带磨损传感器的旋转弹性联轴器的制作方法

本发明涉及一种旋转弹性联轴器，其中旋转弹性联轴器包括具有弹性体的第一联轴器部分，其中弹性体布置在第一联轴器部分中，使得当第一联轴器部分和第二联轴器部分相互连接时，力能通过弹性体传递到第二联轴器部分。此外，本发明涉及一种制造用于这样的旋转弹性联轴器的第一弹性体的方法。本发明还涉及一种用于检测这样的旋转弹性联轴器的磨损状态的方法。

背景技术：

1、旋转弹性联轴器使用弹性体来阻尼扭矩和补偿连接的旋转轴线的偏移。这些联轴器也称为n-eupex联轴器或rupex联轴器。其中使用的弹性体会磨损。为了检测这一点，能够在静止时进行光学检查。备选地，在运行过程中，可以借助频闪传感器检测磨损。

2、从de 102007 063 519al中已知一种具有两个经由弹性体部件相互连接的联轴器部分的旋转弹性联轴器，其中电路穿过弹性体部件，该电路由于弹性体部件的相应严重磨损而受到损害，并且其损害可以以非接触的方式或通过来自设置在联轴器外部的固定式测量探头的滑环得到检测。

技术实现思路

1、本发明的目的是改进旋转弹性联轴器中的磨损检测。

2、该目的通过具有权利要求1的特征的旋转弹性联轴器、具有权利要求9的特征的方法、以及具有权利要求13的特征的方法来实现。在从属权利要求和随后的描述中给出了优选的实施例，这些实施例可以单独地或组合地代表本发明的一个方面。当一个特征与另一个特征组合描述时，这仅仅是为了简化本发明的描述，并且绝不意味着即使没有另一个特征，该特征也不能构成本发明的进一步改进。

3、本发明的一个方面涉及一种旋转弹性联轴器，其包括具有弹性体的第一联轴器部分，其中弹性体布置在所述第一联轴器部分中，使得当第一联轴器部分和第二联轴器部分相互连接时，力通过弹性体可传递到第二联轴器部分，并且提供被布置在第一弹性体中的开关元件，其中开关元件电连接到有源操作的发射器，其中发射器至少部分地布置在弹性体的第一弹性体中，特别是嵌入和/或包封在弹性体的第一弹性体中。

4、本发明的另一个方面涉及一种制造根据本发明的旋转弹性联轴器的方法，其中通过3d打印来打印用于旋转弹性联轴器的第一弹性体。

5、本发明的又一个方面涉及一种用于检测根据本发明的旋转弹性联轴器的磨损状态的方法，其中通过由弹性体的磨损引起的开关元件的开关动作来检测磨损极限。

6、除其他外，本发明基于这样的发现，即当开关元件和发射器至少部分地集成到弹性体中时，磨损检测可以得到改善。在这种情况下，弹性体可以有利地但不必须在第一联轴器部分上以圆形布置。在扭矩在联轴器中传递过程中，弹性体受到几乎相同的载荷。此外，将弹性体彼此等距地布置在圆形路径上是有利的，以便在相应的联轴器部分和各个弹性体上均匀地分配载荷。开关元件可以在此以这种方式设计使得既可以在达到磨损极限时断开，也可以在达到磨损极限时闭合。因此，可以对磨损进行主动和被动的监测。为了从旋转联轴器中传递关于检测到的磨损极限的信息，使用设计为无线电发射器的发射器被证明是有利的。该发射器可以布置在第一弹性体中，特别是嵌入和/或包封在第一弹性体中，并且可以优选地与被布置在联轴器内或联轴器外的其他点的接收器交互。在这种情况下，发射器可以在为无线电信号设计的频率范围内发射电磁波。作为替代或补充，也可以通过发射器光学地示出达到磨损极限。为此，例如，诸如灯或led之类的光源可以附接到联轴器上，优选地附接在外部，并且例如，当达到磨损极限时点亮或闪烁。在这种情况下，发射器可以发射可见光。备选地，光源的颜色也可能随着达到磨损极限而变化，特别是以突然的方式变化。此外，发射器可以设计成扬声器，以便能够以声学方式指示达到磨损极限。在这种情况下，发射器可以发射可听声波。

7、特别地，开关元件被设计成用于输出关于弹性体磨损状态的二进制信号，其中发射器被设计成响应于二进制信号可进行开关。二进制信号被理解为具有分配给正好两个开关状态的正好两个信号值的信号，例如“1”和“0”或“开”和“关”或“未达到磨损极限”和“达到磨损极限”。这正好两个开关状态可以经由连接到电池供电的发射器作为开关元件的导体回路被轻松地描绘，其中“导体回路闭合”和“导体回路断开”状态对应于开关元件的二进制信号的正好两个开关状态。在过度磨损的情况下，当导体回路被切断和/或击穿时，这可能导致连接的发射器，特别是无线电发射器，发光元件和/或扬声器接通，以传达过度磨损。由此发射的信息，特别是数字信息或数字信号，可以由服务人员检测或由接收单元记录，并且可以向服务人员提供关于必要的维护工作的相应指示或更换旋转弹性联轴器的相应指示。

8、发射器特别连接到作为电源和/或能量源的电池，特别地，发射器和电池嵌入到第一弹性体中。由于电池作为电源，发射器可以有源地操作，和/或可以有源和/或无源地读出开关元件的开关状态，从而避免了在联轴器外部提供的用于检测开关元件的开关状态和/或与评估单元的接触或非接触通信的测量技术。相反，开关元件和使用电池有源操作的发射器可以作为自主单元嵌入在第一弹性体中，并且特别地只有发射器发出的信号离开第一弹性体。可以省去从第一弹性体外部到开关元件和/或到发射器以读出开关状态的有源信号路径。相反，无源元件可以设置在联轴器外部，该无源元件首先由发射器发出的信号激活，例如从休眠模式中唤醒。有源元件可以启动为检测到弹性体过度磨损的情况所提供的自动措施。

9、开关元件至少部分地有利地布置在弹性体的第一弹性体中，使得在达到磨损极限之前，开关元件的布置在弹性体中的部分完全位于弹性体的内部，并且当达到磨损极限时，布置在弹性体中的开关元件部分的一部分显现在弹性体的表面。该磨损可能是例如由于弹性体的磨损造成的。如果弹性体出现裂纹，开关元件也会响应并检测该磨损。

10、第一联轴器部分和第二联轴器部分彼此连接的特征描述了扭矩可以在两个联轴器部分之间传递的状态。

11、例如，通过使用tpu(弹性体)，可以特别有利地借助于3d打印实现至少部分地在弹性体中的开关元件。利用3d打印，弹性体的形状设计是如此灵活，以至于开关元件或开关元件的部分可以以多种方式永久地引入弹性体中，特别是相对于弹性体永久地固定就位。

12、在本发明的一个有利实施例中，弹性体布置在第一联轴器部分中，特别是圆形地布置在第一联轴器部分中，使得在弹性体之间各形成一中间空间，其中旋转弹性联轴器的第二联轴器部分包括凸轮，当第一联轴器部分和第二联轴器部分彼此连接时，凸轮接合在中间空间中。因此，可以以简单的方式实现具有第一和第二联轴器部分的结构，其中弹性体布置在第一联轴器部分中，使得当第一联轴器部分和第二联轴器部分彼此连接时，力通过弹性体可以传递到第二联轴器部分。对于该布置，磨损检测是特别重要的，因为否则联轴器可能具有过大的游隙，从而不被允许地影响驱动的功能。换句话说，通过提出的磨损检测，可以以简单的方式避免布置中的游隙，并提供可靠的驱动。该类型的联轴器能够以特别多样的方式使用，并且也能够通过使用提出的布置而容易地监测磨损情况，从而确保安全可靠的操作。

13、优选地，发射器设置在第一弹性体的第一部分主体中，电源设置在第一弹性体的第二部分主体中，第二部分主体与第一部分主体通过中间空间间隔开，其中第一部分主体和第二部分主体通过第一弹性体的弹性体腹板相互连接，并且发射器和电源通过嵌入在弹性体腹板中的线路电连接。特别地，开关元件设置在第一部分主体和/或第二部分主体中，开关元件可以特别地与设置于同一部分主体中的相邻发射器或电源电连接。这使得能够将与开关元件不同的电连接部件，如发射器，电源和/或评估单元，分布在通过中间空间彼此间隔开的各部分主体中。因此，部件可以容易地足够远地定位在部件主体的内部，在该内部可以可靠地避免因磨损而造成的损害。相反，可以确保在磨损的情况下，在其他电连接的部件可能受到损害之前，必须首先改变开关元件的开关状态。因此，对于弹性体的磨损监测，可以在较小的安装空间要求下实现高的功能可靠性。

14、在本发明的另一有利实施例中，发射器包括无线电发射器，其中通过所述无线电发射器可以传递关于旋转弹性联轴器的磨损状态的信号。无线电发射器是一种具有成本效益的部件，使用它能够将关于磨损的信息从旋转弹性联轴器的内部，特别是从弹性体的内部，非接触地传递到被布置在联轴器外部的接收器。例如，接收器可以是状态监测系统的一部分，该系统检测系统、驱动器、或联轴器的状态和/或检测和/或计划维护措施。通过储能系统可以以简单的方式实现电源。根据无源监测比有源监测低的能量需求，储能设备可以由电池、蓄电池或电容器特别是双层电容器来实现。

15、在本发明的另一有利实施例中，发射器包括光源，其中关于旋转弹性联轴器的磨损状态的信号可以借助光源传递。光源是指示磨损状态特别是指示达到磨损极限的一种特别简单的选择。可以省去目前常见的复杂措施，例如拆卸联轴器或使用频闪传感器。此外，光源的使用是特别简单的，并且应用只需要很少的电能，因此特别节能。达到磨损极限的状态可以在联轴器的操作中，即在联轴器旋转过程中，以简单的方式检测。

16、在本发明的另一有利实施例中，开关元件完全布置在第一弹性体中。在该实施例中，开关元件可以通过在弹性体的内部的线圈容易地形成。磨损会导致弹性体表面的磨耗或裂纹。当达到磨损极限时，至少一段线圈出现在第一弹性体的表面。由于进一步的磨损，现在还至少在线圈的部分上，线圈被中断。这种中断(即开路)是可以检测到的。在此，周期性地特别是每隔几个小时进行一次中断监测以保持低能源消耗，已被证明是有益的。在周期性监测运行之间，执行监测的监测装置被置于休眠模式，以最大限度地减少对电力供应的压力，并保持低能源消耗。因此，可以实现小的电源，例如呈电池或电容器的形式，特别是双层电容器的形式。由于在无磨损状态下，通常也会进行能耗监测，因此该监测也被称为主动监测。该监测的优点是在周期性时间间隔内主动检测尚未达到磨损极限的状态。然而，只有在检测到磨损极限的情况下才必须激活发射器。在联轴器部件监测的范围内，如状态监测，借助于无线电发射器发送关于不存在磨损极限的信息已被证明是有益的。

17、在本发明的另一有利实施例中，当第一联轴器部分和第二联轴器部分彼此连接时，凸轮中的至少一个第一凸轮相邻于第一弹性体布置，其中第一凸轮的至少一个表面是导电的，其中被布置在第一弹性体中的开关元件的两个触点布置在第一弹性体中，使得在存在所限定的磨损状态时，触点通过第一凸轮以导电方式相互连接。在该实施例中，线圈是开关元件的一部分。在这种情况下，如果第一凸轮的表面是导电的，就足够了。该凸轮将弹性体中的两个触点连接到监测装置。一旦弹性体达到磨损极限，触点就位于弹性体的表面。这两个触点通过导电毗邻凸轮而以导电方式相互连接，因此监测装置检测到短路。在该实施例中，该状态也可以有利地使用无线电发射器传递到接收单元。在该实施例中，磨损极限是通过短路来检测的。这样做的优点是，由于操作中的开路，即在达到磨损极限之前，没有电流流动，因此没有能量消耗用于监测。该监测也称为无源监测，因为在运行过程中，因此在达到磨损极限之前，没有电流或能量消耗发生。该弹性体也可以以具有上述优点的简单方式在3d打印过程中生产。

18、监测装置可以同时布置在弹性体中。在这种情况下，导电凸轮用于连接触点，由此使它们短路。备选地，可以将监测装置在弹性体外部布置在旋转弹性联轴器中。在这种情况下，导电凸轮也具有导电表面。第一凸轮具有两个相互绝缘的导电表面部分，其中每个表面部分是导电的。通过与弹性体中的线圈接触，特别是通过位于弹性体中的触点，在达到磨损极限时，两个表面部分之间会产生短路。该短路可以由布置在弹性体外部并连接到第一凸轮的表面部分的监测装置来检测。磨损极限通过检测短路来可靠地检测。这两种备选方案都代表了无源监测，其中在达到磨损极限之前，监测不消耗任何电能，或者消耗至少极少的电能。例如储能装置形式的电源的尺寸可以特别小。

19、在本发明的另一有利实施例中，开关元件通过使用导电材料，借助3d打印引入第一弹性体的内部。在这种情况下，开关元件或开关元件的被布置在弹性体中的部分也至少部分地通过3d打印被打印到弹性体的内部。这导致开关元件或开关元件的部分安全布置在弹性体内。因此，开关元件被固定地布置就位但不能滑动。因此，磨损指示仅受较低公差的约束，并且可以可靠地检测和报告定义的磨损程度。打印位于弹性体中的开关元件或开关元件的部分，是使用导电材料进行3d打印。线圈的位置因而可以以很小的公差精确地布置在弹性体中。这导致了特别精确和可靠的磨损监测。由于存在公差的安全系数而过早检测到，因此弹性体的使用时间过短，或这将导致维护间隔过短，这些都被避免了。使用所提出的实施例，可以实现具有低检测公差的监测。因此，旋转弹性联轴器的现有维护间隔被延长并得到最佳利用。

20、在本发明的另一个有利的实施例中，通过3d打印技术在第一弹性体的内部引入用于插入触点的开口和/或空腔。在这种情况下，用于将触点插入弹性体的开口和/或空腔可以通过3d打印实现，从而使这些触点位于弹性体的内部。在第一种弹性体的最终状态下，这些作为开口是可接近的，因此可以引入触点。也可以中断打印过程用于插入触点，并且在插入后继续打印。然后，触点作为空腔位于弹性体内部，不再从外部可接近。通过将触点附接在弹性体的空腔中，可以保护触点免受外部影响。备选地，还可以使用3d打印技术打印触点。此外，由于开口或空腔的柔性塑形，能够将触点固定在该位置，特别是夹紧，使其在弹性体的内部永久布置,而无需进一步的紧固手段，而且在联轴器旋转期间也无需紧固手段，因此无紧固手段。例如，可以将触点压入开口中。打印触点还可以使触点永久地、牢固地固定在第一弹性体中。

21、在本发明的另一个有利的实施例中，借助于3d打印技术在第一弹性体的内部引入用于插入电源或发射器(尤其是无线电发射器)的另一个开口和/或另一个空腔。引入其他部件，如电源和/或发射器，特别是无线电发射器，也可以使用开口和/或空腔，其形状可以将这些部件永久固定在弹性体中，用于旋转操作。例如，这些部件也可以被压入或夹入开口中。特别地，开口可以设计成在联轴器工作过程中，离心力将电源和/或无线电发射器固定在弹性体内部。在本实施例中，具有电源和/或发射器的空腔也可以以这样一种方式形成，即中断3d打印以插入这些部件。随着3d打印的继续，空腔被封闭，并且电源和发射器被牢固地布置在第一弹性体中。

22、特别地，磨损状态通过无线电信号和/或可见光和/或可听见的声音进行发射。