for a plurality of operating points of the elastomer coupling or the dual mass flywheel or the torsion damper and at least a first and second Sensor element for detecting at least a first and second rotational speed, wherein at least one temperature and at least a second torque of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsional damper for the measuring and evaluation device is generated, wherein the at least two sensor elements axially spaced at the elastomer coupling or the dual mass flywheel or are arranged on the torsion damper to determine a status of the elastomeric clutch or the dual mass flywheel or the torsion damper. In particular, two encoders are arranged axially spaced apart on the elastomer coupling or on the dual-mass flywheel or on the torsion damper, wherein the respective encoder cooperates with a respective rotational speed sensor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Drehmomentsensor zur Erfassung von Drehmomenten an einer Primärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrads oder des Torsionsdämpfers vorgesehen.According to a preferred embodiment, a torque sensor for detecting torques is provided on a primary side of the elastomer clutch or the dual-mass flywheel or the torsion damper.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Drehmomentsensor zur Erfassung von Drehmomenten an einer Sekundärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrads oder des Torsionsdämpfers vorgesehen. According to a preferred embodiment, a torque sensor for detecting torques is provided on a secondary side of the elastomeric clutch or the twin-mass flywheel or the torsional damper.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur an der Elastomerkupplung oder am Zweimassenschwungrad vorgesehen. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers keinen Temperatursensor umfasst und die Temperatur an der Elastomerkupplung oder am Zweimassenschwungrad oder am Torsionsdämpfer von einer anderen Messvorrichtung an die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung übermittelt wird.According to a preferred embodiment, a temperature sensor is provided for detecting the temperature at the elastomer coupling or at the dual-mass flywheel. Alternatively, it is also conceivable that the device for condition monitoring of the elastomer coupling or the dual mass flywheel or the torsion damper comprises no temperature sensor and the temperature is transmitted to the elastomer coupling or the dual mass flywheel or the torsion damper from another measuring device to the device for condition monitoring.
Insbesondere besteht zur universellen Einsetzbarkeit des Verfahren und der Vorrichtung zur Zustandsüberwachung die Möglichkeit Kennwerte und / oder Bezeichnungen des Antriebstranges und / oder der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers sowie anderer Komponenten des Antriebsstranges in einer Bedienoberfläche der Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einzugeben. Mithin ist die Bedienoberfläche Bestandteil der Vorrichtung zur Zustandsüberwachung.In particular, for the universal applicability of the method and the condition monitoring device, it is possible to input characteristic values and / or designations of the drive train and / or the elastomer coupling or the dual mass flywheel or the torsion damper as well as other components of the drive train in a user interface of the state monitoring device. Thus, the user interface is part of the condition monitoring device.
Eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung umfasst zumindest eine Antriebsmaschine, eine damit wirkverbundene Elastomerkupplung oder ein damit wirkverbundenes Zweimassenschwungrad oder einen damit wirkverbundenen Torsionsdämpfer, sowie eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers. Insbesondere ist die Antriebsmaschine als Elektromotor oder Verbrennungsmotor ausgebildet. Ferner kann auch ein Windrad oder eine durch Wasserkraft angetriebene Turbine als Antrieb vorgesehen sein.A drive arrangement according to the invention comprises at least one drive machine, an elastomer clutch operatively connected therewith or a dual mass flywheel operatively connected thereto or a torsion damper operatively connected therewith, and a device for condition monitoring of the elastomer clutch or of the dual mass flywheel or of the torsion damper. In particular, the prime mover is designed as an electric motor or internal combustion engine. Furthermore, a wind turbine or a turbine powered by water power can be provided as a drive.
Über die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers lässt sich auch der Betrieb des Elektromotors oder des Verbrennungsmotors überwachen beziehungsweise regulieren. Insbesondere kann auch ein Zündprozess eines Verbrennungsmotors durch den an der Primärseite der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers angeordneten Drehzahlsensor überwacht und / oder ausgewertet werden.The device for condition monitoring of the elastomer coupling or the dual mass flywheel or the torsion damper can also be used to monitor or regulate the operation of the electric motor or of the internal combustion engine. In particular, an ignition process of an internal combustion engine can also be monitored and / or evaluated by means of the rotational speed sensor arranged on the primary side of the elastomer clutch or of the dual mass flywheel or of the torsion damper.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, eine Kombination aus vorhandenden Messtechnik- und Softwareprodukten zu verwenden. Als Messsensoren können übliche Drehzahlsensoren und Messrad-Encoder - beispielsweise in der Form von inkrementalen und absoluten Drehgebern -, Dehnungsmessstreifen, abgekürzt DMS, in Form von Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden und stauchenden Verformungen oder andere Einrichtungen zur Bestimmung der Drehmomente, Drehzahlen, oder Drehwinkel eingesetzt werden.The present invention advantageously makes it possible to use a combination of existing metrology and software products. Conventional speed sensors and measuring wheel encoders - for example in the form of incremental and absolute encoders -, strain gauges, abbreviated strain gages, in the form of measuring devices for detecting stretching and compressive deformations or other devices for determining the torques, rotational speeds or angles of rotation can be used as measuring sensors become.
Die Auswerteeinheit in Form der Mess- und Auswertvorrichtung ermöglicht die vergleichende Auswertung von Kenngrößen und insbesondere die automatisierte Erstellung einer dynamischen Kennlinie und die automatisierte Berechnung der Kenngrößen sowie die vergleichende Auswertung im Sinne von einer Zustandsüberwachung, auch auf Englisch als „Condition Monitoring“ bezeichnet, dieser Kenngrößen.The evaluation unit in the form of the measuring and evaluation device allows the comparative evaluation of parameters and in particular the automated creation of a dynamic characteristic and the automated calculation of the parameters and the comparative evaluation in terms of a condition monitoring, also referred to in English as "Condition Monitoring", this parameters.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, auf Basis der aus einer Kennlinie zu berechnenden Kenngrößen eine Beurteilung von Elastomerkupplungen, Zweimassenschwungrädern und / oder Torsionsdämpfern im Sinne von einer Zustandsüberwachung zu ermöglichen.The present invention advantageously makes it possible to make an assessment of elastomer couplings, dual mass flywheels and / or torsion dampers in the sense of condition monitoring on the basis of the parameters to be calculated from a characteristic curve.
Da die Voraussetzung hierfür die Messung und Speicherung von Kennlinien für eine vorbestimmte Anzahl an Betriebspunkten - Abhängigkeit von der Drehzahl, Frequenz, Drehmoment und Temperatur - ist und der Messaufwand zum manuellen Ermitteln und Eingeben der erforderlichen Kennlinien für alle relevanten Betriebszustände, Baugrößen und der Berücksichtigung der Umgebungseinflüsse wirtschaftlich nicht zu leisten ist, gilt es vorteilhaft eine automatisierte Bestimmung der Kennlinien im Betrieb zu gewährleisten. Mit anderen Worten, die automatisierte Bestimmung der Kennlinien kann zu der vorbestimmten Anzahl an gemessenen Betriebspunkten automatisiert Kennlinien bestimmen und für die nachfolgende Vergleichende Beurteilung ablegen.Since the prerequisite for this is the measurement and storage of characteristics for a predetermined number of operating points - depending on the speed, frequency, torque and temperature - and the measurement effort for manually determining and entering the required characteristics for all relevant operating conditions, sizes and the consideration of Environmental influences can not be afforded economically, it is advantageous to ensure an automated determination of the characteristics during operation. In other words, the automated determination of the characteristic curves can automatically determine characteristic curves for the predetermined number of measured operating points and store them for the following comparative assessment.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Elastomerkupplung beziehungsweise eines Zweimassenschwungrades oder eines Torsionsdämpfers.Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the single figure. The single FIGURE shows a simplified schematic representation of a drive arrangement according to the invention with a device for condition monitoring of an elastomer clutch or a dual-mass flywheel or a torsional damper.
Gemäß der einzigen Figur weist eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung eine vorliegend als Verbrennungsmotor ausgebildete Antriebsmaschine
Die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung
Dazu wird die erste und zweite Drehzahl beziehungsweise Drehungleichförmigkeit sowie die Temperatur und das erste und das zweite Drehmoment an der Elastomerkupplung
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Drehmomentsensor zur Erfassung von Drehmomenten der Vorrichtung das dritte Sensorelement
Mithin werden Drehzahlen beziehungsweise Drehungleichförmigkeiten der Elastomerkupplung
Mittels der beiden Drehzahlen sowie in Abhängigkeit der Temperatur an der Elastomerkupplung
Ferner werden mittels der beiden Drehzahlen sowie in Abhängigkeit der Temperatur der Elastomerkupplung
Somit werden für die Beurteilung des Status der Elastomerkupplung
Ferner kann das Verfahren zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers durch eine Bedienoberfläche gesteuert werden, und eine Darstellung der Kennlinie und der zugehörigen Kennwerte umfassen.Furthermore, the method for condition monitoring of the elastomer coupling or the dual-mass flywheel or the torsion damper can be controlled by a user interface, and comprise a representation of the characteristic curve and the associated characteristic values.
Die Drehzahlinformationen bzw. die Drehungleichförmigkeiten werden jeweils von einem Drehzahlsensor an der Primär- und Sekundärseite einer Kupplung, einer Elastomerkupplung, eines Zweimassenschwungrades und / oder eines Torsionsdämpfers gemessen. Zusätzlich zu den Drehzahlen erfolgt beispielsweise jeweils an der Primär- und Sekundärseite eine Drehmomentmessung.The rotational speed information or the rotational irregularities are respectively measured by a rotational speed sensor on the primary and secondary side of a clutch, an elastomer clutch, a dual-mass flywheel and / or a torsional damper. In addition to the speeds, for example, takes place on the primary and secondary side, a torque measurement.
Alternativ ist auch eine Berechnung des sekundärseitigen Drehmomentes durch die aus der Messung der sekundärseitigen Drehzahl zu berechnenden rotativen Beschleunigung und dem einzugebenden Massenträgheitsmoment der Sekundärseite möglich.Alternatively, it is also possible to calculate the secondary-side torque by means of the rotational acceleration to be calculated from the measurement of the secondary-side rotational speed and the mass moment of inertia of the secondary side to be entered.
Auf Basis der Drehzahl- und Drehmomentmessungen berechnet eine Auswerteeinheit eine Kennlinie, insbesondere in der Form Drehmoment über Verdrehwinkel.On the basis of the speed and torque measurements, an evaluation unit calculates a characteristic, in particular in the form of torque via angle of rotation.
Aus der Kennlinie werden beispielsweise Kenngrößen zur Beurteilung des Zustandes der Kupplung, des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers automatisiert berechnet und im Sinne von Condition Monitoring ausgewertet.From the characteristic, for example, parameters for assessing the state of the clutch, the dual mass flywheel or the Torsionsdämpfers automatically calculated and evaluated in terms of condition monitoring.
Diese Informationen werden bei dem Verfahren zur Zustandsüberwachung der Elastomerkupplung oder des Zweimassenschwungrades oder des Torsionsdämpfers beispielsweise an eine kundenseitig zur Verfügung stehende Steuerung und / oder an eine Darstellungseinheit in Form eines Monitors, eines Displays oder einer Kontrollleuchte übermittelt.In the method for condition monitoring of the elastomer coupling or of the dual-mass flywheel or of the torsion damper, this information is transmitted, for example, to a control provided by the customer and / or to a display unit in the form of a monitor, a display or a warning light.
Das Verfahren zur Zustandsüberwachung kann auch zur Optimierung des Zündprozesses durch eine vergleichende Auswertung des Zündprozesses eines Zylinders eines Verbrennungsmotors verwendet werden. Hierzu kann die primärseitige Drehmomentmessung und / oder Drehzahlmessung für die Auswertung genutzt werden.The state monitoring process can also be used to optimize the ignition process by a comparative evaluation of the ignition process of a cylinder of an internal combustion engine. For this purpose, the primary-side torque measurement and / or speed measurement can be used for the evaluation.
Da das Messsystem eine Drehmomentbelastung sowohl an der Primär- wie auch Sekundärseite erfasst, ermöglicht die vorliegende Erfindung vorteilhaft Klassifizierungen und Zählungen vorzunehmen und entsprechend auszuwerten.Since the measuring system detects a torque load on both the primary and secondary side, the present invention advantageously makes it possible to make classifications and counts and to evaluate them accordingly.
Um die Einflüsse durch die Temperatur, die Frequenz und (im Fall von Zweimassenschwungrädern und Torsionsdämpfern) auch die Drehzahl berücksichtigen zu können, sind beispielsweise abhängig von diesen Eingangsgrößen eine hinreichend große Anzahl von Referenzkennlinien in Abhängigkeit von den Temperaturen, der Frequenz und der Drehzahl über eine Anlernphase zu messen und zu speichern.In order to take into account the influences of the temperature, the frequency and (in the case of dual mass flywheels and torsional dampers) also the speed, for example, depending on these input variables, a sufficiently large number of reference characteristics as a function of the temperatures, the frequency and the speed over one Teaching phase to measure and save.
Die Drehzahl und die Frequenz werden durch die Auswerteeinheit bzw. die Sensorik eigenständig und automatisiert ermittelt und / oder können eingegeben werden. Dies kann beispielsweise eine Eingabe der Zylinderzahl oder der Haupterregenden sein, eine errechnete Erregerfrequenz einer Arbeitsmaschine, eines Verbrennungsmotors, oder eines Generators. Die Temperatur kann entweder von der Einheit gemessen oder extern übermittelt werden.The speed and the frequency are independently and automatically determined by the evaluation unit or the sensor and / or can be entered. This can be, for example, an input of the number of cylinders or the main excitation, a calculated excitation frequency of a work machine, an internal combustion engine, or a generator. The temperature can either be measured by the unit or transmitted externally.
Beispielsweise werden durch die folgenden aus der Kennlinie zu bestimmenden Werte beschrieben:
- 1. Steifigkeit
- 2. Hysterese
- 3. Spieldurchgang
- 1. stiffness
- 2. hysteresis
- 3. Game play
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die vorliegende Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. In particular, the present invention can be varied or modified in many ways without departing from the gist of the invention.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt.In addition, it should be noted that "comprising" and "having" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a plurality.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1a1a
- Elastomerkupplungelastomer coupling
- 1b1b
- ZweimassenschwungradDual Mass Flywheel
- 1c1c
- TorsionsdämpferDampers
- 33
- Primärseiteprimary
- 44
- Sekundärseitesecondary side
- 55
- Mess- und AuswertvorrichtungMeasuring and evaluation device
- 6a, 6b6a, 6b
- Sensorelementsensor element
- 6c, 6d6c, 6d
- Sensorelementsensor element
- 77
- Temperatursensortemperature sensor
- 88th
- Antriebsmaschineprime mover
- 9a, 9b9a, 9b
- Wellewave
- 1010
- Vorrichtung zur ZustandsüberwachungDevice for condition monitoring
- 1111
- Getriebetransmission
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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-
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