(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗性の摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）の摩耗の状態を測定する測定装置（６０）であって、センサ（５９）を有する感知デバイスを備える測定装置において、
磁界は前記センサにより生成され、
前記摩擦要素は前記磁界内で前記センサに対して移動し、
前記測定装置はインディケータ（１８、３４、５７、４４）を有し、
該インディケータは前記摩擦要素に対して取付けられ、
前記インディケータは、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質を含み、
前記センサに対する前記インディケータの位置の変化の結果として、前記磁界の変化は前記感知デバイスにより検出され、
前記感知デバイスは付加的センサを備え、これにより付加的な磁界が生成され、前記摩擦要素又は付加的な摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）は前記付加的な磁界内においては前記付加的センサに対して移動する、ことを特徴とする、測定装置。
【請求項２】
前記センサ（５９）はコイルであり、該コイルのインピーダンスは、前記感知デバイスの検出回路により測定され得ることを特徴とする、請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記測定装置（６０）は、摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）を収容してそれを移動可能に配設するブラシホルダ（４６）を有し、前記センサ（５９）は前記ブラシホルダの上に固定的に配設されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）はブラシ（１１、４８）であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記センサ（５９）及び前記付加的センサは、前記感知デバイスの検出回路に対して直列又は並列に接続されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の測定装置により、摩擦要素の摩耗長さを測定するために実現された、電流を伝える摩擦要素であって、
前記摩擦要素（３３、３６、３９、４０、４２、４７）は前記インディケータ（３４、４１、５７）を実現し、前記摩擦要素（３３、３６、３９、４０、４２、４７）の材料に対して前記強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質が添加されることを特徴とする、摩擦要素。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか一項に記載の測定装置により、摩擦要素の摩耗長さを測定するために実現された、電流を伝える摩擦要素であって、
前記インディケータ（１８、５７）は前記摩擦要素（２６、４７）上に配設された被覆であり、
前記インディケータ（１８、５７）は、前記摩擦要素（２６、４７）の長さ（Ｌ）に関して相対的に、前記摩擦要素の長さの消耗性の接触部分（２１、６１）において実現されることを特徴とする、摩擦要素。
【請求項８】
前記摩擦要素（２６、３３、３６、３９、４０、４２、４７）の材料は主としてグラファイトで作成されることを特徴とする、請求項６又は７に記載の摩擦要素。
【請求項９】
前記インディケータ（１８、３４、４１、５７）は、前記摩擦要素（３３、３６、３９、４０、４２、４７）の長さ（Ｌ）に関して相対的に、前記摩擦要素上の所定区画に配設されることを特徴とする、請求項６〜８の何れか一項に記載の摩擦要素。
【請求項１０】
前記摩擦要素（４２）上には付加的インディケータ（４４）が配設されることを特徴とする、請求項６に記載の摩擦要素。
【請求項１１】
前記インディケータは、前記摩擦要素（２６、３３、３６、３９、４０、４２、４７）上に配設された巻回帯片スプリングであることを特徴とする、請求項６〜１０の何れか一項に記載の摩擦要素。
【請求項１２】
前記インディケータ（３４、５７、４４）は、前記摩擦要素（３３、３６、４２）の長さ（Ｌ）に関して相対的に、前記摩擦要素の長さの結合部分（２２、５５）において実現されることを特徴とする、請求項６に記載の摩擦要素。
【請求項１３】
前記付加的インディケータ（４４）は、前記摩擦要素（４２）の長さ（Ｌ）に関して相対的に、結合部分（２２、５５）と消耗性の接触部分（２１、６１）との間における前記摩擦要素の長さのインディケータ部分（４１）において実現されることを特徴とする、請求項１０に記載の摩擦要素。
【請求項１４】
前記物質は、鉄、コバルト、ニッケル、それらの合金、鉄−ケイ素、鉄−ホウ素、鉄−アルミニウム、アルミニウム−ニッケル−コバルト、マンガン−アンチモン、又は、マンガン−ビスマスの合金で作成されることを特徴とする、請求項６に記載の摩擦要素。
【請求項１５】
前記物質は、鉄の酸化物（Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4）、ニッケルの酸化物（ＮｉＯ）、クロムの酸化物（ＣｒＯ2）、及び／又は、好適には、ＡＢ2Ｏ4型のスピネルであって、文字Ａとして二価の金属カチオン（Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）及び文字Ｂとして三価の金属カチオン（Ｆｅ）を有するスピネルを含むことを特徴とする、請求項６に記載の摩擦要素。
【請求項１６】
前記摩擦要素（２６、３３、３６、３９、４０、４２、４７）はブラシ（１１、４８）であることを特徴とする、請求項６〜１５の何れか一項に記載の摩擦要素。
【請求項１７】
消耗性の摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）の摩耗の状態を測定する方法において、
磁界は測定装置（６０）の感知デバイスのセンサ（５９）により生成され、
前記磁界内の前記摩擦要素は前記センサに対して配設され、
前記摩擦要素に対して前記測定装置のインディケータ（１８、３４、５７、４４）が取付けられ、
前記インディケータ（１８、３４、５７、４４）は、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質を含む、
前記センサ（５９）に対する前記インディケータ（１８、３４、５７、４４）の位置の変化の結果として、前記磁界の変化は前記感知デバイスにより検出され、
前記感知デバイスは付加的センサを備え、これにより付加的な磁界が生成され、前記摩擦要素又は付加的な摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）は前記付加的な磁界内においては前記付加的センサに対して移動する、
ことを特徴とする、方法。
【請求項１８】
前記センサ（５９）のインピーダンスは、前記感知デバイスにより測定されると共に、前記感知デバイスに記憶された基準インピーダンスと比較され、
前記測定されたインピーダンスと前記基準インピーダンスとの差により、前記摩擦要素の長さ（Ｌ）の消耗性の接触部分（２１、６１）の部分的長さが決定されることを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記センサ（５９）に対する前記インディケータ（１８、３４、５７、４４）の位置の変化は、前記感知デバイスにより継続的に測定されることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）はブラシ（１１、４８）であることを特徴とする、請求項１７〜１９の何れか一項に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１〜５の何れか一項に記載の測定装置により、摩擦要素の摩耗の状態を測定するために、消耗性の摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）と、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質で作成されたインディケータ（１８、３４、５７、４４）の使用。
【請求項２２】
前記摩擦要素（１０、２３、２６、２８、３１、３３、３６、３９、４０、４２、４７）はブラシ（１１、４８）であることを特徴とする、請求項２１の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、摩擦要素、及び、特にブラシなどの消耗性の摩擦要素の摩耗の状態を測定する方法に関し、上記測定装置は、センサを有する感知デバイスを備える。
【背景技術】
【０００２】
電気モータのためのカーボンブラシの如き、この形式の摩擦要素は必然的に、摩擦要素の材料の機械的すきとりに起因する摩耗に委ねられる。上記摩擦要素が、機能を阻害する摩耗限界に到達する前に、可及的に早期に要素を交換することが好適である。故に、摩擦要素の摩耗の状態を監視するために、通常は、摩耗検出システムが使用される。この点に関し、摩耗限界への到達を信号通知し得る、摩擦要素上の電気接触、すなわち、スィッチは公知である。しかし、この種の摩耗検出システムは、依然として利用可能である摩擦要素の消耗性の接触部分の摩耗量の、又は、残存長さの測定を許容しない。故に、摩擦表面の摩耗限界の到達又は機械的すきとりは、摩擦要素内で、又は、摩擦要素が収容されるブラシホルダ上にて、センサもしくはスィッチがトリガ又は起動されたときにのみ、検出可能である。
【０００３】
この種のセンサは、所謂るインディケータワイヤであり得、ワイヤは、摩擦要素から電気絶縁され、且つ、ワイヤは、摩擦要素の限界長さへの到達時に、インディケータワイヤの絶縁材が破壊されると共に、摩耗を表示する電気接触が確立される如き様式で配設される。たとえば、ブラシホルダ上には、ブラシホルダ内の摩擦要素の表面に対して接触フィンガにより当接して押圧する所謂るピンスィッチ接触も配設され得る。摩擦要素の表面にはキャビティが実現されることから、接触部分の機械的すきとり時に、故に、摩擦要素の摩耗長さの到達時に、接触フィンガは、上記キャビティ内に係合し得ることにより、上記ピンスィッチ接触のスィッチパルスを引き起こし得る。更に、摩擦要素に対し、送信／受信ユニットと無線通信し得るトランスポンダユニットを配備することが知られている。特許文献１は、トランスポンダユニットを備えた摩擦要素を開示している。上記トランスポンダユニットは、摩擦要素の摩耗限界に到達したときに摩擦要素が接触する摩擦表面を備えた機械的すきとり性接触により破壊される。そのとき、上記送信／受信ユニットは、上記摩擦要素が摩耗したことを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７００９４２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知の上記摩耗検出システムは、摩擦要素の摩耗長さ、又は、摩擦要素の消耗性の接触部分の長さが、絶対的に測定され得ない、という欠点を有している。実際には、上記長さの段階的な測定を許容するために、摩擦要素の長さに沿い要素上に複数のセンサを配設することは可能であるが、これは、不経済であると共に、動作のランダムな時点における摩擦要素の長さの実際の決定は許容しない。また、機械的なセンサ及びトランスポンダは、摩擦要素の製造コストに関して比較的に不経済である。
【０００６】
故に、本発明の目的は、摩耗の状態のコスト効率的な測定を許容する測定装置、摩擦要素、及び摩耗検出のための方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する測定装置、請求項６の特徴を有する摩擦要素、請求項１８の特徴を有する方法、及び請求項２１の特徴を有するインディケータの使用により達成される。
【０００８】
特にブラシなどの消耗性の摩擦要素の摩耗の状態を測定する本発明に係る測定装置は、センサを有する感知デバイスを備え、
上記センサにより磁界が生成され、
上記摩擦要素は上記磁界内で上記センサに対して移動され、
測定装置はインディケータを備え、
上記インディケータは上記摩擦要素に対して取付けられ、
上記インディケータは、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質を含み、
上記センサに対する上記インディケータの位置の変化の結果として、上記磁界の変化は上記感知デバイスにより検出される。
【０００９】
故に、上記センサは、センサの磁界内で上記摩擦要素が移動可能である如き様式で、それの近傍に配設される。上記摩擦要素のすきとり的摩耗は、通常、長さの短縮化、特に上記摩擦要素の消耗性の接触部分の摩耗長さに帰着する。上記摩擦要素は、たとえば、ブラシホルダ内に収容され得ると共に、スプリングにより、電気機械の整流子又はスリップリングに当接して押圧され得、摩擦要素は電気エネルギを伝えるべく使用可能である。その後、上記摩擦要素の接触部分の摩耗は、結果として、上記センサに対する、又は、センサにより生成された磁界に対する、摩擦要素の移動を引き起こす。上記インディケータは、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質を含むことから、且つ、それは上記摩擦要素に対して取付けられることから、特に、摩耗の結果として上記摩擦要素と一体的に上記インディケータの移動が生じたとき、インディケータは上記センサの磁界に影響する。上記インディケータにより引き起こされた斯かる磁界の変化は、上記感知デバイスにより検出され得る。故に、電気機械の動作状態に関わらず、又は、上記摩擦要素を介した電気エネルギの伝達に関わらず、任意の時点にて上記センサの磁界を検出又は決定すること、及び、上記インディケータにより影響される上記磁界の物理的特性から、上記インディケータの相対位置と、上記摩擦要素の関連する絶対的な摩耗長さとを決定又は測定することが可能である。基本的に、上記インディケータによる磁界の影響は上記摩擦要素の最初の摩耗によってのみ開始すること、又は、上記摩擦要素の消耗性の接触部分の完全摩耗の場合には、上記インディケータも摩耗されることが可能であり、逆も同様である。故に、全体として、上記摩擦要素の消耗性の接触部分の絶対長さ、又は、上記摩擦要素の長さが、最も単純な手段を用いて測定され得る。
【００１０】
上記センサはコイルであり得、その場合、コイルのインピーダンスは、上記感知デバイスの検出回路により測定され得る。その誘導性又は自己誘導により、コイルは、コイルにおいて自己誘導された逆電圧に起因して交流電圧又はパルス化電圧が印加されたとき、遅延様式にて電圧曲線に遅れる交流電流又は電流パルスを引き起こし得る。上記インディケータの強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質は、上記コイルの誘導性の変化を引き起こすことで、電圧／電流／時間曲線の形状変化を引き起こし得る。コイルの誘導性の変化は、上記磁界内における上記インディケータの存在又は不在により測定され得る。その場合、測定の原理は、コイルのインピーダンスの変化と、上記検出回路によるそれの測定とに基づく。
【００１１】
上記測定装置は、摩擦要素を収容してそれを移動可能様式で取付けるブラシホルダを備え、その場合に上記センサは上記ブラシホルダ上に固定的に配設され得る。上記センサは、たとえば、上記摩擦要素を収容し得る上記ブラシホルダのシャフトの領域に位置決めされ得る。この点に関し、上記センサは上記摩擦要素に接触する必要はないので、上記摩擦要素とセンサとの間には間隙が実現され得る。上記ブラシホルダ上における上記センサの位置は、上記インディケータの性質及び設計態様に依存する。上記センサがコイルであるなら、センサは、上記ブラシホルダに沿い、上記摩擦要素の長手軸に向けて延出すべく実現されることも可能である。上記ブラシホルダは、上記センサの磁界を遮断しない様に、少なくとも断面においてプラスチック材料により実現され得る。特に単純な実施例においては、上記ブラシホルダにおいて、上記センサが容易に挿入され得るたとえばボアなどの受容開口が実現され得る。
【００１２】
上記感知デバイスは、付加的センサも備え、これにより付加的な磁界が生成され得、その場合、付加的な磁界においては上記センサに対して上記摩擦要素又は付加的な摩擦要素が移動され得る。もし上記感知デバイスが２つの摩擦要素を監視する役割を果たすなら、対応する摩擦要素上にはセンサが位置され得る。故に、上記感知デバイスにより、複数の摩擦要素が同時に測定又は監視され得る。代替的もしくは付加的に、上記付加的センサ及び上記センサの両方をひとつの摩擦要素上に配設することも可能である。このことは、上記摩擦要素が特に長寸であると共に、その長さに対して調節される磁界が必要となるならば、特に有用であり得る。故に、上記センサ及び上記付加的センサは、相互から離間されるべく位置決めされ得る。インディケータの物質を更に良好に検出するために、付加的な磁界を有する上記付加的センサは、上記センサの磁界とは異なる磁界を実現することも可能である。
【００１３】
上記センサ及び上記付加的センサは、上記感知デバイスの検出回路に対し、直列又は並列に接続され得る。この様にすると、上記測定装置により、たとえば、数個の摩擦要素が監視され得る。特に、各センサ間の直列接続は少数本の接続ケーブルを必要とするが、その場合には、全てのセンサ又は摩擦要素を全体として測定し得るのみである。他方、上記検出回路に対する各センサの並列接続によれば、複数の単独摩擦要素の区別された測定が許容される。
【００１４】
特にブラシなどの、電流を伝える本発明に係る摩擦要素は、本発明に係る測定装置により摩擦要素の摩耗長さを測定すべく実現される。上記測定装置と共に、上記摩擦要素によれば、測定システムが実現される。
【００１５】
上記摩擦要素の材料は、主としてグラファイトであり得る。上記摩擦要素は、たとえば、好適には電気モータ又は発電器である電気機械の整流子又はスリップリングと接触するブラシであり得る。上記摩擦要素はまた、実質的に完全にグラファイトにより実現されることも可能である。この場合、上記グラファイトは、結合剤及び所定割合の金属も備え得る。但し、各金属は、上記摩擦要素の性能促進剤として作用するが、上記インディケータ自体は実現し得ない。上記インディケータの物質は、上記摩擦要素の材料と異なり得る、と言うのも、上記インディケータの物質は、上記摩擦要素の提供された機能に対して必要とされるのではなく、インディケータを実現する役割を果たすのみだからである。
【００１６】
上記インディケータは、上記摩擦要素の長さに関して相対的に、摩擦要素上の所定区画に取付けられ得る。上記摩擦要素の長手軸に関する摩擦要素の全長は、摩擦要素の長さであると理解される。故に、上記インディケータは、上記摩擦要素の一部分のみに対しても取付けられ得る。
【００１７】
上記摩擦要素に対しては、付加的インディケータも取付けられ得る。付加的インディケータによれば、夫々のインディケータの位置が、故に、上記摩擦要素の摩耗長さの測定値が、更に厳密に決定され得る。上記付加的インディケータは、上記摩擦要素に対し、上記インディケータに対応する位置、又は、上記摩擦要素の近傍又は所定距離である異なる位置にて、取付けられ得る。
【００１８】
一実施例に依れば、上記インディケータは、上記摩擦要素に対して取付けられた、又は、それに当接して押圧する、巻回帯片スプリングであり得る。巻回帯片スプリングは、たとえば、特にバネ鋼である強磁性物質により実現され得るか、上記巻回帯片スプリングは、この物質を含む。選択的に、上記インディケータはコイルスプリングでもあり得る。上記巻回帯片スプリングは、上記摩擦要素に対し、たとえば、摩擦要素を整流子又はスリップリング上に押圧する接触圧力を引き起こし得る。その後、機械的すきとりに起因する上記摩擦要素の摩耗は、摩擦要素の長さの短縮化を引き起こすことで、上記巻回帯片スプリングの位置を上記センサに対して変化させる。この様にして、上記巻回帯片スプリングは上記センサの磁界に対して影響することで、上記摩擦要素の長さの測定を許容し得る。
【００１９】
好適実施例において、上記インディケータは、上記摩擦要素に対して適用された被覆であり得る。被覆は、たとえば、上記インディケータの物質で作成されるか、物質を含むと共に、被覆は、電気化学的プロセス、無電解還元析出、蒸着、熱分解反応、溶融塊内への浸漬、印刷プロセス、又は、層の接着剤結合により実現され得る。この場合、上記被覆が、たとえば＜１００μｍなどのように比較的に薄寸であるなら、それは既に十分である。
【００２０】
上記摩擦要素が、摩擦要素の材料に対して強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質が添加され得るというインディケータを実現するなら、特に有用である。上記摩擦要素が、粉体を焼結することにより実現されるなら、上記物質は、粉体の形態で上記摩擦要素の材料に対して添加されることも可能であり、且つ、上記物質は、上記材料と混合され得る。但し、上記物質を、上記摩擦要素に対して所定区画においてのみ添加することが可能である。上記物質は、上記摩擦要素の機能特性を変化させ得るが、物質を上記摩擦要素の材料に添加することにより、上記インディケータは、摩擦要素に対する既存の製造方法の一部として、特に単純でコスト効率的な様式で実現され得る。
【００２１】
上記インディケータは、上記摩擦要素の長さに関して相対的に、摩擦要素の長さの消耗性の接触部分においてのみ実現され得る。その場合、上記摩擦要素の内で使い果たされない結合部分は、インディケータ無しで実現され得る。上記接触部分は、接触表面を介して接触相手に対する電気エネルギの伝達が行われるという接触表面を備える。上記インディケータが被覆であるなら、インディケータは、上記接触部分において上記摩擦要素を完全に覆い得る。上記インディケータは、たとえば、矩形状の摩擦要素の側部表面など、上記接触部分において接触部分のひとつもしくは数個の表面部分のみを覆うことも可能である。もし、上記摩擦要素の材料が上記インディケータを構成又は実現するなら、上記インディケータの物質は、上記消耗性の接触部分においてのみ存在し得る。故に、上記消耗性の接触部分のすきとり的除去は、上記インディケータの消耗に帰着することから、上記磁界の連続的又は比例的な変化に帰着する。
【００２２】
上記インディケータは、上記摩擦要素の長さに関して相対的に、摩擦要素の長さの結合部分においてのみ実現され得る。上記結合部分は、上記摩擦要素の接触表面から離間されると共に、上記摩擦要素の長さの消耗性の接触部分に対して接続され得る。まさに上記消耗性の接触部分と同様に、上記結合部分もまた、其処に対して適用された被覆として、又は、上記摩擦要素の材料における添加物として、上記インディケータを備える。上記結合部分は、上記摩擦要素を、たとえば、撚り線であって、導電様式で摩擦要素を接続するか、又は、接触圧力を実現するスプリングと接触するという撚り線に対して接続する役割を果たす。故に、上記結合部分のすきとり的除去、又は、結合部分の消耗は意図されない。但し、上記消耗性の接触部分の長さを変化させることにより、上記結合部分は上記センサに対して変位され得ることから、上記センサの磁界の変化に帰着する。但し、上記インディケータ自体は、変化に委ねられない。複数のインディケータが配備されるなら、上記結合部分及び消耗性の接触部分は各々、相互に異なるインディケータを備える。
【００２３】
更に、上記インディケータは、上記摩擦要素の長さに関して相対的に、結合部分と消耗性の接触部分との間における摩擦要素の長さのインディケータ部分においてのみ実現され得る。上記インディケータが被覆として実現されるなら、上記インディケータ部分は、上記摩擦要素の周縁部の回りにおける比較的に狭幅な帯域として実現され得る。上記インディケータが上記摩擦要素の材料で作成されるなら、上記インディケータ部分は、上記摩擦要素の長さに関し、摩擦要素における比較的に薄寸の材料帯片として実現され得る。もし数個のインディケータが配備されるなら、数個のインディケータ部分も実現され得る。更に、上記結合部分、及び／又は上記消耗性の接触部分は、上記インディケータ部分のインディケータとは異なるインディケータも付加的に備える。また、この場合において、インディケータの物質が、上記センサに臨む上記摩擦要素の片側又は側部部分のみに配設されるなら、既に十分であり得る。
【００２４】
上記物質は、鉄、コバルト、ニッケル、それらの合金、鉄−ケイ素、鉄−ホウ素、鉄−アルミニウム、アルミニウム−ニッケル−コバルト、マンガン−アンチモン、又は、マンガン−ビスマスの合金で作成され得る。
【００２５】
上記物質は、鉄元素の酸化物（Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4）、ニッケル元素の酸化物（ＮｉＯ）、クロム元素の酸化物（ＣｒＯ2）、及び／又は、好適には、文字Ａに対する二価の金属カチオン（Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）及び文字Ｂに対する三価の金属カチオン（Ｆｅ）を有するＡＢ2Ｏ4型のスピネルを備える。
【００２６】
本発明に係る、特にブラシなどの消耗性の摩擦要素の摩耗の状態を測定する方法は、測定装置の感知デバイスのセンサにより磁界を生成し、上記磁界内の上記摩擦要素は、上記センサに対して配設され、上記摩擦要素に対して上記測定装置のインディケータが取付けられ、上記インディケータは、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質を含み、上記センサに対する上記インディケータの位置の変化の結果として、上記磁界の変化は上記感知デバイスにより検出される。本発明に係る方法の利点に関しては、本発明に係る測定装置の利点の説明を参照されたい。
【００２７】
上記センサのインピーダンスは、上記感知デバイスにより測定され得ると共に、上記感知デバイスに記憶された基準インピーダンスと比較され得、上記測定されたインピーダンスと上記基準インピーダンスとの差により、上記摩擦要素の長さの消耗性の接触部分の部分的長さが決定され得る。もし上記センサがコイルならば、コイルには交流電圧又はパルス化電圧が供給され得ることにより、それにより実現された電気回路においては、コイルの誘導性に依り、交流電圧又はパルス化電圧の位相シフトが生ずる。上記センサのインピーダンスは、上記感知デバイスにより、又は、感知デバイスの検出回路により決定され得る。たとえば、上記センサのインピーダンスは、未だ摩耗されていない新たな摩擦要素に対する基準インピーダンスとして設定されると共に、インピーダンスを上記感知デバイスに記憶することが実現され得る。その後、上記測定装置は摩擦要素により較正され得る。上記摩擦要素が、特に接触部分の機械的すきとりにより上記センサに対して移動されたなら、上記センサのインピーダンスは、上記インディケータにより引き起こされたセンサの磁界の変化により、変化する。そのときに測定されるインピーダンスは、上記感知デバイス又は上記検出回路により、上記基準インピーダンスと比較される。この様にして決定された、測定済みインピーダンスと基準インピーダンスとの間の差に依り、消耗性の接触部分の残存する部分的長さは、上記検出回路により計算され得る。この計算は、たとえば、数学関数に基づいて行われ得る。基本的に、上記方法は、インディケータを有する任意の摩擦要素に対して使用され得る、と言うのも、上記摩擦要素の較正は、常に行われ得るからである。
【００２８】
これは、測定装置が、電気エネルギを伝える役割を果たす種々の摩擦要素に対し、又は、電気エネルギの伝達を許容し得ないか、これに対して企図されない摩擦要素に対し、汎用的に使用され得ることを許容する。
【００２９】
特に、上記センサに対する上記インディケータの位置の変化は、上記感知デバイスにより継続的に測定されることが実現され得る。その場合、上記摩擦要素の摩耗の、又は、上記消耗性の接触部分の部分的長さの、絶対的状態が常に測定され得る。この測定は、上記摩擦要素を通り流れる電流、又は、動作しつつある電気機械に関わらずに、行われ得る。その場合、電気機械の動作に関する上記摩擦要素の摩耗は、上記感知デバイスにより決定され得る。たとえば、上記電気機械が何時間動作した後に上記摩擦要素が完全に摩耗することが予期され且つ交換されるべきかが、事前に計算され得る。故に、上記摩擦要素の交換は、特に容易に計画され得る。
【００３０】
上記方法の更なる好適実施例は、装置の請求項１を参照する従属請求項の特徴の記述から導かれ得る。
【００３１】
本発明に依れば、特にブラシなどの消耗性の摩擦要素と協働して摩擦要素の摩耗の状態を測定する、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質で作成されたインディケータが使用される。上記インディケータの使用法の更なる好適実施例は、装置の請求項１及び方法の請求項１８を参照する従属請求項の特徴の記述から導かれ得る。
【００３２】
本発明は、種々の用途に対して使用され得る。電気機械は、たとえば、各々がひとつのブラシホルダ内に配設された２つのブラシと夫々が接触する２つのスリップリングを備える。上記スリップリングから離間された各ブラシの後端部に対してはニッケルで作成された被覆が適用されると共に、各ブラシの前端部にて上記ブラシホルダには、感知デバイスのセンサとしてコイルが一体化される。夫々のコイルの信号は、各ブラシホルダ上の接続ソケットを介し、上記感知デバイスの検出回路に対して伝えられ得る。
【００３３】
たとえば、三相の機械は、３つのブラシを有する３つのスリップリング軌道を備え、各ブラシは、スリップリング軌道に臨むブラシの前端部上にて鉄により表面被覆された周縁ブラシ表面を有する。この場合、ブラシ作動表面の近傍にて、前端部における夫々のブラシホルダには、直列に接続された複数のコイルも一体化され得る。そのとき、各ブラシホルダは、上記感知デバイスにおいて、検出回路を有する二極式接続ソケットを介して接続され得る。
【００３４】
別の例に依れば、電気機械は、３つのブラシが各々接触する異なる極性の２つのスリップリング軌道を備える。上記ブラシは各々、後端部における酸化鉄（ＩＩＩ）の添加物を有する材料被覆を備える。この場合においても、各ブラシの前端部の近傍にて、各ブラシホルダ内には、並列に接続され得るセンサとして、複数のコイルが一体化され得る。各ブラシホルダ上には、測定信号を検出回路に対して伝達する７極の接続ソケットが実現され得る。
【００３５】
別の例において、異なる極性の２つのスリップリングを有する電気機械は、ひとつのスリップリング上に２つのブラシを備え、各ブラシは、最大許容可能な摩耗長さの領域において、鉄粉の添加物を有する薄寸の中間層を備える。
【００３６】
本発明は、添付図面を用いて更に詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】摩擦要素の第１実施例の斜視図である。
【図２】摩擦要素の第２実施例の斜視図である。
【図３】摩擦要素の第３実施例の斜視図である。
【図４】摩擦要素の第４実施例の斜視図である。
【図５】摩擦要素の第５実施例の斜視図である。
【図６】摩擦要素の第６実施例の斜視図である。
【図７】摩擦要素の第７実施例の斜視図である。
【図８】摩擦要素の第８実施例の斜視図である。
【図９】摩擦要素の第９実施例の斜視図である。
【図１０】摩擦要素の第１０実施例の斜視図である。
【図１１】未消耗の摩擦要素を有するブラシホルダの概略的断面図である。
【図１２】消耗された摩擦要素を有する図１１からのブラシホルダの概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、ブラシ１１を実現する摩擦要素１０の簡略化された斜視図である。ブラシ本体１２は、実質的にグラファイトで作成されると共に、ブラシ本体は、前端１３上の接触表面１４であって、（不図示の）電気機械のスリップリングと接触する役割を果たすという接触表面１４と、後端１５上の撚り線１６であって、ブラシ本体１２内に収容されると共に導電様式でブラシ１１を接続する役割を果たすという撚り線１６とを備える。ブラシ１１、又は、その表面１７に対しては、被覆１９によりインディケータ１８が取付けられる。被覆１９は、数マイクロメータ厚であると共に、実質的に強磁性物質で作成され、その場合に被覆１９は代替的に、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質も備え得る。上記物質は、たとえば、鉄、コバルト又はニッケルであり得ると共に、物質は、鉄−ニッケル、鉄−コバルト、ニッケル−コバルト、鉄−ケイ素、鉄−ホウ素、鉄−アルミニウム、アルミニウム−ニッケル−コバルト、ニッケル−鉄−コバルト、マンガン−アンチモン、又は、マンガン−ビスマスの合金であり得る。被覆１９は、長手軸２０に関し、後端１５上の表面１７上に完全に適用される。他方、表面１７は、被覆を有さないことから、ブラシ本体１２の長さＬの内の部分的長さＬＫを有する消耗性の接触部分２１を実現する。結果として、被覆１９は、ブラシ本体１２の長さＬの内の長さＬＶを有する結合部分２２において実現される。ブラシ１１は、ここでは示されない測定装置及びブラシホルダと共に使用され得、その場合、測定装置の感知デバイスのセンサにより磁界が生成されると共に、磁界内でブラシは上記センサに対して配設され、その場合、インディケータ１８は、消耗性の接触部分２１の消耗に起因した上記センサに対するインディケータ１８の位置の変化の結果として、磁界の変化を引き起こす。そのときに上記測定装置は、消耗性の接触部分２１の長さＬＫを決定するために、上記センサに対するインディケータ１８の位置の変化を使用し得る。
【００３９】
図２は、図１の摩擦要素と対照的に、結合部分２２において表面１７の側部表面２５に対してのみ適用された被覆２４を備える摩擦要素２３を示している。摩擦要素２３は常に、被覆２４がセンサの検出領域に到達することを許容する様式で収容されるべきことを銘記することは重要である。被覆２４は、たとえば、側部表面２５上に（不図示の）接着層により適用され得る。
【００４０】
図３は、図１の摩擦要素と対照的に、ブラシ本体１２の表面１７上で消耗性の接触部分２１においてのみ適用された被覆２７を備える摩擦要素２６を示している。被覆２７は、摩擦要素２６の寿命に亙りすきとり的除去により摩耗されると共に、寿命の最後には実質的に完全に除去される。
【００４１】
図４は、図１の摩擦要素と対照的に、表面１７上の消耗性の接触部分２１から結合部分２２への遷移領域において適用された被覆２９を備える摩擦要素２８を示している。この様にして、被覆２９はインディケータ部分３０を実現する。もし、消耗性の接触部分２１のすきとり的除去により被覆２９がセンサを通過したなら、センサの磁界のインピーダンスは、たとえば、初期値から改変値へと変化し、且つ、初期値へと戻る。その場合、摩擦要素２８の長さを厳密に計算せずに、摩擦要素２８の少なくとも２つの位置を検出し得る。
【００４２】
図４の摩擦要素と対照的に、図５に示された摩擦要素３１は、インディケータ部分３０における付加的被覆３２を備える。
【００４３】
図６は、図１の摩擦要素と対照的に、被覆の代わりに、結合部分２２におけるインディケータ３４を備える摩擦要素３３を示し、上記インディケータは、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質の添加によるブラシ本体１２の材料として実現されている。上記物質は、ブラシ本体１２が焼結されるなら、粒子群３５の形態で上記材料に対して添加され得る。粒子群３５は、結合部分２２において実質的に均一な様式で分布され、消耗性の接触部分２１に対しては上記物質の粒子は添加されない。検出の原理は、図１に示された摩擦要素に対応する。
【００４４】
図７は、図６の摩擦要素と対照的に、結合部分２２又は表面１７の側部表面３８上の区画３７においてのみ粒子群３５を備える摩擦要素３６を示している。
【００４５】
図８は、図６の摩擦要素と対照的に、上記物質の粒子群３５が消耗性の接触部分２１においてのみブラシ本体１２の材料に対して添加されたという摩擦要素３９を示している。結合部分２２は、上記物質の粒子を一切含まない。
【００４６】
図９は、図６の摩擦要素と対照的に、消耗性の接触部分２１と結合部分２２との間のインディケータ部分４１における材料に対してのみ、上記物質の粒子群３５が添加された摩擦要素４０を示している。
【００４７】
図１０は、図９の摩擦要素と対照的に、結合部分２２におけるブラシ本体１２の材料に対して付加的粒子群４３が添加されることで、結合部分２２において付加的インディケータ４４が実現されるという摩擦要素４２を示している。
【００４８】
図１１及び図１２の組み合わせ図は、ブラシホルダ４６と、ブラシ４８を実現する摩擦要素４７とを有する（更に詳細には示されない）電気機械のスリップリング４５の概略的断面図を示している。ブラシ４８は、ブラシホルダ４６のシャフト５０内で長手軸４９に沿い移動可能である。ブラシ４８の接触表面５２上には、スプリング５１を介して接触圧力が引き起こされる。そのとき、電気エネルギは、ブラシ４８に対して取付けられた撚り線５３を介し、接触表面５２を介してスリップリング４５に対して伝達され得る。ブラシ４８は実質的にグラファイトで作成され、その場合、グラファイトに対しては、インディケータ５７が実現される如く、ブラシ４８のブラシ本体５６の区画５４において、強磁性、反強磁性、及び／又はフェリ磁性の物質が添加される。ブラシホルダ４６のキャビティ５８内には、実質的に（更に詳細には示されない）コイルにより実現されたセンサ５９が配設される。センサ５９及びインディケータ５７は、（完全には示されない）測定装置６０の一部である。図１１及び図１２から理解され得る如く、ブラシ本体５６の消耗性の接触部分６１は、最初は比較的に長寸であると共に、その後、センサ５９に対するインディケータ５７の位置を引き起こすために、接触部分６１の材料のすきとり的除去により減少される。センサ５９により生成される磁界もまた、インディケータ５７の変化した相対位置により変化せしめられ、消耗性の接触部分６１の長さの対応変化は、測定装置６０又は（不図示の）検出回路のインディケータ５７の相対位置の変化から導かれることにより、摩耗限界への到達が検出される。
【図１】
0006931082.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006931082.tif 000009
【図９】
0006931082.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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