WO2018206660A1 - Transmission belt for transmitting torques from a driving belt pulley to an output belt pulley - Google Patents

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WO2018206660A1
WO2018206660A1 PCT/EP2018/062037 EP2018062037W WO2018206660A1 WO 2018206660 A1 WO2018206660 A1 WO 2018206660A1 EP 2018062037 W EP2018062037 W EP 2018062037W WO 2018206660 A1 WO2018206660 A1 WO 2018206660A1
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drive belt
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electrical resistance
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Stefan KEIL-KOPP
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • G01L5/101—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means using sensors inserted into the flexible member
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Definitions

  • the invention relates to a drive belt for the transmission of torque from a drive pulley to a driven pulley.
  • the drive belt may be a flat, wedge, round belt or timing belt (timing belt).
  • timing belt timing belt
  • the pretension and / or the elongation of a drive belt can be indirectly determined.
  • Belt transmissions can be used to transmit forces and torques.
  • An elastic, bendable belt contained therein surrounds at least two pulleys and transmits the circumferential force as a tensile force from a drive shaft to an output shaft (traction mechanism).
  • the belts used differ in shape and design depending on the field of application. In the case of the aforementioned belts, the force is transmitted between the belt and the disk by means of friction. The required contact force must be achieved by a sufficiently high pretensioning of the belt. be enough. In this type of power transmission, a permanent slip occurs.
  • Another type of belt are the so-called toothed or synchronous belts. These transfer the circumferential force positively (without slippage) by means of corresponding toothed pulleys and a correspondingly complementarily contoured surface on the respective belt.
  • the determination of the preload force can be done with current methods only at a standstill. For a regular check, the service life of the respective drive is affected. Exact maintenance or testing intervals and thus fixed times for a check are not available, as manufacturers usually describe their belts as maintenance-free. Problems usually manifest themselves through malfunctions and associated downtime. Systems that allow a measurement of belt length during operation are not known.
  • Belt pretensioning is often adjusted by changing the center distance of the pulleys.
  • the preload force can be determined quite reliably by measuring the natural frequency of the strand with the aid of a vibration meter. The measurement of Center distance between the pulleys represents a rather inaccurate determination of the preload force.
  • the setting is usually made according to feel as the existing measuring methods are not possible or too inaccurate. For more information see.
  • Another possible indirect determination of the preload force can be done by determining the indentation depth on the tensioned strand.
  • belts are often stretched over an external, usually spring-loaded clamping or damping element in the slack side.
  • the spring contained therein can compensate for the setting behavior of the belt and maintain the bias.
  • the use of a mass or spring-loaded clamping shaft is also possible.
  • a toothed belt has an electrically conductive material strip with constant electrical resistance in the longitudinal direction.
  • the strip is made of plastic base material in which carbon nanotubes (CNTs) are integrated to make it electrically conductive.
  • CNTs carbon nanotubes
  • To determine the length of the material strip it is scanned in at least two places. This can be achieved for example with sliding contacts, which are arranged on the inside of the belt. Disadvantages resulting from this are the wear of the material by the sliding contacts for the measurement in the moved state. Furthermore, contact resistances between the sliding contact and the conductive strip occur, which can falsify the measurement result.
  • the electrically conductive strip is not in the bend-neutral fiber of the belt, causing permanent stretching and compression of the belt.
  • the drive belt according to the invention for the transmission of torque from a drive pulley to a driven pulley at least one wire or at least one band over at least the entire length of the drive belt is embedded in the matrix material of the drive belt.
  • the at least one wire or the at least one band is formed from a superelastic metal.
  • a device for determining the electrical resistance over a predetermined path length along the at least one wire or tape is present. The path length should be determined by the distance between at least two electrical contact points at which the electrical resistance is determined directly or with the aid of the measured electrical voltage and / or the electric current flowing between the electrical contact points.
  • the super-elastic metal used should be elastically deformable by the tensile force during operation and can stretch in length. There should be no plastic deformation during loading during operation of the drive belt. At least the plastic deformation in the longitudinal direction should be less than 1%, preferably less than 0.5% and particularly preferably less than 0.05%, due to the tensile forces acting during operation, which relates to the expansion between the electrical contact points where the measurement can be performed.
  • the superelastic metal forming the wire or ribbon should have an modulus of elasticity of at least 30.5 GPa to 46.8 GPa.
  • the superelastic metal may be a shape memory alloy (SMA), also referred to as a pseudoelastic shape memory alloy for large elastic strains. With that you can Elastic strains of up to 8% of a wire or strip can be approved or achieved with a long service life with a maximum of 3% bending cycles.
  • the shape memory alloy may advantageously be a nickel-titanium alloy. Nickel should have a maximum content of 60% by mass and a minimum of 40% by mass of titanium. It is also possible to contain further alloying elements with a proportion of 1.5% by mass to 7.5% by mass. These may be in particular iron or copper. It can also contain trace elements with a proportion of not more than 0.05% by mass. Trace elements can be oxygen, nitrogen and / or carbon.
  • Suitable shape memory alloys are described, for example, by M. Es-Souni, H. Fischer-Brandies, N. Kock, 0. Bock, K. Raetzke in "Chemical Composition, Transformation Behavior and Mechanical Bend Properties of Selected Orthodontic Arches of NiTi Shape Memory Alloys"; Inf Orthod Kieferorthop 2001; 33 (1); pp. 87-106; Stuttgart New York: Georg Thieme Publisher known from Table 2.
  • an alloy having the composition nickel: 58.40 ⁇ 0.05 mass% and titanium: 41.60 ⁇ 0.05 mass% is particularly suitable.
  • the means for determining the electrical resistance should be integrated into the matrix material of the drive belt.
  • a device for wireless energy and data transmission should be present, which may also be part of the device for determining the electrical resistance.
  • At least one electrical coil, dipole or antenna adapted to transmit and / or receive data may be present on the wireless power and data transmission device.
  • Energy transfer can be done inductively or capacitively, as is also the case for example in the known RFID technology.
  • the transferable power can be higher than is the case with RFID technology.
  • the means for determining the electrical resistance may be formed as one or more electronic circuit (s).
  • a device for wireless data transmission may be part of the electronic circuit or as a separate electronic circuit which is connected to the electronic circuit for determining the electrical resistance.
  • the electrical resistance can be permanently determined. But it is also possible to do this at certain intervals. In the latter case, the determination of the electrical resistance can be initiated after a predetermined operating time or a predetermined number of revolutions of the pulleys and then carried out over a sufficiently long period until a sufficiently accurate statement about the respective bias of the drive belt or the elongation of the at least a wire or band can be hit as a result of fatigue.
  • wirelessly transmitted control commands can be transmitted to the device for determining the electrical resistance of an externally arranged electronic control unit, which can then be activated.
  • an evaluation of the wirelessly transmitted measuring signals of the device for determining the electrical resistance and / or measuring signals of other sensors can also be carried out.
  • these may be, for example, measurement signals of a temperature sensor with which the temperature dependence of the electrical resistance can be taken into account.
  • the transmission of electrical energy to the device for determining the electrical resistance and / or the device for wireless data transmission, an energy storage element and possibly at least one further sensor, can with at least one at a distance to the two
  • Pulleys rotating drive belt arranged permanent, electric romagneten or an electrical coil can be achieved.
  • a corresponding coil or antenna should be embedded in the matrix material of the drive belt. It can be part of the device for determining the electrical resistance and / or the device for wireless data transmission.
  • At least two of the windings should be electrically conductively connected to each other.
  • the electrically conductive connection may preferably have been formed at electrical contact points which are used for the determination of the electrical resistance.
  • a wire is inserted into a plurality of usually juxtaposed windings or windings, so that the windings / windings are guided several times around the drive and the driven pulley within the matrix material of the respective drive belt. It can be electrically conductively connected to each other two windings arranged directly adjacent to each other or even with more than two windings, the windings arranged outside or all windings. At least one of the windings can also be designed for coupling or transmission of electrical energy and thus used.
  • the at least one wire or the at least one band should be arranged in the neutral bending line of the drive belt. Of course, this also applies to several juxtaposed wires or bands.
  • an electric energy storage element may be present or connected thereto.
  • At least one sensor which is designed, for example, to determine angular and linear accelerations, magnetic flux densities, electrical capacitances and inductances, and also a pressure
  • a temperature sensor connected to an electronic circuit or be part of the device for determining the electrical resistance
  • the wires or strips used in accordance with the invention have a high yield strength in comparison with other metallic materials and are therefore elastic by several percent and at least virtually non-plastically deformable.
  • the elongation leads to a detectable electrical resistance change over a certain predetermined length of the wire or strip. Due to the elongation of the respective wire or band, the electrical resistance increases. These changes can occur proportionally and even directly proportional to one another, so that the evaluation can be carried out in a correspondingly simplified manner.
  • Cord ropes integrated. These serve as actually force-transmitting elements and usually consist of steel cables, strands, glass or carbon fibers. These tensile or Cordstrzane are usually embedded in the matrix material. They should be embedded in such a way that no electrically conductive connection to a wire or ribbon occurs or can occur.
  • the matrix material is typically formed of an elastomer and often in addition to a tissue therein for reinforcement.
  • At least one wire or band of super-elastic metal should be integrated into the elastomeric matrix material of the respective drive belt.
  • the bending-neutral fiber or the neutral bending radius of the respective wire or the belt is not or only slightly stretched during operation of the belt under normal conditions. If a change in length of the drive belt and thereby also of the wire / wires or the / tape / bands by the permanent load, there is a simultaneous elongation of the respective wire or tape and thus to a change in electrical resistance, which is proportional to the change in length is.
  • At least two existing measuring points are provided at those the respective wire or band can be electrically contacted.
  • the electrical contact points acting as measuring points can be arranged at a specific distance from one another, which can be, for example, in the range of a few millimeters (about 10 mm) to a few centimeters (about 100 mm).
  • the electronics required for the evaluation of the particular electrical resistance can be dimensioned so small that they can be integrated in the drive belt in the drive belt. Through a radio interface, the electrical resistance change can be transmitted wirelessly to an external receiver, which may be part of an electronic control and / or evaluation. Sliding contacts and electrical contact resistance can be avoided.
  • the energy supply for the integrated electronic circuit can be made by inductive or capacitive power transmission or provided by means of a battery or a rechargeable battery as an energy storage element for longer periods of the device for determining the electrical resistance and / or the device for wireless data transmission. An accumulator can thus act as an energy store for inductive or capacitive contactless transmitted electrical energy.
  • the integration of the electronics can take place during or after the production of the drive belt.
  • the electronics required for this purpose could be electrically contacted and molded or vulcanized into the elastomer (for example a plastic).
  • An integration at the respective junction of the drive belt ends is also conceivable.
  • circuit board as an example of a support of an electrical resistance determination device and / or wireless data transmission device could be additionally fixed with an adhesive.
  • the measured values can also be used to adaptively bias the belt according to the load and to always operate it with optimum preload.
  • a controlled adjustment of the belt pretension can be achieved by means of the determined change in length of the wire (s) or belt (s) by correspondingly influencing a suitable tensioning device so that a desired tension can be transmitted between the belt pulleys.
  • Drive belts according to the invention can be used in mechanical and plant engineering. Conveyor belts could also be equipped with such a system. Furthermore, so trained belt drives in the automotive industry can be used in engine construction.
  • Figure 1 is a perspective view of an example of a drive belt according to the invention.
  • Figure 2 is a partial sectional view of an example of an inventive
  • the drive belt 1 shown in Figure 1 is designed as a toothed belt with a profiled tooth tissue 4. It consists of an elastomeric body 6 with a back fabric 6. In the neutral fiber or the neutral bending radius in this example, eight tensile cords 2 in the matrix material of
  • Elastomer body 6 parallel to and embedded next to each other, as is known in the drive belt itself.
  • a wire 8 is embedded in the matrix material of the elastomer body 5. It runs, like the tension cords 2 over the entire length of the drive belt 1 and is a completely closed ring.
  • the wire 3 is made of a shape memory alloy having the composition Nickel 58.40 ⁇ 0.05 mass% and titanium: 41.60 ⁇ 0.05 mass% and has a diameter of 0.1 mm.
  • FIG. 2 shows how a device 7 for determining the electrical resistance can be embedded in the elastomer body 5 and / or the back fabric 6 and arranged in a region of the wire 3.
  • an integrated circuit 7a is located on a circuit board with which the electrical resistance of the wire 3 between two electrical contact points 8 can be determined.
  • the electrical contact points 8 are arranged in this example at a distance of 100 mm from each other and electrically connected to the integrated electronic circuit 7a.
  • a device 7b for wireless data transmission is available.
  • This may be a radio or in particular an RFID module in conventional form.
  • measuring signals can be transmitted to and, as in the general part, an electronic control unit arranged externally at a distance from the mounted drive belt 1 the description already explained processed and possibly used for a regulation of the bias of the drive belt 1.
  • the device 7b can also receive data, so that influencing the device 7a is possible.
  • a sequential actuation of the device 7a for determining the electrical resistance can take place, so that a determination of the electrical resistance of the wire 3 between the electrical connection points 9 takes place only at certain time intervals or in dependence on events, which leads to an energy saving.

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Abstract

In a transmission belt according to the invention for transmitting torques from a driving belt pulley to an output belt pulley, at least one wire (3) or at least one belt is embedded into the matrix material (4, 6) of the transmission belt (1) over at least the entire length of the transmission belt (1). The wire or the belt is made of a superelastic metal. Furthermore, a device (7) is provided for determining the electric resistance over a specified path length along the at least one wire (3) or belt.

Description

Treibriemen für die Übertragung von Drehmomenten von einer Transmission belt for the transmission of torque from one
Antriebsriemenscheibe zu einer Abtriebsriemenscheibe Drive pulley to a driven pulley
Die Erfindung betrifft einen Treibriemen für die Übertragung von Drehmomenten von einer Antriebsriemenscheibe zu einer Abtriebsriemenscheibe. Bei dem Treibriemen kann es sich um einen Flach-, Keil-, Rundriemen oder Synchronriemen (Zahnriemen) handeln). Dabei kann/können die Vorspannung und/oder die Dehnung eines Treibriemens indirekt bestimmt werden. The invention relates to a drive belt for the transmission of torque from a drive pulley to a driven pulley. The drive belt may be a flat, wedge, round belt or timing belt (timing belt). In this case, the pretension and / or the elongation of a drive belt can be indirectly determined.
Zur Übertragung von Kräften und Drehmomenten können Riemengetriebe eingesetzt werden. Ein darin enthaltener elastischer, biegeweicher Riemen umgibt mindestens zwei Riemenscheiben und überträgt die Umfangskraft als Zugkraft von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle (Zugmittelgetriebe). Die eingesetzten Riemen unterscheiden sich dabei in Form und Aufbau je nach Anwendungsgebiet. Bei den genannten Riemen wird die Kraft zwischen Riemen und Scheibe mittels Reibung übertragen. Die dafür erforderliche Anpresskraft muss durch eine ausreichend hohe Vorspannung des Riemens er- reicht werden. Bei dieser Art der Kraftübertragung tritt ein Dauerschlupf auf. Eine weitere Riemenart sind die sogenannten Zahn- oder Synchronriemen. Diese Übertragen die Umfangskraft formschlüssig (ohne Schlupf) mittels entsprechend gezahnten Riemenscheiben und einer entsprechend komplementär konturierten Oberfläche am jeweiligen Riemen. Belt transmissions can be used to transmit forces and torques. An elastic, bendable belt contained therein surrounds at least two pulleys and transmits the circumferential force as a tensile force from a drive shaft to an output shaft (traction mechanism). The belts used differ in shape and design depending on the field of application. In the case of the aforementioned belts, the force is transmitted between the belt and the disk by means of friction. The required contact force must be achieved by a sufficiently high pretensioning of the belt. be enough. In this type of power transmission, a permanent slip occurs. Another type of belt are the so-called toothed or synchronous belts. These transfer the circumferential force positively (without slippage) by means of corresponding toothed pulleys and a correspondingly complementarily contoured surface on the respective belt.
Durch die dauerhafte Belastung der Riemen tritt über die Lebensdauer eine gewisse Dehnung bzw. Längenzunahme des Riemens auf. Die Vorspannkraft des Riemens sinkt. Dieses Tatsache wirkt sich negativ auf den Schlupf (zu hoch) und somit die Kraftübertragung aus. Bei Zahnriemen kann die Längenänderung weiterhin zu einem fehlerhaften eingreifen der Riemenzähne in die gezahnten Riemenscheiben führen. Ein erhöhter Flankenverschleiß durch zusätzliche Reibkräfte ist die Folge. Erfolgt ein vollständiges Aufklettern der Verzahnung kann es ebenfalls durch Überdehnung zu einem Gewaltbruch eines Zahnriemens kommen. Due to the permanent load on the belt occurs over the life of a certain elongation or increase in length of the belt. The pretensioning force of the belt decreases. This fact has a negative effect on the slip (too high) and thus the power transmission. For timing belts, the change in length can still lead to a faulty engagement of the belt teeth in the toothed pulleys. An increased flank wear due to additional frictional forces is the result. If a complete climbing of the toothing can also occur by overstretching a violent fracture of a toothed belt.
Im Gegensatz zu einer geringen Vorspannung des Riemens kann auch eine zu hohe Vorspannung auftreten. Zu hohe Lagerbelastungen der Wellen und dementsprechend höherer Verschleiß wären die Folgen. Es kommt zu einer Verminderung der übertragbaren Leistung und einem erhöhten Verschleiß derIn contrast to a low bias of the belt can also occur too high a bias. Too high bearing loads of the waves and correspondingly higher wear would be the consequences. There is a reduction in the transferable power and increased wear of the
Riemenzähne bei Synchronriemen. Belt teeth on timing belts.
Die Ermittlung der Vorspannkraft kann mit derzeitigen Methoden nur im Stillstand erfolgen. Für eine regelmäßige Überprüfung fallen Standzeiten des je- weiligen Antriebs an. Genaue Wartungs- oder Prüf Intervalle und somit festgelegte Zeitpunkte für eine Überprüfung sind nicht vorhanden, da Hersteller in der Regel ihre Riemen als wartungsfrei bezeichnen. Probleme äußern sich somit meist erst durch Funktionsstörungen und damit verbundene Ausfallzeiten. Systeme die eine Messung der Riemenlänge im Betrieb ermöglichen sind nicht bekannt. The determination of the preload force can be done with current methods only at a standstill. For a regular check, the service life of the respective drive is affected. Exact maintenance or testing intervals and thus fixed times for a check are not available, as manufacturers usually describe their belts as maintenance-free. Problems usually manifest themselves through malfunctions and associated downtime. Systems that allow a measurement of belt length during operation are not known.
Die Einstellung der Riemenvorspannung erfolgt häufig über eine Veränderung des Achsabstandes der Riemenscheiben. In der Antriebstechnik kann bei relativ geringen Trumlängen (Länge Riemen zwischen zwei Riemenscheiben) die Vorspannkraft recht zuverlässig durch Messung der Eigenfrequenz des Trums mit Hilfe eines Schwingungsmessgerätes ermittelt werden. Die Messung des Achsabstandes zwischen den Riemenscheiben stellt eine eher ungenaue Ermittlung der Vorspannkraft dar. Belt pretensioning is often adjusted by changing the center distance of the pulleys. In drive technology, at relatively low run lengths (length of belt between two pulleys), the preload force can be determined quite reliably by measuring the natural frequency of the strand with the aid of a vibration meter. The measurement of Center distance between the pulleys represents a rather inaccurate determination of the preload force.
Bei langen Riemenlängen erfolgt die Einstellung meist nach Gefühl da die vor- handenen Messmethoden nicht möglich bzw. zu ungenau sind. Weitere Informationen siehe. Eine weitere mögliche indirekte Bestimmung der Vorspannkraft kann über die Bestimmung der Eindrücktiefe am gespannten Trum erfolgen. Zur Vermeidung einer zu geringen Vorspannkraft werden Riemen oftmals über ein externes, meist gefedertes Spann- oder Dämpfungselement im Leertrum gespannt. Die darin enthaltene Feder kann das Setzverhalten des Riemens ausgleichen und die Vorspannung aufrechterhalten. Der Einsatz einer masse- oder federbelasteten Spannwelle ist ebenfalls möglich. For long belt lengths, the setting is usually made according to feel as the existing measuring methods are not possible or too inaccurate. For more information see. Another possible indirect determination of the preload force can be done by determining the indentation depth on the tensioned strand. To avoid a too low biasing force belts are often stretched over an external, usually spring-loaded clamping or damping element in the slack side. The spring contained therein can compensate for the setting behavior of the belt and maintain the bias. The use of a mass or spring-loaded clamping shaft is also possible.
DE 10 2007 030 142 B4 beschreibt eine Möglichkeit, bei der ein Zahnriemen in Längsrichtung einen elektrisch leitfähigen Materialstreifen mit konstantem elektrischen Widerstand aufweist. Der Streifen besteht aus Kunststoff- Basismaterial in dem Carbon-Nano-Tubes (CNTs) integriert sind, um diesen elektrisch leitfähig zu machen. Um die Länge des Materialstreifens zu bestimmtem, wird dieser an mindestens zwei Stellen abgetastet. Dies kann z.B. mit Schleifkontakten, die an der Innenseite des Riemens angeordnet sind, erreicht werden. Nachteile die sich daraus ergeben, sind für die Messung im bewegten Zustand die Abnutzung des Materials durch die Schleifkontakte. Weiterhin entstehen Übergangswiderstände zwischen Schleifkontakt und leitfähigem Streifen wodurch das Messergebnis verfälscht werden kann. Zusätzlich liegt der elektrisch leitfähige Streifen nicht in der biegeneutralen Faser des Riemens wodurch eine dauerhafte Dehnung und Stauchung des Riemens auftritt. Eine Beschreibung der elektrischen Eigenschaften nach dauerhafter Belastung ist nicht gegeben. Während der Herstellung des elektrisch leitfähigen Streifens muss sichergestellt werden, dass dieser über die gesamte Länge einen gleichbleibenden Querschnitt und eine homogene Konsistenz an CNTs besitzt, um so einen linear verlaufenden elektrischen Widerstand über die gesamte Länge zu gewährleisten. Eine produktionstechnisch umsetzbare Lö- sung ist daher fragwürdig. Es ist daher Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten für die Bestimmung der Vorspannung eines Treibriemens anzugeben, bei denen die Bestimmung auch während des Betriebes mit ausreichender Genauigkeit erfolgen kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Treibriemen, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Treibriemen für die Übertragung von Drehmomenten von einer Antriebsriemenscheibe zu einer Abtriebsriemenscheibe ist mindestens ein Draht oder mindestens ein Band über mindestens die gesamte Länge des Treibriemens in das Matrixmaterial des Treibriemens eingebettet. Der mindestens eine Draht oder das mindestens eine Band ist dabei aus ei- nem superelastischen Metall gebildet. Außerdem ist eine Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands über eine vorgegebene Weglänge entlang des mindestens einen Drahtes oder Bandes vorhanden. Die Weglänge sollte dabei vom Abstand zwischen mindestens zwei elektrischen Kontaktstellen, an denen der elektrische Widerstand direkt oder mit Hilfe der gemesse- nen elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stromes, der zwischen den elektrischen Kontaktstellen fließt, bestimmt sein. DE 10 2007 030 142 B4 describes a possibility in which a toothed belt has an electrically conductive material strip with constant electrical resistance in the longitudinal direction. The strip is made of plastic base material in which carbon nanotubes (CNTs) are integrated to make it electrically conductive. To determine the length of the material strip, it is scanned in at least two places. This can be achieved for example with sliding contacts, which are arranged on the inside of the belt. Disadvantages resulting from this are the wear of the material by the sliding contacts for the measurement in the moved state. Furthermore, contact resistances between the sliding contact and the conductive strip occur, which can falsify the measurement result. In addition, the electrically conductive strip is not in the bend-neutral fiber of the belt, causing permanent stretching and compression of the belt. A description of the electrical properties after permanent load is not given. During the manufacture of the electrically conductive strip, it must be ensured that it has a uniform cross-section and a homogeneous consistency of CNTs along its entire length, in order to ensure a linear electrical resistance over its entire length. A production-technically feasible solution is therefore questionable. It is therefore an object of the invention to provide possibilities for determining the bias of a drive belt, in which the determination can be made during operation with sufficient accuracy. According to the invention this object is achieved with a drive belt having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features described in the subordinate claims. In the drive belt according to the invention for the transmission of torque from a drive pulley to a driven pulley at least one wire or at least one band over at least the entire length of the drive belt is embedded in the matrix material of the drive belt. The at least one wire or the at least one band is formed from a superelastic metal. In addition, a device for determining the electrical resistance over a predetermined path length along the at least one wire or tape is present. The path length should be determined by the distance between at least two electrical contact points at which the electrical resistance is determined directly or with the aid of the measured electrical voltage and / or the electric current flowing between the electrical contact points.
Das eingesetzte superelastische Metall sollte durch die Zugkraftwirkung während des Betriebes elastisch verformbar sein und sich in seiner Länge dehnen lassen. Es sollte keine plastische Verformung während der Belastung im Betrieb des Treibriemens auftreten. Zumindest sollte die plastische Verformung in Längsrichtung durch die während des Betriebes wirkenden Zugkräfte kleiner als 1 %, bevorzugt kleiner als 0,5 % und besonders bevorzugt kleiner 0,05 % sein, wobei die die Dehnung zwischen den elektrischen Kontaktstellen be- trifft, an denen die Messung durchgeführt werden kann. The super-elastic metal used should be elastically deformable by the tensile force during operation and can stretch in length. There should be no plastic deformation during loading during operation of the drive belt. At least the plastic deformation in the longitudinal direction should be less than 1%, preferably less than 0.5% and particularly preferably less than 0.05%, due to the tensile forces acting during operation, which relates to the expansion between the electrical contact points where the measurement can be performed.
Vorteilhaft sollte das den Draht oder das Band bildende superelastische Metall einen E-Modul von mindestens 30,5 GPa bis 46,8 GPa aufweisen. Das superelastische Metall kann eine Formgedächtnislegierung (FGL) (engl, shape memory alloy (SMA)) sein, die für große elastische Dehnungen auch als pseudoelastische Formgedächtnislegierung bezeichnet werden. Damit können elastische Dehnungen eines Drahtes oder Bandes von bis zu 8 %, bei einer längen Betriebsdauer mit vielen Biegezyklen von maximal 3 % zugelassen bzw. erreicht werden. Die Formgedächtnislegierung kann vorteilhaft eine Nickel- Titanlegierung sein. Dabei sollte Nickel mit einem Anteil von maximal 60 Mas- se-% und minimal 40 Masse-% Titan. Es können auch weitere Legierungselemente mit einem Anteil von 1,5 Masse-% bist 7,5 Masse-% enthalten sein. Dies können insbesondere Eisen oder Kupfer sein. Es können auch Spurenelemente mit einem Anteil von jeweils maximal 0,05 Masse-% enthalten sein. Spurenelemente können dabei Sauerstoff, Stickstoff und/oder Kohlenstoff sein. Advantageously, the superelastic metal forming the wire or ribbon should have an modulus of elasticity of at least 30.5 GPa to 46.8 GPa. The superelastic metal may be a shape memory alloy (SMA), also referred to as a pseudoelastic shape memory alloy for large elastic strains. With that you can Elastic strains of up to 8% of a wire or strip can be approved or achieved with a long service life with a maximum of 3% bending cycles. The shape memory alloy may advantageously be a nickel-titanium alloy. Nickel should have a maximum content of 60% by mass and a minimum of 40% by mass of titanium. It is also possible to contain further alloying elements with a proportion of 1.5% by mass to 7.5% by mass. These may be in particular iron or copper. It can also contain trace elements with a proportion of not more than 0.05% by mass. Trace elements can be oxygen, nitrogen and / or carbon.
Geeignete Formgedächtnislegierungen sind beispielsweise von M. Es-Souni, H. Fischer-Brandies ,N. Kock , 0. Bock, K. Raetzke in„Chemische Zusammensetzung, Umwandlungsverhalten und mechanische Biegeeigenschaften einiger ausgewählter kieferorthopädischer Bögen aus NiTi-Formgedächtnis Legierungen"; Inf Orthod Kieferorthop 2001; 33(1); Seiten 87-106; Stuttgart New York: Georg Thieme Verlag aus Tabelle 2 bekannt. Suitable shape memory alloys are described, for example, by M. Es-Souni, H. Fischer-Brandies, N. Kock, 0. Bock, K. Raetzke in "Chemical Composition, Transformation Behavior and Mechanical Bend Properties of Selected Orthodontic Arches of NiTi Shape Memory Alloys"; Inf Orthod Kieferorthop 2001; 33 (1); pp. 87-106; Stuttgart New York: Georg Thieme Publisher known from Table 2.
Besonders geeignet ist beispielsweise eine Legierung mit der Zusammensetzung Nickel: 58,40 ± 0,05 Masse-% und Titan: 41.60 ± 0,05 Masse-%. For example, an alloy having the composition nickel: 58.40 ± 0.05 mass% and titanium: 41.60 ± 0.05 mass% is particularly suitable.
Besonders vorteilhaft sollte die Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes in das Matrixmaterial des Treibriemens integriert sein. Zusätzlich sollte eine Einrichtung zur drahtlosen Energie- und Datenübertragung vorhanden sein, die auch Bestandteil der Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands sein kann. Particularly advantageously, the means for determining the electrical resistance should be integrated into the matrix material of the drive belt. In addition, a device for wireless energy and data transmission should be present, which may also be part of the device for determining the electrical resistance.
An der Einrichtung zur drahtlosen Energie- und Datenübertragung kann mindestens eine elektrische Spule, ein Dipol oder eine Antenne vorhanden sein, die zum Senden und/oder Empfangen von Daten ausgebildet ist. Die drahtloseAt least one electrical coil, dipole or antenna adapted to transmit and / or receive data may be present on the wireless power and data transmission device. The wireless
Energieübertragung kann induktiv oder kapazitiv erfolgen, wie dies beispielsweise bei der an sich bekannten RFID-Technik auch der Fall ist. Die übertragbare Leistung kann dabei aber höher sein, als dies bei RFID-Technik der Fall ist. Durch Messung der primären elektrischen Spannungen und/oder Ströme kann eine Anpassung/Regelung der Übertragungsfrequenz durch den ruhenden Teil erfolgen und somit ein maximaler Wirkungsgrad bei der Energieübertragung ohne Rückkopplung vom Treibriemen erreicht werden. Energy transfer can be done inductively or capacitively, as is also the case for example in the known RFID technology. However, the transferable power can be higher than is the case with RFID technology. By measuring the primary electrical voltages and / or currents, an adaptation / regulation of the transmission frequency by the stationary part take place and thus a maximum efficiency in the energy transfer without feedback from the drive belt can be achieved.
Die Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands kann als eine oder mehrere elektronische Schaltung(en) ausgebildet sein. Eine Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung kann Bestandteil der elektronischen Schaltung oder auch als gesonderte elektronische Schaltung, die mit der elektronischen Schaltung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands verbunden ist, sein. The means for determining the electrical resistance may be formed as one or more electronic circuit (s). A device for wireless data transmission may be part of the electronic circuit or as a separate electronic circuit which is connected to the electronic circuit for determining the electrical resistance.
Der elektrische Widerstand kann permanent bestimmt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit dies in bestimmten Zeitabständen durchzuführen. Im letztgenannten Fall kann die Bestimmung des elektrischen Widerstands nach einer vorgegebenen Betriebszeit oder einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen einer der Riemenscheiben eingeleitet und dann über einen ausreichend großen Zeitraum durchgeführt werden, bis eine ausreichend genaue Aussage über die jeweilige Vorspannung des Treibriemens bzw. die Dehnung des mindestens einen Drahtes oder Bandes infolge Ermüdung getroffen werden kann. Dazu können von einer extern angeordneten elektronischen Steuereinheit drahtlos übertragene Steuerbefehle an die Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands übermittelt werden, die daraufhin aktiviert werden kann. The electrical resistance can be permanently determined. But it is also possible to do this at certain intervals. In the latter case, the determination of the electrical resistance can be initiated after a predetermined operating time or a predetermined number of revolutions of the pulleys and then carried out over a sufficiently long period until a sufficiently accurate statement about the respective bias of the drive belt or the elongation of the at least a wire or band can be hit as a result of fatigue. For this purpose, wirelessly transmitted control commands can be transmitted to the device for determining the electrical resistance of an externally arranged electronic control unit, which can then be activated.
In einer externen elektronischen Steuereinheit kann auch eine Auswertung der drahtlos übertragenen Messsignale der Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands und/oder von Messsignalen anderer Sensoren durchgeführt werden. Für eine Kompensation der jeweiligen Temperatur können dies beispielsweise Messsignale eines Temperatursensors sein, mit denen die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands berücksichtigt werden kann. In an external electronic control unit, an evaluation of the wirelessly transmitted measuring signals of the device for determining the electrical resistance and / or measuring signals of other sensors can also be carried out. For a compensation of the respective temperature, these may be, for example, measurement signals of a temperature sensor with which the temperature dependence of the electrical resistance can be taken into account.
Die Übertragung elektrischer Energie zur Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands und/oder die Einrichtung zur drahtlosen Datenübermittlung, ein Energiespeicherelement und ggf. mindestens einem weite- ren Sensor, kann mit mindestens einem in einem Abstand zum um die beidenThe transmission of electrical energy to the device for determining the electrical resistance and / or the device for wireless data transmission, an energy storage element and possibly at least one further sensor, can with at least one at a distance to the two
Riemenscheiben rotierenden Treibriemen angeordneten Permanent-, Elekt- romagneten oder einer elektrischen Spule erreicht werden. Dazu sollte eine entsprechende Spule bzw. Antenne in das Matrixmaterial des Treibriemens eingebettet sein. Sie kann Bestandteil der Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands und/oder der Einrichtung zur drahtlosen Datenüber- tragung sein. Pulleys rotating drive belt arranged permanent, electric romagneten or an electrical coil can be achieved. For this purpose, a corresponding coil or antenna should be embedded in the matrix material of the drive belt. It can be part of the device for determining the electrical resistance and / or the device for wireless data transmission.
Bei einem Draht, der mit mehreren Wicklungen über die gesamte Länge des Treibriemens im Matrixmaterial eingebettet und an seinen Stirnseiten nicht miteinander verbunden ist, sollten zumindest zwei der Wicklungen elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Die elektrisch leitende Verbindung kann bevorzugt an elektrischen Kontaktstellen, die für die Bestimmung des elektrischen Widerstands genutzt werden, ausgebildet worden sein. Dabei wird ein Draht in mehreren in der Regel nebeneinander angeordneten Wicklungen oder Windungen eingesetzt, so dass die Wicklungen/Windungen innerhalb des Matrixmaterials des jeweiligen Treibriemens mehrfach um die Antriebsund die Abtriebsscheibe geführt sind. Es können zwei unmittelbar nebeneinander angeordnete Wicklungen oder auch bei mehr als zwei Wicklungen, die jeweils außen angeordneten Wicklungen oder alle Wicklungen elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Mindestens eine der Wicklungen kann auch zur Einkopplung oder Übertragung elektrischer Energie ausgebildet sein und so genutzt werden. Durch gleichzeitige Messung der primären elektrischen Ströme und Spannungen, die in der sekundären, im Treibriemen befindlichen Wicklung, induziert werden, kann auf den Widerstand und somit die Dehnung geschlossen werden. In a wire that is embedded with multiple windings over the entire length of the drive belt in the matrix material and not connected to one another at its end faces, at least two of the windings should be electrically conductively connected to each other. The electrically conductive connection may preferably have been formed at electrical contact points which are used for the determination of the electrical resistance. In this case, a wire is inserted into a plurality of usually juxtaposed windings or windings, so that the windings / windings are guided several times around the drive and the driven pulley within the matrix material of the respective drive belt. It can be electrically conductively connected to each other two windings arranged directly adjacent to each other or even with more than two windings, the windings arranged outside or all windings. At least one of the windings can also be designed for coupling or transmission of electrical energy and thus used. By simultaneously measuring the primary electric currents and voltages induced in the secondary winding in the drive belt, one can conclude on the resistance and thus the elongation.
Der mindestens eine Draht oder das mindestens eine Band sollten in der neutralen Biegelinie des Treibriemens angeordnet sein. Dies trifft natürlich auch auf mehrere nebeneinander angeordnete Drähte oder Bänder zu. The at least one wire or the at least one band should be arranged in the neutral bending line of the drive belt. Of course, this also applies to several juxtaposed wires or bands.
An der Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands kann ein Elektroenergiespeicherelement vorhanden oder daran angeschlossen sein. At the means for determining the electrical resistance, an electric energy storage element may be present or connected thereto.
Neben mindestens einem Sensor, der beispielsweise dazu ausgebildet ist, Winkel- und Linearbeschleunigungen, magnetische Flussdichten, elektrische Kapazitäten und Induktivitäten sowie einen Druck zu bestimmen, kann bevor- zugt auch ein Temperatursensor an eine elektronische Schaltung angeschlossen oder Bestandteil der Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands sein. In addition to at least one sensor which is designed, for example, to determine angular and linear accelerations, magnetic flux densities, electrical capacitances and inductances, and also a pressure, it is possible to provide zugt also a temperature sensor connected to an electronic circuit or be part of the device for determining the electrical resistance.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Drähte oder Bänder weisen im Vergleich zu anderen metallischen Werkstoffen eine hohe Streckgrenze auf und sind daher um mehrere Prozent elastisch und zumindest nahezu nicht plastisch verformbar. Die Dehnung führt zu einer detektierbaren elektrischen Widerstandsänderung über eine bestimmte vorgegebene Länge des Drahtes bzw. Bandes. Durch die Dehnung des jeweiligen Drahtes oder Bandes erhöht sich der elektrische Widerstand. Diese Änderungen können proportional und sogar direktproportional zueinander auftreten, so dass die Auswertung entsprechend vereinfacht erfolgen kann. The wires or strips used in accordance with the invention have a high yield strength in comparison with other metallic materials and are therefore elastic by several percent and at least virtually non-plastically deformable. The elongation leads to a detectable electrical resistance change over a certain predetermined length of the wire or strip. Due to the elongation of the respective wire or band, the electrical resistance increases. These changes can occur proportionally and even directly proportional to one another, so that the evaluation can be carried out in a correspondingly simplified manner.
In den Riemen sind standardmäßig in der Regel mehrere Zug- oder In the belts are usually by default several train or
Cordstränge integriert. Diese dienen als eigentlich kraftübertragende Elemente und bestehen meistens aus Stahlseilen, -litzen, Glas- oder Carbonfasern. Diese Zug- oder Cordstränge sind in der Regel auch in das Matrixmaterial eingebettet. Sie sollten so eingebettet sein, dass keine elektrisch leitende Verbindung zu einem Draht oder Band auftritt bzw. auftreten kann. Das Matrixmaterial wird in der Regel aus einem Elastomer und häufig zusätzlich einem darin zur Verstärkung vorhandenen Gewebe gebildet. Cord ropes integrated. These serve as actually force-transmitting elements and usually consist of steel cables, strands, glass or carbon fibers. These tensile or Cordstränge are usually embedded in the matrix material. They should be embedded in such a way that no electrically conductive connection to a wire or ribbon occurs or can occur. The matrix material is typically formed of an elastomer and often in addition to a tissue therein for reinforcement.
Anstelle eines oder mehrerer dieser Stränge soll mindestens ein Draht oder Band aus superelastischem Metall in den elastomeren Matrixwerkstoff des jeweiligen Treibriemens integriert werden. Durch die Positionierung in der biegeneutralen Faser bzw. dem neutralen Biegeradius wird der jeweilige Draht oder das Band während des Betriebs des Riemens unter Normalzuständen nicht oder nur geringfügig gedehnt. Erfolgt eine Längenänderung des Treibriemens und dadurch auch des/der Drahtes/Drähte oder des/der Bandes/Bänder durch die dauerhafte Belastung, kommt es zu einer gleichzeitigen Dehnung des jeweiligen Drahtes oder Bandes und somit zu einer Änderung des elektrischen Widerstands, die proportional zur Längenänderung ist. Instead of one or more of these strands, at least one wire or band of super-elastic metal should be integrated into the elastomeric matrix material of the respective drive belt. By positioning in the bending-neutral fiber or the neutral bending radius of the respective wire or the belt is not or only slightly stretched during operation of the belt under normal conditions. If a change in length of the drive belt and thereby also of the wire / wires or the / tape / bands by the permanent load, there is a simultaneous elongation of the respective wire or tape and thus to a change in electrical resistance, which is proportional to the change in length is.
Um die elektrische Widerstandänderung des Drahtes oder Bandes zu bestimmen, werden mindestens zwei vorhandene Messstellen vorgesehen an denen der jeweilige Draht oder das jeweilige Band elektrisch kontaktiert werden kann. Die als Messstellen fungierenden elektrischen Kontaktstellen können in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sein, der beispielsweise im Bereich weniger Millimeter (ca. 10 mm) bis zu einigen Zentimetern (ca. 100 mm) liegen kann. In order to determine the electrical resistance change of the wire or strip, at least two existing measuring points are provided at those the respective wire or band can be electrically contacted. The electrical contact points acting as measuring points can be arranged at a specific distance from one another, which can be, for example, in the range of a few millimeters (about 10 mm) to a few centimeters (about 100 mm).
Die zur Auswertung des jeweiligen bestimmten elektrischen Widerstandes nötige Elektronik kann so klein dimensioniert werden, dass diese bei der Treibriemenherstellung mit in den Treibriemen integriert werden kann. Durch eine Funkschnittstelle kann die elektrische Widerstandsänderung drahtlos an einen externen Empfänger, der Bestandteil einer elektronischen Steuer- und/oder Auswerteeinheit sein kann, übermittelt werden. Schleifkontakte und elektrische Übergangswiderstände können dadurch vermieden werden. Die Energiebereitstellung für die integrierte elektronische Schaltung kann durch induktive oder kapazitive Leistungsübertragung erfolgen oder mit Hilfe einer Batterie bzw. eines Akkumulators als Energiespeicherelements für größere Zeiträume der Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands und/oder der Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung zur Verfügung gestellt werden. Ein Akkumulator kann so als Energiespeicher für induktiv oder kapazitiv berührungslos übertragene elektrische Energie fungieren. The electronics required for the evaluation of the particular electrical resistance can be dimensioned so small that they can be integrated in the drive belt in the drive belt. Through a radio interface, the electrical resistance change can be transmitted wirelessly to an external receiver, which may be part of an electronic control and / or evaluation. Sliding contacts and electrical contact resistance can be avoided. The energy supply for the integrated electronic circuit can be made by inductive or capacitive power transmission or provided by means of a battery or a rechargeable battery as an energy storage element for longer periods of the device for determining the electrical resistance and / or the device for wireless data transmission. An accumulator can thus act as an energy store for inductive or capacitive contactless transmitted electrical energy.
Die Integration der Elektronik kann während oder nach der Herstellung des Treibriemens erfolgen. Während der Herstellung könnte die dafür nötige Elektronik elektrisch kontaktiert und mit in den Elastomer (z.B. einen Kunst- stoff) eingegossen bzw. einvulkanisiert werden. Eine Integration an der jeweiligen Verbindungsstelle der Treibriemenenden ist ebenfalls denkbar. The integration of the electronics can take place during or after the production of the drive belt. During manufacture, the electronics required for this purpose could be electrically contacted and molded or vulcanized into the elastomer (for example a plastic). An integration at the respective junction of the drive belt ends is also conceivable.
Nach der Herstellung wäre eine elektrische Kontaktierung des jeweiligen Drahtes oder Bandes mit Hilfe von Schneidkontakten möglich. Die Leiterplatte als ein Beispiel für einen Träger einer Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands und/oder der Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung könnte mit einem Kleber zusätzlich fixiert werden. After production, electrical contacting of the respective wire or strip would be possible with the aid of cutting contacts. The circuit board as an example of a support of an electrical resistance determination device and / or wireless data transmission device could be additionally fixed with an adhesive.
Riemenhersteller bezeichnen ihre Riemen in der Regel als„wartungsfrei". Im Betrieb tritt ein Kriechen und damit ein Nachlassen der Vorspannung ein. Für einen optimalen Betrieb ist ein Nachspannen somit erforderlich. Der Zeitpunkt ist dabei völlig unklar. Probleme äußern sich meistens erst nur als Funktionsstörungen. Mit Nutzung der Erfindung kann anhand der elektrischen Widerstandsänderung auf den Verschleiß bzw. die Längenänderung geschlossen werden. Bei in den Treibriemen integrierter elektronischer Auswerte- und Datenübertragungstechnik kann eine dauerhafte Überprüfung auch während des Betriebs bei einer Kraft- und Momentenübertragung mit dem jeweiligen Treibriemen stattfinden. Somit fallen bei der Messung der Länge/Vorspannung keine Ausfallzeiten und ein Montageaufwand an. Belt manufacturers usually refer to their belts as "maintenance-free." During operation, creep occurs and the preload eases an optimal operation is a retightening thus required. The timing is completely unclear. Problems usually only manifest themselves as malfunctions. With use of the invention can be concluded on the basis of the electrical resistance change on the wear or the change in length. When integrated in the drive belt electronic evaluation and data transmission technology, a permanent check can also take place during operation in a power and torque transmission with the respective drive belt. Thus fall in the measurement of the length / bias no downtime and installation costs.
Gleichzeitig ist dadurch eine frühzeitige Ermüdungserkennung möglich, um so einen Ausfall des Riemens zu vermeiden. Die Messwerte können ebenfalls dazu genutzt werden, um den Treibriemen je nach Belastung adaptiv vorzuspannen und diesen immer mit optimaler Vorspannung zu betreiben. Es kann so eine geregelte Einstellung der Riemenvorspannung mit Hilfe der bestimmten Längenänderung des/der Drahtes/Drähte oder Bandes/Bänder erreicht werden, indem eine geeignete Spanneinrichtung dementsprechend so beein- flusst wird, dass eine gewünschte Zugkraft zwischen den Riemenscheiben übertragen werden kann. At the same time an early fatigue detection is possible, so as to avoid a failure of the belt. The measured values can also be used to adaptively bias the belt according to the load and to always operate it with optimum preload. Thus, a controlled adjustment of the belt pretension can be achieved by means of the determined change in length of the wire (s) or belt (s) by correspondingly influencing a suitable tensioning device so that a desired tension can be transmitted between the belt pulleys.
Wird die Elektronik für die Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes und/oder der Einrichtung zur drahtlosen Datenübermittlung klein genug gegenüber der Treibriemengröße ausgelegt, ist ein vollständiges problemloses und störungsfreies umlaufen des Treibriemens weiterhin gewährleistet. If the electronics for the means for determining the electrical resistance and / or the device for wireless data transmission designed small enough compared to the size of the drive belt, a complete trouble-free and trouble-free circulation of the drive belt is still guaranteed.
Erfindungsgemäße Treibriemen können im Maschinen- und Anlagenbau ein- gesetzt werden. Förder- bzw. Transportbänder könnten ebenfalls mit einem solchem System ausgestattet werden. Weiterhin können so ausgebildete Riemenantriebe in der Automobilindustrie beim Motorenbau genutzt werden. Drive belts according to the invention can be used in mechanical and plant engineering. Conveyor belts could also be equipped with such a system. Furthermore, so trained belt drives in the automotive industry can be used in engine construction.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigen: Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Treibriemens und The invention will be explained in more detail by way of example in the following. Showing: Figure 1 is a perspective view of an example of a drive belt according to the invention and
Figur 2 eine Teilschnittdarstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Figure 2 is a partial sectional view of an example of an inventive
Treibriemens in einer Aufsicht.  Transmission belt in a supervision.
Der in Figur 1 gezeigte Treibriemen 1 ist als Zahnriemen mit einem proflierten Zahngewebe 4 ausgebildet. Er besteht aus einem Elastomerkörper 6 mit einem Rückengewebe 6. In der neutralen Faser bzw. dem neutralen Biegeradius sind bei diesem Beispiel acht Zugstränge 2 in das Matrixmaterial des The drive belt 1 shown in Figure 1 is designed as a toothed belt with a profiled tooth tissue 4. It consists of an elastomeric body 6 with a back fabric 6. In the neutral fiber or the neutral bending radius in this example, eight tensile cords 2 in the matrix material of
Elastomerkörpers 6 parallel zu- und nebeneinander eingebettet, wie dies bei Treibriemen an sich bekannt ist. Elastomer body 6 parallel to and embedded next to each other, as is known in the drive belt itself.
Mittig zwischen den Zugsträngen 2 ist ein Draht 8 in das Matrixmaterial des Elastomerkörpers 5 eingebettet. Er verläuft, wie die Zugstränge 2 über die gesamte Länge des Treibriemens 1 und ist ein vollständig geschlossener Ring. In the middle between the tension cords 2, a wire 8 is embedded in the matrix material of the elastomer body 5. It runs, like the tension cords 2 over the entire length of the drive belt 1 and is a completely closed ring.
Der Draht 3 besteht aus einer Formgedächtnislegierung mit der Zusammensetzung Nickel 58,40 ± 0,05 Masse-% und Titan: 41.60 ± 0,05 Masse-% und hat einen Durchmesser von 0,1 mm. The wire 3 is made of a shape memory alloy having the composition Nickel 58.40 ± 0.05 mass% and titanium: 41.60 ± 0.05 mass% and has a diameter of 0.1 mm.
Die Figur 2 zeigt, wie eine Einrichtung 7 zur Bestimmung des elektrischen Widerstands in den Elastomerkörper 5 und/oder das Rückengewebe 6 eingebettet und in einem Bereich des Drahtes 3 angeordnet sein kann. Dabei befindet sich auf einer Leiterplatte eine integrierte Schaltung 7a mit der der elektrische Widerstand des Drahtes 3 zwischen zwei elektrischen Kontaktstellen 8 bestimmt werden kann. Die elektrischen Kontaktstellen 8 sind bei diesem Beispiel in einem Abstand von 100 mm zueinander angeordnet und mit der integrierten elektronischen Schaltung 7a elektrisch leitend verbunden. FIG. 2 shows how a device 7 for determining the electrical resistance can be embedded in the elastomer body 5 and / or the back fabric 6 and arranged in a region of the wire 3. In this case, an integrated circuit 7a is located on a circuit board with which the electrical resistance of the wire 3 between two electrical contact points 8 can be determined. The electrical contact points 8 are arranged in this example at a distance of 100 mm from each other and electrically connected to the integrated electronic circuit 7a.
An der Leiterplatte ist auch eine Einrichtung 7b zur drahtlosen Datenübertragung vorhanden. Diese kann in herkömmlicher Form ein Funk- oder insbesondere ein RFID-Modul sein. Mit dieser Einrichtung 7b können Messsignale zu einer extern in einem Abstand zum montierten Treibriemen 1 angeordneten elektronischen Steuereinheit übertragen und darin, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits erläutert verarbeitet und ggf. für eine Regeleung der Vorspannung des Treibriemens 1 genutzt werden. On the circuit board and a device 7b for wireless data transmission is available. This may be a radio or in particular an RFID module in conventional form. By means of this device 7b, measuring signals can be transmitted to and, as in the general part, an electronic control unit arranged externally at a distance from the mounted drive belt 1 the description already explained processed and possibly used for a regulation of the bias of the drive belt 1.
In vorteilhafter Ausführung kann die Einrichtung 7b auch Daten empfangen, so dass eine Beeinflussung der Einrichtung 7a möglich ist. Dabei kann eine sequentielle Ansteuerung der Einrichtung 7a zur Bestimmung des elektrischen Widerstands erfolgen, so dass eine Bestimmung des elektrischen Widerstands des Drahtes 3 zwischen den elektrischen Anschlussstellen 9 lediglich in bestimmten Zeitabständen oder in Abhängigkeit von Ereignissen erfolgt, was zu einer Energieeinsparung führt. In an advantageous embodiment, the device 7b can also receive data, so that influencing the device 7a is possible. In this case, a sequential actuation of the device 7a for determining the electrical resistance can take place, so that a determination of the electrical resistance of the wire 3 between the electrical connection points 9 takes place only at certain time intervals or in dependence on events, which leads to an energy saving.
Bei ansteigendem ermittelten elektrischen Widerstand zwischen den elektrischen Anschlussstellen 8 kann man davon ausgehen, dass die Vorspannung des Treibriemens 1 kleiner geworden und/oder eine Dehnung des Treibriemens 1 in seiner Länge aufgetreten ist. Wird dabei ein bestimmter vorgegebener Schwellwert überschritten kann ein Signal generiert werden, dass einen Austausch des Treibriemens 1 oder eine erforderliche Anpassung der Vorspannung des Treibriemens 1 fordert. With ascertaining ascertained electrical resistance between the electrical connection points 8, it can be assumed that the pretension of the drive belt 1 has become smaller and / or an elongation of the drive belt 1 has occurred in its length. If a certain predetermined threshold value is exceeded, a signal can be generated that requires an exchange of the drive belt 1 or a required adjustment of the pretension of the drive belt 1.

Claims

Patentansprüche claims
1. Treibriemen für die Übertragung von Drehmomenten von einer Antriebsriemenscheibe zu einer Abtriebsriemenscheibe, bei dem mindestens ein Draht (3) oder mindestens ein Band über mindestens die gesamte Länge des Treibriemens (1) in das Matrixmaterial (4, 5, 6) des Treibriemens (1) eingebettet ist, wobei der Draht (3) oder das Band aus einem superelastischen Metall gebildet ist und A transmission belt for transmitting torque from a drive pulley to an output pulley, comprising at least one wire (3) or at least one band extending over at least the entire length of the drive belt (1) into the matrix material (4, 5, 6) of the drive belt ( 1) is embedded, wherein the wire (3) or the band is formed of a super-elastic metal and
eine Einrichtung (7) zur Bestimmung des elektrischen Widerstands über eine vorgegebene Weglänge entlang des mindestens einen Drahtes (3) oder Bandes vorhanden ist.  a device (7) for determining the electrical resistance over a predetermined path length along the at least one wire (3) or band is present.
2. Treibriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Draht (3) oder das Band bildende superelastische Metall einen E- Modul von mindestens 30,5 GPa aufweist. 2. Driving belt according to claim 1, characterized in that the wire (3) or the band-forming superelastic metal has an E-modulus of at least 30.5 GPa.
3. Treibriemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das superelastische Metall eine Formgedächtnislegierung, die mit maximal 60 Masse-% Nickel und minimal 40 Masse-% Titan gebildet ist, ist. 3. The drive belt according to claim 1 or 2, characterized in that the superelastic metal is a shape memory alloy formed with a maximum of 60% by mass of nickel and a minimum of 40% by mass of titanium.
4. Treibriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes in das Matrixmaterial (4, 5, 6) des Treibriemens (1) integriert ist. 4. Drive belt according to one of the preceding claims, characterized in that the means (7) for determining the electrical resistance in the matrix material (4, 5, 6) of the drive belt (1) is integrated.
5. Treibriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (7b) zur drahtlosen Energie- und Datenübertragung vorhanden ist. 5. Drive belt according to one of the preceding claims, characterized in that a device (7b) for wireless energy and data transmission is present.
6. Treibriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einrichtung (7b) zur drahtlosen Energie- und Datenübertragung mindestens eine elektrische Spule, einen Dipol oder eine Antenne vorhanden ist, die zum Senden und/oder Empfangen von Daten ausgebildet ist. 6. Drive belt according to one of the preceding claims, characterized in that at the device (7b) for wireless energy and data transmission at least one electric coil, a dipole or an antenna is provided which is designed to transmit and / or receive data.
7. Treibriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Energieübertragung induktiv oder kapazitiv erfolgt. 7. Drive belt according to one of the preceding claims, characterized in that the wireless energy transmission is effected inductively or capacitively.
8. Treibriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Draht (3), der mit mehreren Wicklungen über die gesamte Länge des Treibriemens (1) im Matrixmaterial (4, 5 , 6) eingebettet und an seinen Stirnseiten nicht miteinander verbunden ist, zumindest zwei der Wicklungen elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die elektrisch leitende Verbindung bevorzugt an elektrischen Kontaktstellen(8), die für die Bestimmung des elektrischen Widerstands genutzt werden, erfolgt ist. 8. Drive belt according to one of the preceding claims, characterized in that in a wire (3) with several windings over the entire length of the drive belt (1) embedded in the matrix material (4, 5, 6) and not connected to one another at its end faces is, at least two of the windings are electrically conductively connected to each other, wherein the electrically conductive connection is preferably at electrical contact points (8), which are used for the determination of the electrical resistance occurred.
9. Treibriemen nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wicklung zur induktiven Einkopplung oder Übertragung elektrischer Energie ausgebildet ist. 9. Drive belt according to the preceding claim, characterized in that a winding for inductive coupling or transmission of electrical energy is formed.
10. Treibriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Draht (3) oder das mindestens eine Band in der neutralen Biegelinie des Treibriemens (1) angeordnet ist. 10. Drive belt according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one wire (3) or the at least one band in the neutral bending line of the drive belt (1) is arranged.
11. Treibriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einrichtung zur Bestimmung (7) des elektrischen Widerstands ein Elektroenergiespeicherelement vorhanden ist und/oder mindestens ein Sensor, insbesondere ein Temperatursensor an eine elektronische Schaltung angeschlossen oder Bestandteil der Einrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands ist. 11. Drive belt according to one of the preceding claims, characterized in that at the means for determining (7) of the electrical resistance, an electric energy storage element is present and / or at least one sensor, in particular a temperature sensor connected to an electronic circuit or part of the device for determining the electrical resistance is.
PCT/EP2018/062037 2017-05-12 2018-05-09 Transmission belt for transmitting torques from a driving belt pulley to an output belt pulley WO2018206660A1 (en)

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