DE3504048C2

DE3504048C2 - Device for measuring torques

Info

Publication number: DE3504048C2
Application number: DE19853504048
Authority: DE
Inventors: Detlef 1000 Berlin Klockow; Gerhard Dr.-Ing. Lechler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-04
Filing date: 1985-02-04
Publication date: 1987-01-29
Also published as: DE3504048A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Messen von Drehmomenten mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil sind Eingangsteil und Ausgangsteil um begrenzte Beträge zueinander drehbar in einer Dehnungsmeßhülse gelagert. An den einander zugewandten Stirnflächen des Eingangs- und Ausgangsteiles angeordnete Schrägflächen transformieren die Drehbewegung in eine Axialbewegung, die die Dehnungsmeßhülse zu längen sucht. Die in die Dehnungsmeßhülse eingeleiteten Axialkräfte werden mittels Dehnungsmeßstreifen erfaßt.In a device for measuring torques with an input part and an output part, the input part and output part are mounted in a strain gauge sleeve so that they can rotate relative to one another by a limited amount. Inclined surfaces arranged on the facing end faces of the input and output parts transform the rotary movement into an axial movement that tends to lengthen the strain gauge sleeve. The axial forces introduced into the strain gauge sleeve are recorded by means of strain gauges.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Drehmomenten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for measuring torques according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE-OS 29 07 819 ist eine Vorrichtung der in Betracht gezogenen Art bekannt, deren Meßteil von einer den Eingangsteil umgebenden Kraftmeßdose gebildet wird, auf die durch in Abhängigkeit von den zu übertragenden Drehmomenten axial verschiebbare Bolzen Druckkräfte ausgeübt werden. Die bekannte Meßvorrichtung vermag insofern nicht voll zu befriedigen, als bei ihr der Aufwand zur Übertragung der Axialverschiebungen zwischen Eingangs- und Ausgangsteil auf den Meßteil vergleichsweise groß ist und der Aufbau und die Lagerung des Meßteiles auf dem Eingangsteil verhältnismäßig kompliziert sind.A device of the type in question is known from DE-OS 29 07 819, the measuring part of which is formed by a load cell surrounding the input part, onto which compressive forces are exerted by bolts which can be moved axially depending on the torques to be transmitted. The known measuring device is not entirely satisfactory in that the effort required to transmit the axial displacements between the input and output parts to the measuring part is comparatively large and the structure and mounting of the measuring part on the input part are relatively complicated.

Bekannt ist außerdem aus der DE-OS 31 29 115 eine Drehmomentmeßvorrichtung, bei der ein Eingangsteil über einen Torsionsstab mit einem Ausgangsteil verbunden ist und bei der sich in Abhängigkeit von der Torsion des Torsionsstabes die Axiallage eines zusammen mit dem Eingangs- und dem Ausgangsteil rotierenden hülsenförmigen Schiebers ändert, der mit einem Kragen versehen ist, der in den Luftspalt eines einen induktiven Geber bildenden Elektromagneten ragt.Also known from DE-OS 31 29 115 is a torque measuring device in which an input part is connected to an output part via a torsion bar and in which the axial position of a sleeve-shaped slide which rotates together with the input and output parts changes depending on the torsion of the torsion bar and which is provided with a collar which projects into the air gap of an electromagnet forming an inductive sensor.

Eine auf Torsion beanspruchte, mit Dehnungsmeßstreifen bestückte Dehnungsmeßhülse weist schließlich eine aus der DE-OS 20 24 422 bekannte Drehmomentmeßeinrichtung auf. Bei dieser Meßeinrichtung rotiert die Meßhülse und zur Meßwertübertragung sind folglich Schleifringe erforderlich.Finally, a strain gauge sleeve subjected to torsion and fitted with strain gauges has a torque measuring device known from DE-OS 20 24 422. In this measuring device, the measuring sleeve rotates and slip rings are therefore required to transmit the measured values.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so zu gestalten, daß sie eine weitgehend geschlossene kompakte Einheit bildet, deren Meßteil nicht nur eine Meß- sondern darüber hinaus eine Schutzfunktion für Teile der Meßvorrichtung erfüllt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.The invention is based on the object of designing a device of the generic type in such a way that it forms a largely closed, compact unit, the measuring part of which not only fulfills a measuring function but also a protective function for parts of the measuring device. This object is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of patent claim 1.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to a particularly advantageous embodiment shown in the drawing. It shows

Fig. 1 teilweise im Schnitt die schematisierte Darstellung einer Drehmoment-Meßvorrichtung; Fig. 1 shows a schematic representation, partly in section, of a torque measuring device;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1 and

Fig. 3 die Abwicklung der zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 angeordneten Wälzkörperführungsbahn. Fig. 3 shows the development of the rolling element guideway arranged between the input part and the output part of the device according to Fig. 1 and 2.

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 allgemein der Eingangsteil und der Ausgangsteil einer mit zwei Wellenstümpfen 3 und 4 versehenen, durch geeignete Kupplungen, z. B. mit zwei Wellenenden verbindbaren, Vorrichtung bezeichnet. Der Eingangsteil 1 stützt sich mittels eines Bundes 5 über ein Wälzlager 6 gegen ein von einem nach innen gerichteten Flansch einer Dehnungsmeßhülse 7 gebildetes Widerlager 8 ab, während zur Abstützung des Ausgangsteiles 2 in der Dehnungsmeßhülse 7 ein Widerlager 9 dient, das von einem in die Dehnungsmeßhülse 7 eingeschraubten Druckring gebildet wird, gegen den sich über ein Wälzlager 10 ein Bund 11 des Ausgangsteiles 2 abstützt. Die Dehnungsmeßhülse 7 ist an ihrer Außenseite mit Dehnungsmeßstreifen 12 versehen, die einer Längenänderung der Dehnungsmeßhülse 7 proportionale Signale liefern. Zum Schutz der Dehnungsmeßstreifen 12 und der mit ihnen verbundenen Leitungen 13 dient ein durch eine Schweißnaht 14 mit der Dehnungsmeßhülse 7 verbundener Schutzmantel 15, an den sich ein Schutzrohr 16 anschließt.In Fig. 1, 1 and 2 generally designate the input part and the output part of a device provided with two shaft stubs 3 and 4 , which can be connected by suitable couplings, e.g. to two shaft ends. The input part 1 is supported by means of a collar 5 via a roller bearing 6 against an abutment 8 formed by an inwardly directed flange of a strain gauge sleeve 7 , while an abutment 9 serves to support the output part 2 in the strain gauge sleeve 7 , which is formed by a pressure ring screwed into the strain gauge sleeve 7 , against which a collar 11 of the output part 2 is supported via a roller bearing 10. The strain gauge sleeve 7 is provided on its outside with strain gauges 12 , which deliver signals proportional to a change in length of the strain gauge sleeve 7 . To protect the strain gauges 12 and the lines 13 connected to them, a protective sheath 15 is connected to the strain gauge sleeve 7 by a weld seam 14 , to which a protective tube 16 is connected.

In eine Bohrung 17 des Ausgangsteiles 2 ragt ein Zapfen 18 des Eingangsteiles 1. Die einander zugewandten, die Bohrung 17 bzw. den Zapfen 18 umschließenden Stirnflächen 19 und 20 des Eingangsteiles 1 und des Ausgangsteiles 2 sind mit wellenförmigen Führungsbahnen 21 und 22 für als Kugeln ausgebildete Wälzkörpern 23 versehen. Aufgrund der Schrägflächen 24 bis 31 bildenden Führungsbahnabschnitte (vgl. Fig. 3) löst eine vom zwischen dem Eingangsteil 1 und dem Ausgangsteil 2 übertragenes Drehmoment abhängige relative Drehbewegung zwischen dem Eingangsteil 1 und dem Ausgangsteil 2 eine Axialbewegung zwischen den beiden Teilen 1 und 2 aus, die zu einer meßbaren Dehnung der Dehnungsmeßhülse 7 führt. Die auftretenden Axialverschiebungen zwischen Eingangsteil 1 und Ausgangsteil 2 sind zwar sehr gering, sie lassen sich aber gleichwohl mit Hilfe der Dehnungsmeßstreifen 12 gut erfassen. Aufgrund der wellenförmigen Ausbildung der Führungsbahnen 21 und 22 können die auftretenden Drehmomente unabhängig von der Drehrichtung ermittelt werden. Die Schräge der Führungsbahnabschnitte wird den jeweiligen Anwendungsfällen entsprechend festgelegt.A pin 18 of the input part 1 projects into a bore 17 of the output part 2. The end faces 19 and 20 of the input part 1 and the output part 2 , which face one another and enclose the bore 17 and the pin 18 , respectively, are provided with wave-shaped guideways 21 and 22 for rolling elements 23 designed as balls. Due to the guideway sections forming inclined surfaces 24 to 31 (cf. Fig. 3), a relative rotary movement between the input part 1 and the output part 2 , which is dependent on the torque transmitted between the input part 1 and the output part 2 , triggers an axial movement between the two parts 1 and 2 , which leads to a measurable expansion of the strain gauge sleeve 7. The axial displacements that occur between the input part 1 and the output part 2 are very small, but they can nevertheless be easily detected using the strain gauges 12 . Due to the wave-shaped design of the guideways 21 and 22 , the torques that occur can be determined regardless of the direction of rotation. The inclination of the guideway sections is determined according to the respective application.

Claims

1. Device for measuring torques with an input part serving to introduce torque and an output part serving to derive torque, in which the input part and the output part are supported against each other in the axial direction directly or with the interposition of rolling elements via at least one inclined surface which, in the event of a limited rotation of the input part relative to the output part, seeks to move the latter away from the input part in the axial direction, the input part and the output part being mounted so as to be freely rotatable relative to a stationary measuring part equipped with electronic sensors which is provided with abutments which counteract the axial displacement between the input part and the output part, characterized in that the measuring part is formed by a strain gauge sleeve ( 8 ) which is provided with abutments ( 8, 9 ) for flanges of the input part ( 1 ) and the output part ( 2 ) which are enclosed by it and can be spread apart under the action of torque.

2. Device according to claim 1, characterized in that the abutments ( 8, 9 ) are formed by an inwardly directed flange of the strain gauge sleeve ( 7 ) and a pressure ring which can be screwed into the latter.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the input part ( 1 ) has a pin ( 18 ) which is guided in a bore ( 17 ) of the output part ( 2 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the strain gauge sleeve ( 7 ) is provided with strain gauges ( 12 ) between the abutments ( 8, 9 ).

5. Device according to claim 4, characterized in that the strain gauge sleeve ( 7 ) is provided with a protective sheath ( 15 ) covering the strain gauges ( 12 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the input part ( 1 ) and the output part ( 2 ) are supported against each other via a rolling element ring with a wave-shaped guide track ( 21, 22 ).