DE3740801A1

DE3740801A1 - Warneinrichtung zur erkennung von schaeden an sich bewegenden teilen

Info

Publication number: DE3740801A1
Application number: DE19873740801
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Frister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1987-12-02
Publication date: 1988-12-22

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Warneinrichtung zur Erkennung von Schäden an sich bewegenden Teilen nach der Gattung des Hauptan spruchs. Es ist bekannt, die Kapazitätsänderung eines Kondensators zur Meßwertbestimmung zu verwenden. Ferner muß bei Keilriemen regel mäßig die richtige mechanische Spannung kontrolliert werden und so auf seine Haltbarkeit geachtet werden. Bei neuerdings im Kraftfahr zeug eingesetzten Keilrippenriemen wird der Trieb automatisch durch eine Spannrolle annähernd konstant über seine Lebensdauer gespannt. Sämtliche Hilfsaggregate wie Wasserpumpe/Lüfter, Generator und Lenk hilfpumpe sind in einer Riemenebene angeordnet, damit erhöht sich das Sicherheitsrisiko erheblich, wenn der Keilrippenriemen schlag artig ausfällt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Warneinrichtung zur Erkennung von Schäden an sich bewegenden Teilen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Schaden vor Eintritt des Bruchs erkannt wird und der Keilrippenriemen somit rechtzeitig ausgetauscht werden kann. Schädigungen der Zugfäden bei Multirippen riemen können einfach und frühzeitig erkannt werden. Die Warnein richtung arbeitet berührungslos, so daß keine großen konstruktiven Änderungen am Kraftfahrzeug notwendig sind. Sie kann als austausch bares Zusatzteil am Generator angebaut werden. Mit Hilfe einer op tischen oder akustischen Einrichtung wird der Fahrer des Kraftfahr zeugs rechtzeitig auf den Schaden hingewiesen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Warneinrichtung, angebaut an ei nem Generator, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Riemenscheibe, Fig. 3 eine Erklärung des Meßeffekts und Fig. 4 eine Abwandlung des Aus führungsbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist das Gehäuse 10 eines nicht näher dargestellten Gene rators (Lichtmaschine) eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Aus dem Ge häuse 10 ragt die Welle 11 des Generators, auf deren Ende eine Rie menscheibe 12 fest angeordnet ist. Über die Riemenscheibe 12 läuft ein endloser Keilrippenriemen 13 um. Dieser kann ein beliebig im Handel befindlicher Keilrippenriemen oder Keilriemen sein. In der Fig. 1 ist ein Keilrippenriemen aus einer Gummimischung mit einem Zugstrang im äußeren Bereich dargestellt. Es ist aber auch eine Aus bildung mit mehreren Zugsträngen möglich. Im Bereich der Riemen scheibe 12 ist ein Träger 14 am Gehäuse 10 angeordnet, der über die Riemenscheibe 12 ragt. Der Träger 14 ist aus glasfaserverstärktem Polyamid gefertigt. Am Träger 14 ist ein Sender 15 und ein Empfänger 16 befestigt. Vom Sender 15 werden insbesondere Schallwellen ausge sandt. Hierzu kann z.B. ein piezoelektrischer Schallgeber verwendet werden.

In der Fig. 2 ist eine Linie MBD (Einfallslot) eingezeichnet, die durch den Mittelpunkt M der Riemenscheibe 12 verläuft. Der Punkt B ist der Mittelpunkt, der vom Sender 15 abgegebenen Schallwellen auf der Oberfläche 17 der Riemenscheibe 12. Eine gedachte Mittellinie AB der vom Sender 15 abgegebenen Schallwellen und eine gedachte Mittel linie BC der vom Empfänger 16 detektierten Schallwellen ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Oberfläche 17 der Riemenscheibe 12 besteht aus einem die Schallwellen reflektierten Material, bzw. weist eine dünne Beschichtung aus diesem Material auf. Der Sender 15 und der Empfänger 16 sind so am Träger 14 angeordnet, daß der Einfallswin kel ABD gleich dem Ausfallswinkel DBC der Schallwellen ist. Eine eingezeichnete Linie EBF ist die Tangente an die Riemenscheibe 12 am Punkt B bzw. eine Senkrechte zur Linie MBD durch den Punkt B.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 beruht das Meßprinzip auf der Refle xion der vom Sender 15 abgegebenen Schallwellen. Läuft der Keilrip penriemen 13 um, so treten bei unbeschädigtem Zustand des Keilrip penriemens 13 die Schallwellen bei einheitlichem Widerstand durch den Keilrippenriemen 13 hindurch und werden über die gesamte Wellen front einheitlich an der metallischen Oberfläche 17 der Riemenschei be 12 reflektiert. Das bedeutet, daß die Schallwellen am Empfänger 16 mit einer einheitlichen Wellenlänge auftreffen. Der Empfänger 16 wertet somit das Ultraschallecho aus.

Bei Alterung des Keilrippenriemens bzw. dessen mechanischer Beschä digung bröckeln aus dem Keilrippenriemen 13 Teile heraus, die durch die Drehbewegung weggeschleudert werden. Dadurch werden im Bereich der Beschädigung bei Vorbeilauf des Keilrippenriemens 13 am Sender 15 und am Empfänger 16 das Reflexionsverhalten der abgegebenen Schallwellen verändert. Im Bereich der Beschädigung ändert sich der Wellenwiderstand gegenüber dem unverletzten Bereich des Keilriemens. Dadurch weist die reflektierte Welle eine Phasenverschiebung auf, die am Empfänger 15 bestimmt wird und somit Rückschlüsse auf den Zu stand des Keilrippenriemens 13 zuläßt.

Der Meßeffekt am Empfänger 16 kann aber auch über das in Fig. 3 dargestellte unterschiedliche Laufzeitverhalten der Wellenfront der Schallwellen erklärt werden. Bei unbeschädigten Keilrippenriemen weisen die in gedachte Teilstrahlen 20 bis 22 aufgeteilte Wellen front gleiche Laufzeit zwischen Sender 15 und Empfänger 16 auf. Hat der Keilrippenriemen 13 eine Beschädigung 23, so ist die Laufzeit der Teilstrahlen verschieden. Abhängig von dem verwendeten Material des Keilriemens und dem diesen umgebenden Mediums z.B. Luft, weicht die Laufzeit des die Beschädigung abtastenden Teilstrahls von den übrigen Teilstrahlen ab. Am Empfänger 16 wird somit ein bestimmter Anteil der reflektierten Schallwelle mit abweichender Phase detek tiert.

In Fig. 4 ist die Anordnung des Senders 15 a und des Empfängers 16 a für das auf Absorption der Schallwellen beruhende Meßprinzip darge stellt. Hierzu sind der Sensor 15 a und der Empfänger 16 a auf der Linie EBF angeordnet. Diese Anordnung des Senders 15 a und des Emp fängers 16 a ist notwendig, um eine möglichst lange Laufzeit der Schallwellen im Keilrippenriemen 13 zu ermöglichen. Wenn sich eine Schallwelle im Keilrippenriemen 13 ausbreitet, so nimmt ihre Inten sität längs des Wegs mehr oder weniger stark ab. Diese Intensitäts abnahme während der Laufzeit ist vom Material des durchstrahlten Mediums abhängig. Weist nun der Keilrippenriemen eine Beschädigung auf, so ändert sich die Absorption, d.h. die Intensitätsabnahme. Dies ist bedingt durch das unterschiedliche Absorptionsverhalten der sich in den Fehlstellen des Keilriemens befindenden Luft und dem Ma terial des Keilriemens. Der Empfänger 16 a detektiert eine vom vor bestimmten Normalwert abweichende Intensität der Schallwellen.

Der Empfänger 16 ist, in der Zeichnung nicht näher dargestellt, in herkömmlich bekannter Weise mit einer elektronischen Auswerteschal tung verbunden. Die Auswerteschaltung kann dabei eine hochfrequenz versorgte Brückenschaltung sein. In der Auswerteschaltung wird ein bestimmter Schwellwert vorgegeben, ab dem der Keilrippenriemen in den kritischen Bereich eines Risses gelangt, d.h. ab wann der Keil rippenriemen 13 ausgetauscht werden muß, um einen Bruch und somit Schäden am Kraftfahrzeug zu verhindern. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Erreichen dieses Schwellwertes eine optische oder akustische Signaleinrichtung im Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs dem Fahrer den bevorstehenden Bruch anzeigt und ihn so warnt.

Statt Schallwellen ist es auch möglich, infrarote oder radiome trische Strahlen oder Ionenstrahlen zu verwenden. Die oben beschrie benen Meßverfahren sind dann auf die jetzt herrschenden Frequenzen abzustimmen. Ausgetauscht werden müssen hierzu jeweils die Sender und die Empfänger.

Claims

1. Warneinrichtung zur Erkennung von Schäden an sich bewegenden Tei len (13), dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Teil (13) an min destens einem unter einem bestimmten Winkel zum bewegten Teil (13) angeordneten Sender (15) und an mindestens einem unter einem be stimmten Winkel zum bewegten Teil (13) angeordneten Empfänger (16) vorbeibewegt wird, und daß der Sender (15) Schallwellen aussendet und am Empfänger (16) aufgrund mindestens teilweiser Veränderung dieser Schallwellen am Empfänger (16) ein Meßsignal erzeugt wird.

2. Warneinrichtung zur Erkennung von Schäden an sich bewegenden Tei len (13), dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Teil (13) an min destens einem unter einem bestimmten Winkel zum bewegten Teil (13) angeordneten Sender (15) und an mindestens einem unter einem be stimmten Winkel zum bewegten Teil (13) angeordneten Empfänger (16) vorbeibewegt wird, und daß der Sender (15) im nicht sichtbaren Be reich liegende Strahlung aussendet und am Empfänger aufgrund minde stens teilweiser Veränderung der Strahlung am Empfänger (16) ein Meßsignal erzeugt wird.

3. Warneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwellen im Ultraschallbereich liegen.

4. Warneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung im infraroten Bereich liegt.

5. Warneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung eine radiometrische Strahlung ist.

6. Warneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung eine Ionenstrahlung ist.

7. Warneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sender (15) und der Empfänger (16) unter dem gleichen Winkel zum Einfallslot (MBD) der Schallwellen bzw. der Strahlung angeordnet sind und das Meßprinzip auf der Reflexion der Schallwellen bzw. der Strahlung beruht.

8. Warneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sender (15) und der Empfänger (16) unter dem gleichen Winkel zum Einfallslot (MBD) der Schallwellen bzw. der Strahlung angeordnet sind und das Meßprinzip auf der unterschied lichen Laufzeit der Schallwellen bzw. der Strahlen in den Bereichen mit und ohne Fehlstellen des bewegten Teils (13) beruht.

9. Warneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sender (15 a) und der Empfänger (16 a) in der Ebene der Tangente an das bewegte Teil (13) angeordnet sind und das Meß prinzip auf der Absorption der Schallwellen bzw. der Strahlen beruht.

10. Warneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das Meßsignal einer elektronischen Auswerteschal tung zugeführt wird.

11. Warneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine hochfrequenzversorgte Brückenschaltung ist.

12. Warneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das bewegte Teil ein Keilrippenriemen oder Keil riemen (13) des Generators eines Kraftfahrzeugs ist.

13. Warneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einem vorgegebenen Schwellwert das Meßsignal eine optische oder akustische Einrichtung betätigt.