DE4021736C2 - Device for measuring the temperature of moving parts - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Temperaturmessung an bewegli­ chen Teilen mit einem Stromkreis, bei welchem ein erstes Thermoelement und ein zwei­ tes Thermoelement unter Zwischenschaltung mindestens einer Leiterschleife zur Indukti­ onserzeugung elektrisch verbunden sind, wobei ein nicht mitbewegter Induktionsemp­ fänger ein zu der Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Thermoelement und dem zweiten Thermoelement proportionales Signal erzeugt.The invention relates to a device for temperature measurement on movable Chen parts with a circuit in which a first thermocouple and a two tes thermocouple with the interposition of at least one conductor loop for inductance generation are electrically connected, a non-moving induction temperature catches the temperature difference between the first thermocouple and the second thermocouple proportional signal generated.

In der DE AS 136 809 wird eine Vorrichtung zur Überwachung der Temperatur gezeigt, in der ein Geber in eine Pleuelstange eingebaut ist, um die Temperatur eines Pleuellagers zu erfassen. Der Geber umfaßt eine Thermoelement und einen Thermomagneten, dessen Wicklung ein den vom Thermoelement erzeugten Strom entsprechendes Magnetfeld erzeugt. Die zwei Metalldrähte des Thermo­ elementes bilden eine als heiße Lötstelle bezeichnete erste Kontaktpaarung un­ mittelbar an der Meßstelle, während die als kalte Lötstelle bezeichnete zweite Kontaktpaarung außerhalb des Meßbereichs die Umgebungstemperatur erfaßt. Beide Metalldrähte werden von der Meßstelle weggeführt und schließen an der kalten Lötstelle den Thermostromkreis. Das zu messende Bauteil - die Reibfläche der Pleuellagerschale - ist vom Thermostromkreis elektrisch abgetrennt. Dadurch entsteht einerseits ein zusätzlicher Wärmeübergangswiderstand durch das La­ germaterial und andererseits ist nicht gewährleistet, daß das Thermoelement die zu messende Temperatur selbst aufweist. DE AS 136 809 describes a device for monitoring the temperature shown in which an encoder is installed in a connecting rod to the temperature of a connecting rod bearing. The encoder includes a thermocouple and one Thermomagnet, the winding of which is generated by the thermocouple Current corresponding magnetic field generated. The two metal wires of the Thermo elements form a first contact pairing known as a hot solder joint indirectly at the measuring point, while the second, called the cold soldering point Contact pairing outside the measuring range detects the ambient temperature. Both metal wires are led away from the measuring point and close at the cold soldering point the thermal circuit. The component to be measured - the friction surface the connecting rod bearing shell - is electrically separated from the thermal circuit. Thereby on the one hand there is an additional heat transfer resistance through the La germmaterial and on the other hand it is not guaranteed that the thermocouple temperature to be measured itself.  

Aus der GB 1.068.599 ist eine Meßvorrichtung für bewegliche Teile bekannt, bei denen mit Hilfe von Thermoelementen eine Messung vorgenommen werden kann. Die Ausführung der Verbindungsleitungen ist jedoch schematisch darge­ stellt.A measuring device for moving parts is known from GB 1,068,599, where a measurement is carried out with the help of thermocouples can. The execution of the connecting lines is, however, schematically Darge poses.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Tempera­ turmessung an beweglichen Teilen vorzustellen bei welcher zusätzliche Wärme­ übergangswiderstände vermieden werden und die zu messende Temperatur quantitativ erfaßt wird.It is therefore an object of the present invention, a device for tempera to introduce the door measurement on moving parts at which additional heat Contact resistances are avoided and the temperature to be measured is recorded quantitatively.

Diese genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of Main claim solved.

Aufgrund des direkten Kontakts des ersten Thermoelementes mit dem zu mes­ senden Material entsteht kein zusätzlicher Wärmeübergangswiderstand und ebenso ist sichergestellt, daß das erste Thermoelement dieselbe Temperatur wie das zu messende Material aufweist.Due to the direct contact of the first thermocouple with the mes send material there is no additional heat transfer resistance and it also ensures that the first thermocouple is the same temperature as has the material to be measured.

Durch die Anordnung eines Thermoelementes im Bereich des beweglichen Teiles und Ausbildung eines niederohmigen Stromkreises mit einem zweiten Thermo­ element im Bereich der Umgebungslust ist es einmal möglich, eine präzise Tem­ peraturmessung vorzunehmen, durch die Niederohmigkeit des Stromkreises ist ein relativ hoher Strom zu realisieren, der dann kontaktlos über magnetische In­ duktion an einen feststehenden Empfänger übertragen werden kann. Die Meßein­ richtung ist somit in der Lage, die. Temperaturverhältnisse im Bereich der Reibflä­ chen einer Reibungskupplung ohne Zeitverzögerung zu überwachen.By arranging a thermocouple in the area of the moving part and formation of a low-resistance circuit with a second thermo element in the area of lust for the environment it is once possible to set a precise tem temperature measurement, due to the low impedance of the circuit to realize a relatively high current, which is then contactless via magnetic In production can be transferred to a fixed recipient. The Messein  direction is thus able to. Temperature conditions in the area of the friction surface Chen a friction clutch to monitor without delay.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die umlaufende Spule als Draht­ schlinge ausgeführt, die sich in geringer Entfernung an einer Sekundärspule vor­ beibewegt, die ortsfest angeordnet ist. Durch Ausbildung der umlaufenden Spule als einfache Drahtschlinge ist eine einfach zu realisierende Übertragungsmöglich­ keit gegeben. Die Sekundärspule kann dabei an einem feststehenden Gehäuseteil befestigt sein. Damit ist eine einfach zu handhabende Übertragung der Meßdaten von einem drehenden Bauteil auf ein feststehendes Bauteil gegeben.According to a further feature of the invention, the rotating coil is a wire loop carried out at a short distance from a secondary coil moved, which is arranged stationary. By forming the rotating coil as a simple wire loop, an easy to implement transmission is possible given. The secondary coil can be on a fixed housing part be attached. This makes the measurement data easy to handle transferred from a rotating component to a fixed component.

Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further configurations are described in the subclaims.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Beispieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:The invention will be explained in more detail using an example explained. The individual shows:

Fig. 1 einen Teilschnitt der Meßanordnung in Prinzipdarstel­ lung; Figure 1 shows a partial section of the measuring arrangement in principle presen- tation.

Fig. 2 den Schnitt II-II gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows the section II-II according to FIG. 1;

Fig. 3 den Teillängsschnitt durch eine komplette Reibungskupp­ lung mit einer Meßeinrichtung entsprechend den Fig. 1 und 2. Fig. 3 is a partial longitudinal section through a complete Reibungskupp lung with a measuring device according to FIGS. 1 and 2.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Schwungrad 2 dargestellt, wel­ ches um eine Drehachse 11 drehbar gelagert ist. Dieses Schwung­ rad 2 besitzt eine Reibfläche 3, die beispielsweise mit einer Kupplungsscheibe in Verbindung steht. Die von der Reibung zwi­ schen der Reibfläche 3 und der Kupplungsscheibe ausgehende Er­ wärmung wird auf folgende Weise gemessen und übertragen: In einem Sackloch des Schwungrades 2, welches von der der Reibflä­ che 3 entgegengesetzten Seite her eingebracht ist und bis nahe an die Reibfläche 3 geführt ist, ist isoliert ein Kupferleiter 20 angeordnet, der mit seiner Stirnfläche auf dem Grund des Sackloches ein erstes Thermoelement 17 darstellt. Der Kupfer­ leiter 20 verläuft außerhalb des Schwungrades in einer Ebene etwa senkrecht zur Drehachse 11 und bildet in dieser Ebene eine Drahtschlinge 13. Im Bereich der Drahtschlinge 13 ist ein zwei­ tes Thermoelement 18 angeordnet, bei welchem vom Kupferleiter 20 auf einen Eisenleiter 22 übergegangen wird. Dieser Eisenlei­ ter 22 ist mit seinem anderen Ende direkt mit dem Schwungrad 2 fest verbunden. Die Drahtschlinge 13 bildet mit den beiden Lei­ tern 20 und 22 einen Stromkreis, der bei Temperaturerhöhung am ersten Thermoelement 17 einen Strom in Bewegung setzt, der ab­ hängig ist von der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Thermoelementen 17 und 18. Zur drahtlosen Übertragung dieser Temperaturinformation in Form eines Stromflusses läuft die Drahtschlinge 13 bei umlaufendem Schwungrad 2 durch den Schlitz eines Kerns 19, der mit einer Sekundärspule 14 versehen ist. Der Kern 19 ist dabei ortsfest angebracht. Das durch den fließenden Strom in der Drahtschlinge 13 gebildete Magnetfeld erzeugt beim Durchgang durch die Sekundärspule in dieser eine hohe magnetische Flußänderung, die zu einem entsprechenden Spannungsimpuls führt. Dieser kann dann an einem Meßgerät 24 bzw. an einem entsprechenden Auswertegerät angezeigt und aus­ gewertet werden.In Figs. 1 and 2, a flywheel 2 is shown wel ches is mounted rotatably about an axis of rotation 11. This flywheel 2 has a friction surface 3 , which is connected, for example, with a clutch disc. The outgoing from the friction's rule between the friction surface 3 and the clutch disc He is measured and transmitted in the following manner: In a blind hole of the flywheel 2 , which is introduced from the side of the Reibflä surface 3 opposite and up to close to the friction surface 3 is isolated, a copper conductor 20 is arranged, which represents a first thermocouple 17 with its end face on the bottom of the blind hole. The copper conductor 20 extends outside the flywheel in a plane approximately perpendicular to the axis of rotation 11 and forms a wire loop 13 in this plane. In the area of the wire loop 13 a two-th thermocouple 18 is arranged, in which the copper conductor 20 is transferred to an iron conductor 22 . This Eisenlei ter 22 is directly connected to the flywheel 2 at its other end. The wire loop 13 forms with the two Lei tern 20 and 22 a circuit that sets a current in motion when the temperature rises on the first thermocouple 17 , which is dependent on the temperature difference between the two thermocouples 17 and 18th For the wireless transmission of this temperature information in the form of a current flow, the wire loop 13 runs with a rotating flywheel 2 through the slot of a core 19 which is provided with a secondary coil 14 . The core 19 is fixed in place. The magnetic field formed by the flowing current in the wire loop 13 generates a high magnetic flux change when passing through the secondary coil, which leads to a corresponding voltage pulse. This can then be displayed on a measuring device 24 or on a corresponding evaluation device and evaluated.

In Fig. 3 ist eine komplette Reibungskupplung 1 dargestellt, bei welcher das erste Thermoelement 17 in der Anpreßplatte 4 in der Nähe der Reibfläche 5 angeordnet ist. Die Anpreßplatte ist in üblicher Weise drehfest, aber axial verlagerbar im Kupplungsgehäuse 6 angeordnet und wird durch eine Membranfeder 7 beaufschlagt, die von Distanzbolzen 12 gehalten ist. Das Kupplungsgehäuse 6 ist an einem Schwungrad 2 angeschraubt, wel­ ches mit der Kurbelwelle 8 einer nicht dargestellten Brenn­ kraftmaschine verbunden ist. Zwischen das Schwungrad 2 und die Anpreßplatte 4 ist eine Kupplungsscheibe 9 einspannbar, die drehfest, aber axial verschiebbar auf einer nicht dargestell­ ten Getriebewelle angeordnet ist. Weiterhin ist ein Ausrücker 10 konzentrisch zur Drehachse 11 angeordnet, der die Membran­ feder 7 betätigt und so den Ein- und Auskuppelvorgang steuert. Das erste Thermoelement 17 ist in der Anpreßplatte 4 angeordnet und wird durch den Kupferleiter 20 dargestellt, der isoliert in der Anpreßplatte 4 verläuft und nach radial außen herausgeführt ist. Er geht in ein elastisches Verbindungsstück 21 über, wel­ ches wiederum mit der fest im Kupplungsgehäuse 6 angeordneten Drahtschlinge 13 verbunden ist. Auch beim Durchgang durch das Kupplungsgehäuse 6 ist eine Isolation vorgesehen. Der Eisenlei­ ter 22, der aus der Drahtschlinge 13 kommt, durchdringt eben­ falls das Kupplungsgehäuse 6 und ist über ein elastisches Ver­ bindungsstück 23 direkt mit dem Material der Anpreßplatte 4 verbunden. Die elastischen Verbindungsstücke 21 und 23 entspre­ chen vom Material her dem Kupfer bzw. dem Eisen und sind vor­ zugsweise aus einem Drahtgeflecht hergestellt, welches - wie die übrigen Bauteile in diesem Stromkreis - einen großen Quer­ schnitt aufweist, um eine niederohmige Verbindung herzustel­ len. Die Drahtschlinge 13 verläuft etwa senkrecht zur Dreh­ achse 11 und durchdringt während ihres Umlaufes zusammen mit der Reibungskupplung 1 einen Schlitz in einem Kern 19, der als Empfänger dient und der über einen Deckel 16 fest mit dem Ge­ triebegehäuse 15 verbunden ist. Der Kern 19 weist eine Sekun­ därspule 14 auf, deren Enden mit dem Meß-/Auswertegerät 24 ver­ bunden sind.In Fig. 3 a complete friction clutch 1 is shown, in which the first thermocouple 17 is arranged in the pressure plate 4 in the vicinity of the friction surface. 5 The pressure plate is arranged in the usual manner in a rotationally fixed but axially displaceable manner in the clutch housing 6 and is acted upon by a diaphragm spring 7 which is held by spacer bolts 12 . The clutch housing 6 is screwed to a flywheel 2 , which is connected to the crankshaft 8 of an internal combustion engine, not shown. Between the flywheel 2 and the pressure plate 4 , a clutch disc 9 can be clamped, which is arranged in a rotationally fixed but axially displaceable manner on a transmission shaft (not shown). Furthermore, a release 10 is arranged concentrically to the axis of rotation 11 , which actuates the diaphragm spring 7 and thus controls the engagement and disengagement process. The first thermocouple 17 is arranged in the pressure plate 4 and is represented by the copper conductor 20 , which runs in an insulated manner in the pressure plate 4 and is led out radially to the outside. It merges into an elastic connector 21 , which in turn is connected to the wire loop 13 fixedly arranged in the coupling housing 6 . Insulation is also provided when passing through the clutch housing 6 . The Eisenlei ter 22 , which comes from the wire loop 13 , penetrates just in case the coupling housing 6 and is connected via an elastic Ver connecting piece 23 directly to the material of the pressure plate 4 . The elastic connectors 21 and 23 correspond to the material of the copper or iron and are preferably made from a wire mesh, which - like the other components in this circuit - has a large cross-section to produce a low-resistance connection. The wire loop 13 extends approximately perpendicular to the axis of rotation 11 and penetrates during its rotation together with the friction clutch 1, a slot in a core 19 which serves as a receiver and which is firmly connected to the gear housing 15 via a cover 16 . The core 19 has a secondary coil 14 , the ends of which are connected to the measuring / evaluating device 24 .

Die Größe des Spannungsimpulses in der Sekundärspule 14 ist proportional zur Anzahl der Windungen der Sekundärspule, pro­ portional zur Drehzahl und proportional zum primären Magnet­ feld. Das primäre Magnetfeld ist proportional zum erzeugten Strom in der Drahtschlinge 13 und dieser ist abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Thermoelementen. Als grober Anhaltspunkt kann bei Verwendung von Kupfer und Eisen mit einem Ohm schen Widerstand innerhalb des primären Strom­ kreises von 1 bis 1,5 m gerechnet werden. Bei einer Thermo­ spannung von 1,1 mV pro 100 Grad zwischen Eisen und Kupfer ergibt sich somit eine Stromstärke von ca. 0,8 Ampere. Mit einem derart relativ hohen Primärstrom ist es möglich, auf der Sekundärseite ausreichend große Spannungsimpulse zur Verfügung zu stellen. Es könnte allerdings sein, daß infolge der Dreh­ zahlabhängigkeit der drahtlosen Übertragung des Stromflusses Maßnahmen auf der Primärseite zur Berücksichtigung der Drehzahl getroffen werden müssen.The size of the voltage pulse in the secondary coil 14 is proportional to the number of turns of the secondary coil, proportional to the speed and proportional to the primary magnetic field. The primary magnetic field is proportional to the current generated in the wire loop 13 and this is dependent on the temperature difference between the two thermocouples. As a rough guide, when using copper and iron, an ohmic resistance within the primary circuit of 1 to 1.5 m can be expected. With a thermal voltage of 1.1 mV per 100 degrees between iron and copper, this results in a current of approx. 0.8 amperes. With such a relatively high primary current, it is possible to provide sufficiently large voltage pulses on the secondary side. However, it could be that due to the speed-dependent wireless transmission of the current flow, measures must be taken on the primary side to take the speed into account.

Die Anordnung des Thermoelementes direkt im Schwungrad bringt einige Erleichterungen im Aufbau mit sich, da hier keine Axialbeweglichkeit in den stromführenden Bauteilen berücksich­ tigt werden muß. Die geringere Wärmeaufnahmekapazität der An­ preßplatte kann jedoch experimentell festgelegt und berücksich­ tigt werden.The arrangement of the thermocouple directly in the flywheel brings some relief in the construction with itself, since none here Axial mobility in the live components must be done. The lower heat absorption capacity of the An press plate can, however, be determined experimentally and taken into account be done.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Temperaturmessung an beweglichen Teilen mit einem Stromkreis, bei welchem ein erstes Thermoelement (17) und ein zweites Thermoelement (18) unter Zwischenschaltung mindestens einer Leiterschleife (13) zur Induktionserzeu­ gung elektrisch verbunden sind, wobei ein nicht mitbewegter Induktionsempfän­ ger (14) ein zu der Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Thermoelement (17) und dem zweiten Thermoelement (18) proportionales Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Thermoelement(17)unmittelbar mit dem Material des zu mes­ senden beweglichen Teiles in Kontakt steht und das Material des zu mes­ senden beweglichen Teiles Teil des Stromkreises ist.1. Device for measuring the temperature of moving parts with a circuit in which a first thermocouple ( 17 ) and a second thermocouple ( 18 ) are electrically connected with the interposition of at least one conductor loop ( 13 ) for induction generation, a non-moving induction receiver ( 14 ) generates a signal proportional to the temperature difference between the first thermocouple ( 17 ) and the second thermocouple ( 18 ), characterized in that the first thermocouple ( 17 ) is in direct contact with the material of the movable part to be measured and the material of the to mes send movable part is part of the circuit. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Leiterschleife als Drahtschlinge (13) ausgeführt ist, die sich in geringer Entfernung am Induktionsempfänger (14) vorbeibewegt, der ortsfest angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the circumferential conductor loop is designed as a wire loop ( 13 ) which moves at a short distance past the induction receiver ( 14 ), which is arranged in a fixed position. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Thermoelement (17) aus einem Kupferleiter (20) und dem Material des beweglichen Teils besteht; und das zweite Thermoelement (18) aus dem gleichen Kupferleiter (20) und ei­ nem Eisenleiter (22) besteht. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first thermocouple ( 17 ) consists of a copper conductor ( 20 ) and the material of the movable part; and the second thermocouple ( 18 ) consists of the same copper conductor ( 20 ) and an iron conductor ( 22 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsempfänger (14) auf einem Kern (19) mit Schlitz angeord­ net ist, durch dem die Leiterschleife (13) hindurchläuft.4. The device according to claim 1, characterized in that the induction receiver ( 14 ) on a core ( 19 ) with slot is angeord net, through which the conductor loop ( 13 ) passes.