AT514415A1 - Messgrößenaufnehmer und Messeinrichtung - Google Patents

Abstract

Messgrößenaufnehmer zur dynamischen Erfassung von Drehmoment und/oder Drehzahl umfassend: einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Eingangskörper (3) zur Koppelung mit der Eingangswelle (1), einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Ausgangskörper (4) zur Koppelung mit der Ausgangswelle (2), wobei der Eingangskörper (3) drehelastisch mit dem Ausgangskörper (4) gekoppelt ist, wobei zur drehelastischen Koppelung zumindest ein elastischer Körper(5) vorgesehen ist, der durch Verdrehung des Eingangskörpers(3) zum Ausgangskörper (4) elastisch verformbar angeordnet ist, wobei der Eingangskörper (3) zumindest einen Eingangsmessfortsatz (6) aufweist, der bei Drehung des Eingangskörpers (3) periodisch von einem Sensor (8,9) detektiert ist, und wobei der Ausgangskörper (4) zumindest einen Ausgangsmessfortsatz (7) aufweist, der bei Drehung des Ausgangskörpers (4) periodisch von einem Sensor (8,9) detektiert ist.

Description

1

1 52008/GP/GA/FI

Messgrößenaufnehmer und Messeinrichtung

Die Erfindung betrifft einen Messgrößenaufnehmer sowie eine Messeinrichtung zur dynamischen Erfassung von zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle wirkendem Drehmoment und/oder wirkender Drehzahl umfassend einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Eingangskörper zur Koppelung mit der Eingangswelle, einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Ausgangskörper zur Koppelung mit der Ausgangswelle, wobei der Eingangskörper drehelastisch mit dem Ausgangskörper gekoppelt ist.

Drehmomentmessgeräte im Allgemeinen sind bekannt und in unterschiedlichen Ausführungsformen dem Stand der Technik zu entnehmen.

Beispielsweise sind Drehmomentmessgeräte bekannt, bei denen auf im Wesentlichen starren Metallwellen Dehnmessstreifen vorgesehen sind, durch die bei Torsion der Welle ein elektrisches Signal derart abgeändert wird, dass daraus ein Drehmomentwert ableitbar ist. Dehnmessstreifen haben den Nachteil, dass das Messergebnis stark von 2/31 • t « · · ♦ · ···· • # · ··««·» · « »····»«· · • · · · ♦ I ·· · · ·

2 52008/GP/GA/FI

Umwelteinflüssen wie Temperaturschwankungen beeinflusst ist. Der Sensor muss dabei auf der Torsionswelle sitzen, was bei drehenden Wellen von Nachteil ist.

Ferner sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Drehung bzw. die Drehzahl einer durchgehenden, langgestreckten Welle an zwei voneinander entfernten Positionen detektiert wird. Wird nun die Welle durch Anlegen eines Drehmoments auf Torsion verformt, so detektierten die Sensoren eine Drehverschiebung. Aus dieser Verschiebung kann die Torsion der Welle und in weiterer Folge das angelegte Drehmoment ermittelt werden. Nachteilig an diesen Konstruktionen ist, dass dazu eine verhältnismäßig lange Welle vorgesehen sein muss, um mit ausreichender Messgenauigkeit das Drehmoment bestimmen zu können. Insbesondere bei einer Begrenzung des Bauraums ist eine derartige Konstruktion nicht ausführbar.

Diese Vorrichtungen sind zur Messung kleiner Momente, wie sie beispielsweise im Betrieb von Fahrrädern auftreten, nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere einen Messgrößenaufnehmer bereit zu stellen, der trotz geringer Baugröße eine gleichbleibend exakte, dynamische Messung von Drehmoment und/oder Drehzahl ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Kennzeichen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind, dass der Eingangskörper drehelastisch mit dem Ausgangskörper gekoppelt ist, dass zur drehelastischen Koppelung zumindest ein elastischer Körper vorgesehen ist, der durch Verdrehung des Eingangskörpers zum Ausgangskörper elastisch verformbar angeordnet ist, dass der Eingangskörper zumindest einen Eingangsmessfortsatz aufweist, der bei Drehung des Eingangskörpers periodisch von einem Sensor detektiert ist, und/oder dass der Ausgangskörper zumindest einen Ausgangsmessfortsatz aufweist, der bei Drehung des Ausgangskörpers periodisch von einem Sensor detektiert ist. 3/31 • · # · · · «

3 52008/GP/GA/FI

Der Messgrößenaufnehmer kann weiters die Merkmale umfassen, dass der Eingangskörper und der Ausgangskörper koaxial angeordnet sind, dass der Ausgangskörper ring- oder rohrförmig ausgeführt ist und einen Innenraum aufweist, in welchem konzentrisch der Eingangskörper vorgesehen ist, dass der Eingangskörper ring- oder rohrförmig ausgeführt ist und einen Innenraum aufweist, in welchem konzentrisch der Ausgangskörper vorgesehen ist, dass der Eingangsmessfortsatz in Umfangsrichtung freigestellt ist und durch Drehung des Eingangskörpers periodisch durch den Sensor geführt ist, dass der Ausgangsmessfortsatz in Umfangsrichtung freigestellt ist und durch Drehung des Ausgangskörpers periodisch durch den Sensor geführt ist, dass der Sensor als Lichtschranke und insbesondere als Gabellichtschranke ausgeführt ist, und/oder dass der Eingangsmessfortsatz durch Drehung des Eingangskörpers periodisch die Lichtschranke durchläuft und unterbricht, und/oder dass der Ausgangsmessfortsatz durch Drehung des Ausgangskörpers periodisch die Lichtschranke durchläuft und unterbricht.

Weitere vorteilhafte Merkmale des Messgrößenaufnehmers können sein, dass am Eingangskörper mehrere kranz- oder kronenförmig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Eingangsmessfortsätze vorgesehen sind, dass am Ausgangskörper mehrere kranz- oder kronenförmig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Ausgangsmessfortsätze vorgesehen sind, dass am Eingangskörper eine Eingangskupplungsflanke vorgesehen ist, dass am Ausgangskörper eine Ausgangskupplungsflanke vorgesehen ist, dass der elastische Körper zwischen der Eingangskupplungsflanke und der Ausgangskupplungsflanke angeordnet ist, wodurch eine drehelastische, formschlüssige Kupplung des Eingangskörpers mit dem Ausgangskörper hergestellt ist, dass der elastische Körper durch zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle wirkendem Drehmoment und/oder wirkender Tangentialkraft elastisch druckverformt ist, dass der elastische Körper aus einem Elastomer gebildet ist, dass in Umfangsrichtung mehrere elastische Körper vorgesehen sind, dass am Eingangskörper ein im Wesentlichen radial abstehender Eingangskupplungszahn vorgesehen, durch den in Umfangsrichtung beidseitig Eingangskupplungsflanken gebildet sind, dass am Ausgangskörper ein im Wesentlichen radial abstehender Ausgangskupplungszahn vorgesehen ist, durch den in Umfangsrichtung beidseitig 4/31

4 52008/GP/GA/FI

Ausgangskupplungsflanken gebildet sind und dass in Umfangsrichtung beidseitig des Ausgangskupplungszahns und des Eingangskupplungszahns elastische Körper vorgesehen sind, die an der jeweiligen Flanke anliegen, dass der Ausgangskupplungszahn in den Zwischenraum zweier Eingangskupplungszähne ragt und/oder dass der Eingangskupplungszahn in den Zwischenraum zweier Ausgangskupplungszähne ragt.

Ferner kann eine Messeinrichtung zur dynamischen Drehmoment und/oder Drehzahlmessung umfassend einen Messgrößenaufnehmer nach der vorangegangenen Beschreibung vorgesehen sein, wobei eine mit dem Sensor oder mit den Sensoren verbünde Datenverarbeitungseinheit vorgesehen ist.

Der erfindungsgemäße Messgrößenaufnehmer ist dazu geeignet und/oder eingerichtet zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle wirkendes Drehmoment und/oder Drehzahl zu erfassen. Insbesondere betrifft die Drehmomentmessung auch die Momentenmessung einer drehenden Welle. Somit ist grundsätzlich auch eine Leistungsmessung möglich.

Die vorliegende Erfindung ist auch dazu geeignet und eingerichtet unter wechselnden Umwelteinflüssen wie beispielsweise Temperaturwechsel, Erschütterungen, Verschmutzung etc. störungsfrei das Drehmoment und/oder die Drehzahl detektieren zu können.

Ferner ist die Erfindung dazu geeignet und eingerichtet trotz kleiner Abmaße einen Messbereich von beispielsweise -100Nm bis +100Nm zu messen. Diese Eigenschaft ermöglicht den Einbau des Messgrößenaufnehmers in das Tretlagereines Fahrrades oder eines Pedelec.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der einfache, robuste und wartungsarme Aufbau des Messgrößenaufnehmers. Darüber hinaus sind durch diesen einfachen Aufbau auch die Produktionskosten gering gehalten. 5/31 « · ···· ···· ····

• · * · · ο • ··« · · ο 9 · • ······ 9 · • · · » ι · · • Ο · · I* · « ο ·

5 52008/GP/GA/FI

Der erfindungsgemäße Messgrößenaufnehmer umfasst einen Eingangskörper sowie einen Ausgangskörper. Diese beiden Körper sind in Wesentlichen starr ausgeführt und jeweils mit der Eingangs- oder der Ausgangswelle koppelbar. Optional kann der Eingangskörper auch ein Teil der Eingangswelle und/oder der Ausgangskörper ein Teil der Ausgangswelle sein. Als Eingangswelle wird jene Welle bezeichnet, über welche Drehmoment von einem beliebigen Antrieb eingeleitet wird. Als Ausgangswelle wird jene Welle bezeichnet, die das durch den Antrieb eingeleitete Drehmoment auf die anzutreibenden Elemente überträgt. Es entspricht ebenfalls dem Erfindungsgedanken, dass der Eingangskörper und der Ausgangskörper anstatt mit Wellen mit anderen Elementen wie beispielsweise Ritzeln, Rädern, Riemenscheiben oder anderen Körpern koppelbar sind.

Der Eingangskörper ist drehbar angeordnet, sodass die Drehung eines Antriebs übertragen werden kann. Auch der Ausgangskörper ist drehbar angeordnet, sodass die Drehung des Antriebs weitergegeben werden kann. Der Eingangskörper ist relativ zum Ausgangskörper drehbar angeordnet, sodass eine Relativdrehung grundsätzlich ermöglicht ist. Jedoch ist der Eingangskörper mit dem Ausgangskörper drehelastisch verbunden, drehelastisch gekoppelt oder drehelastisch drehverbunden.

Zur drehelastischen Koppelung des Eingangskörpers mit dem Ausgangskörper ist ein elastischer Körper vorgesehen. Dieser ist einerseits mit dem Eingangskörper und andererseits mit dem Ausgangskörper in Kontakt oder verbunden. Bevorzugt weisen der Eingangskörper eine Eingangskupplungsflanke und der Ausgangskörper eine Ausgangskupplungsflanke auf. Die beiden Flanken erstrecken sich in einer von der Umfangsrichtung des Eingangs- oder Ausgangskörpers abweichenden Richtung und bilden somit eine Art Zahn oder eine Nut. Diese Flanken ermöglichen eine Abstützung des elastischen Körpers an dem Eingangs- und/oder Ausgangskörper. Insbesondere sind durch den Eingangskupplungszahn eine Eingangskupplungsflanke und/oder durch einen Ausgangskupplungszahn eine Ausgangskupplungsflanke gebildet. Diese Zähne erheben sich im Wesentlichen in radialer Richtung von dem jeweiligen Körper.

Zwischen der Eingangskupplungsflanke und der Ausgangskupplungsflanke ist der elastische Körper vorgesehen. Bei Beaufschlagung des Eingangskörpers mit einem 6/31

• · « t t • · · * 0 · ;» * · · · · · • · · · · ·· ♦# ·

6 52008/G P/GA/FI gewissen Drehmoment wird die Eingangskupplungsflanke gegen den elastischen Körper gedrückt. Dieser elastische Körper gibt die Kraft an die Ausgangskupplungsflanke weiter. Da die Ausgangskupplungsflanke im Wesentlichen starr mit dem Ausgangskörper und die Eingangskupplungsflanke im Wesentlichen starr mit dem Eingangskörper verbunden ist, ist dadurch die drehelastische Kopplung des Eingangskörpers mit dem Ausgangskörper gegeben.

Unter dem wirkenden Drehmoment und insbesondere unter der Tangentialkraft erfährt der elastische Körper eine Verformung. Diese Verformung ist in bevorzugter weise elastisch, sodass der Körper bei Entlastung selbsttätig in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Ferner weist der Körper eine gewisse Federkennlinie auf, die beispielsweise von der Form, der Einspannung und dem Material des elastischen Körpers abhängt. Während auf Zug belastete Körper oft eine lineare Federkennlinie aufweisen, haben auf Druck belastete elastische Körper oft eine stark progressiv ansteigende Federkennlinie.

Gemäß der Erfindung wird das Drehmoment und die Drehung der Eingangswelle über die Komponenten Eingangskörper, elastischer Körper und Ausgangskörper auf die Ausgangswelle übertragen. Das Gesamtmoment läuft somit über den Messgrößenaufnehmer. Dies hat den Vorteil, dass das Drehmoment und/oder die Drehzahl trotz geringer Baugröße unverfälscht gemessen werden können.

Beim Einsatz zur Drehmomentmessung in einem Fahrrad können darüber hinaus die Kurbelkräfte beider Pedale ident gemessen werden, da das gesamte Moment beider Pedale über den Messgrößenaufnehmer übertragen ist.

Starr mit dem Eingangskörper ist ein Eingangsmessfortsatz verbunden. Dieser wird bei Drehung des Eingangskörpers mit diesem mitgedreht. Ferner ist im Wesentlichen ortsfest, der Drehung des Eingangskörpers nicht folgend, ein Sensor vorgesehen. Der Eingangsmessfortsatz wird bei Drehung des Eingangskörpers im Wesentlichen periodisch von dem Sensor detektiert. 0 0 0 0 0 · · · Ο 0 © 0 0 0 0 0 0 0 0 0 · · 0 0 0 0 0 · · 0000 Ο 0 00 · • « 0 · 0 0 00 000

7 52008/GP/GA/FI

Auch der Ausgangskörper ist starr mit einem Ausgangsmessfortsatz verbunden. Auch dieser wird mit dem Ausgangskörper mitgedreht und im Wesentlichen periodisch von einem im Wesentlichen ortsfest angeordneten Sensor detektiert.

In bevorzugterWeise sind in Umfangsrichtung mehrere Eingangsmessfortsätze am Eingangskörper vorgesehen. Ferner sind bevorzugt am Ausgangskörper entlang des Umfangs mehrere Ausgangsmessfortsätze vorgesehen. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass pro Umdrehung des Eingangs- oder des Ausgangskörpers die Anzahl der Messpunkte auf die Anzahl der angeordneten Fortsätze erhöht ist. Somit kann unter Berücksichtigung der Messfrequenz des Sensors die Messgenauigkeit erhöht werden.

Grundsätzlich ist jeder Sensor einsetzbar, der zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geeignet ist. Besonders geeignet sind jedoch berührungslose Sensoren wie opto-elektrische Sensoren und im Speziellen Lichtschranken. Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor oder sind die Sensoren als Gabellichtschranke/Gabellichtschranken ausgeführt.

Die Messfortsätze sind in bevorzugter Weise derart angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung des Körpers, an welchem sie vorgesehen sind, einen gewissen Abstand zueinander aufweisen. Sind beispielsweise an dem Ausgangskörper mehrere Ausgangsmessfortsätze vorgesehen, so sind diese in Umfangsrichtung freigestellt und weisen in Umfangsrichtung einen gewissen Abstand zueinander auf. Gleiches kann auch für die Eingangsmessfortsätze des Eingangskörpers gelten. Die Forsätze bilden bevorzugt jeweils einen Eingangsmessring oder einen Ausgangsmessring.

Bei Drehung des Ausgangskörpers werden nun die Ausgangsmessfortsätze durch die Lichtschranke, insbesondere durch die Gabellichtschranke geführt. Dadurch wird bei Durchlaufen des Ausgangsmessfortsatzes die Lichtschranke unterbrochen. Im Bereich zwischen zwei Ausgangsmessfortsätzen ist die Lichtschranke geschlossen. Dadurch wird ein periodisches Signal erzeugt, das über der Zeit einen im Wesentlichen rechteckigen Verlauf aufweist. Gleiches kann auch für die Eingangsmessfortsätze des Eingangskörpers gelten. 8/31 • · · · · · ·· • «ο · · · ♦ ···· • · » ······ · • · · · · · I t ·· ·* · · ·· ···

52008/GP/GA/FI δ

Die Konfiguration der voneinander beabstandeten Messfortsätze verbessert die Messgenauigkeit und die Robustheit der Messanordnung. So sind die freigestellten Messfortsätze unempfindlich gegen Oberflächenverschmutzungen durch Öl oder Farbstoffe. Über die Detektion der Ausgangsmessfortsätze kann nun die Drehzahl des Ausgangskörpers bestimmt werden. Durch Detektion der Eingangsmessfortsätze kann die Drehzahl des Eingangskörpers bestimmt werden. Aus Drehzahlunterschieden, Phasenverschiebungen und/oder einer Verdrehung des Ausgangskörpers zum Eingangskörper kann über die Federkennlinie des elastischen Körpers nun das wirkende Drehmoment berechnet werden.

Dazu ist eine Datenverarbeitungseinheit vorgesehen. Die Datenverarbeitungseinheit ist mit den Sensoren verbunden und dazu eingerichtet deren Signale zu verarbeiten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Datenverarbeitungseinheit und insbesondere deren Komponenten ebenso wie die Sensoren relativ ortsfest, d.h. nicht mit dem Eingangskörper oder dem Ausgangskörper mitdrehend ausgeführt.

Bevorzugt sind in Umfangsrichtung mehrere elastische Körper vorgesehen.

Die elastischen Körper umfassen beispielsweise Polyurethan, Polyamid, Polyoxymethylen, Gasfedern, metallische Federn, nichtmetallisch Federn oder sind aus diesen Stoffen gebildet.

Je nach Einspannung und Werkstoff des elastischen Körpers weist dieser unterschiedliche Deformations- und Temperatureigenschaften auf, die insbesondere durch die Werte a, b, c, x, y, z der Funktionen d (Ψ) = (αΨζ + 0Ψ - ^ Nm<0hr-3 und ftVOO ~ O*?12 + yT + z) in die Bestimmung des Drehmoments einfließen.

Die Werte a, b, c, x, y, z können durch herkömmliche Methoden bestimmt werden, die dem allgemeinen Fachwissen des Fachmanns entsprechen. Beispielsweise können sie in mehreren Messzyklen bei unterschiedlichen Temperaturen und Belastungen bestimmt werden. 9/31

9 52008/GP/GA/FI

Durch den erfindungsgemäßen Messgrößenaufnehmer kann ein Moment bestimmt werden, das überden Messgrößenaufnehmer selbst übertragen wird. Durch die Anordnung der elastischen Körper und insbesondere durch Druckverformung elastischer Körper aus z.B. einem Elastomer ist nur eine sehr geringe Verformung des elastischen Körpers notwendig, um das Moment zu bestimmen. Dadurch sind die Verluste minimiert und das Moment kann im Wesentlichen unverfälscht gemessen werden. Beispielsweise entspricht die Verformung etwa 0,1 bis 5 Grad Verdrehung des Eingangskörpers zum Ausgangskörper und besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Grad. Auch negative Momente also Momente in die entgegengesetzte Richtung können gemessen werden, wobei dadurch z.B. Winkelveschiebungen von -5 Grad bis +5 Grad und bevorzugt -3 Grad bis +3 Grad auftreten.

Gegebenenfalls ist am Messgrößenaufnehmer ein Temperaturfühler zur Bestimmung der Temperatur des Messgrößenaufnehmers oder zur Bestimmung der Umgebungstemperatur vorgesehen.

Zur Verbesserung der Klarheit wird angemerkt, dass die Bezeichnung „Drehverbindung“ und/oder „drehverbunden“ für die Verbindung zweier Teile steht, wobei die Verbindung derart ausgeführt ist, dass bei Drehung des einen Teils der andere Teil mitgedreht wird. Eine Drehverbindung im Sinne der vorliegenden Erfindung entspricht somit einer drehstarren aber auch einer drehelastischen, jedoch schlupflosen Koppelung.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren weiter beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Messeinrichtung.

Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung zweier Baugruppen der erfindungsgemäßen Messeinrichtung.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß dem Schnittverlauf B-B aus Fig. 1.

10 52008/GP/GA/FI

Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß dem Schnittverlauf A-A in Fig. 1.

Fig. 5 zeigt einen Mittellängsschnitt der Ausführung aus Fig. 1.

Fig. 6 zeigt unterschiedliche Signalverläufe zur Bestimmung des Drehmoments und/oder der Drehzahl.

Fig. 1 zeigt den Messgrößenaufnehmer mit einer Eingangswelle 1, einer Ausgangswelle 2, einer Datenverarbeitungseinheit 16, dem Eingangssensor 8 und dem Ausgangssensor 9. Die Sensoren 8, 9 sowie die Datenverarbeitungseinheit 16 sind im Wesentlichen starr mit dem Grundkörper 17 verbunden. Gegenüber dem Grundkörper 17 sind die Eingangswelle 1, sowie die Ausgangswelle 2 drehbar angeordnet. Mit der Eingangswelle 1 ist der Eingangskörper 3 drehverbunden. Mit der Ausgangswelle 2 ist der Ausgangskörper 4 drehverbunden. Der Eingangskörper 3 ist von der als Hohlwelle ausgeführten Ausgangswelle 2 bzw. von dem Ausgangskörper 4 in dieser Darstellung verdeckt. Lediglich die Eingangsmessfortsätze 6 die zusammen den Eingangsmessring 14 bilden sind zu sehen. Ebenso sind die Ausgangsfortsätze 7, die zusammen den Ausgangsmessring 15 bilden, zu sehen.

Fig. 2 zeigt eine Explosionszeichnung, wobei die mit dem Grundkörper 17 verbundenen Komponenten von jenen Komponenten getrennt sind, die drehbar angeordnet sind. Am Grundkörper 17 sind die beiden Sensoren Eingangssensor 8 sowie Ausgangssensor 9 angeordnet. Starr mit dem Grundkörper 17 verbunden ist auch die Datenverarbeitungseinheit 16 die insbesondere als Leiterplatte bzw. Printplatte mit aufgesetzten Bauteilen ausgeführt ist. Gegebenenfalls können weitere Steckverbindungen zur Aufnahme von Steuer- oder Regelsignalen und zur Ausgabe von Signalen vorgesehen sein.

Drehbar angeordnet sind die Ausgangswelle 2, der Ausgangskörper 4, der Eingangskörper 3, sowie die nicht eingezeichnete Eingangswelle 1. Am Eingangskörper 3 sind Eingangsmessfortsätze 6 vorgesehen. Diese sind im Wesentlichen entlang des Umfangs des Eingangskörpers 3 bevorzugt stirnseitig krönen- oder kranzförmig • · · · β · ο ···· i * ····«* « · ···· · « * · · ·· ·· · · »···»·

11 52008/GP/GA/FI angeordnet. Die einzelnen Eingangsmessfortsätze 6 sind freigestellt, sodass sie zu dem nächsten, benachbarten Eingangsmessfortsatz einen gewissen Abstand aufweisen. Zusammen bilden die Eingangsmessfortsätze 6 einen Eingangsmessring 14.

Auch am Ausgangskörper 4 sind Ausgangsmessfortsätze 7 vorgesehen. Diese sind gemäß dieser Ausführungsform stirnseitig kranz- oder kronenförmig angeordnet und bilden in analoger Weise zum Eingangsmesskörper und zum Eingangsmessring einen Ausgangsmessring.

Die Messfortsätze erstrecken sich bevorzugt im Wesentlichen in axialer Richtung, also parallel zur Drehachse, von dem Eingangs- oder Ausgangskörper Richtung Sensor.

In bevorzugter Weise sind die Messfortsätze regelmäßig entlang eines Umfangs des Eingangskörpers oder des Ausgangskörpers verteilt. Dies bedeutet, dass bevorzugt alle Ausgangsmessfortsätze die gleiche Breite, gemessen entlang des Umfangs, aufweisen. Bevorzugt sind auch die Abstände zwischen den Ausgangsmessfortsätzen 7, gemessen entlang des Umfanges, gleich.

Gleiches gilt bevorzugt auch für die Eingangsmessfortsätze 6, die entlang des Umfangs alle die gleiche Breite aufweisen. Auch die Abstände zwischen den Eingangsmessfortsätzen sind bevorzugt gleich.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist auch die Anzahl der Eingangsmessfortsätze gleich der Anzahl der Ausgangsmessfortsätze.

Die Drehachsen des Eingangskörpers 3 und des Ausgangskörpers 4 und somit auch die Rotationsachsen des Eingangsmessrings 14 und des Ausgangsmessrings 15 sind ident. Die Komponenten Eingangskörper und Ausgangskörper sind somit konzentrisch angeordnet. Dies ermöglicht unter anderem die Verringerung der Baugröße des Gesamtsystems.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Schnittlinie B-B aus Fig. 1. Geschnitten sind die Eingangswelle 1, der Eingangskörper 3, der Ausgangskörper 4 sowie mehrere 12/31 9 · · · · · Λ · · · · • 9 ·««II ι « « ««Ο·#·«« « ·· ·» · · ·· ··*

12 52008/GP/GA/FI elastische Körper 5. In der vorliegenden Ausführungsform sind sechs elastische Körper 5 vorgesehen. Am Ausgangskörper 5 sind Ausgangskupplungszähne 13 vorgesehen. Diese ragen ausgehend vom Ausgangskörper 4 im Wesentlichen radial nach innen. In der vorliegenden Ausführungsform sind sechs Ausgangskupplungszähne 13 vorgesehen. Die dem elastischen Körper 5 oder den elastischen Körpern 5 zugewandten Flanken der Ausgangskupplungszähne 13 sind als Ausgangskupplungsflanken 11 bezeichnet.

Der Eingangskörper 3 weist Eingangskupplungszähne 12 auf, die im Wesentlichen radial nach außen verlaufen. Auch die Eingangskupplungszähne weisen Flanken zur Anlage mit den elastischen Körpern 5 auf. Diese Eingangskupplungsflanken 10 sind durch die Eingangskupplungszähne 13 gebildet.

Bei Relativdrehung des Eingangskörpers 3 zum Ausgangskörper 4 erfahren auch die unterschiedlichen Kupplungszähne der jeweiligen Körper eine Verdrehung zueinander. Dadurch wird ihr Abstand verkleinert und die elastischen Körper zwischen jeweils einer Eingangskupplungsflanke und einer Ausgangskupplungsflanke gequetscht und/oder elastisch verformt. Es ist somit eine Verdrehung des Eingangskörpers 3 zum Ausgangskörper 4 in geringem Maße ermöglicht.

Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform sind beidseitig der Eingangskupplungszähne 12 elastische Körper 6 vorgesehen, die an ihren den Eingangskupplungszähnen abgewandten Seiten mit den Ausgangskupplungsflanken in Wirkkontakt stehen. Gegenüber der dargestellten Ausführungsform hat dies den Vorteil, dass das Drehmoment in beide Drehrichtungen gemessen werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform der Fig. 3 ist der Eingangskörper 3 gegenüber dem Ausgangskörper 4 nur in eine Richtung drehelastisch gekoppelt. In die andere Richtung sind beide Zähne in unmittelbarer Anlage. Sind diese Zähne starr ausgeführt, so ist in diese Richtung keine elastische Kopplung gegeben.

Der elastische Körper 5 der dargestellten Ausführungsform füllt in der Schnittebene den für ihn vorgesehenen Raum im Wesentlichen aus. Dies bedeutet, dass er an der Eingangskupplungsflanke 10, an der Ausgangskupplungsflanke 11 an der Innenseite 13/31 • · I · · * • · ♦ « ·♦·· » · · · · ·· ·· · • · » • · ···

13

52008/GP/GA/FI des Ausgangskörpers 4 sowie an der Außenseite des Eingangskörpers 3 anliegt. Gemäß weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen, kann der elastische Körper jedoch beispielsweise auch quaderförmig ausgeführt sein. In weiteren Konfigurationsmöglichkeiten des elastischen Körpers 5 sind beispielsweise plattenförmige Körper, stegförmige Körper, balkenförmige Körper.

Gemäß einer Ausführungsform kann der elastische Körper eine Sollbruchstelle aufweisen. Diese Stelle ist weniger stabil ausgeführt als der restliche Körper. Dadurch kommt es bei durch Verformung bedingtem Verschleiß im diesem Bereich zuerst zu einer dauerhaften Verformung. Die Sollbruchstelle kann z.B. als mittige Mulde in einem quaderförmigen Körper, als verjüngter Bereich, Nut oder als Sicke ausgeführt sein. Dadurch kann die Abnützung des elastischen Körpers frühzeitig erkannt werden.

Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A. In dieser Darstellung sind die Eingangswelle 1, der Eingangskörper 3, der Ausgangskörper 4, der Eingangssensor 8 sowie der Ausgangssensor 9 zu sehen. Am Eingangskörper 3 sind Eingangsmessfortsätze 6 vorgesehen, die zusammen einen Eingangsmessring 14 bilden. Am Ausgangskörper 4 sind Ausgangsmessfortsätze 7 vorgesehen, die zusammen einen Ausgangsmessring 15 bilden. Der Eingangsmessring 14 und seine Eingangsmessfortsätze 6 sind durch den Eingangssensor 8 geführt. Der Ausgangsmessring 15 mit seinen Ausgangsmessfortsätzen 7 ist durch den Ausgangssensor 9 geführt.

Beide Messringe 14, 15 sind im Wesentlichen konzentrisch angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Eingangsmessring im Innenbereich des Ausgangsmessrings. Jedoch ist auch eine Umkehrung dieser Konfiguration möglich, bei der der Ausgangsmessring im Inneren des Eingangsmessrings angeordnet ist. Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Eingangskörper 3 im Inneren des Ausgangskörpers 4 angeordnet. Auch hier ist grundsätzlich gemäß einer weiteren Ausführungsform eine umgekehrte Konfiguration möglich. Durch die oben genannten konzentrisch angeordneten Körper ist die besonders vorteilhafte Verkleinerung der Baugröße der Vorrichtung begünstigt. 14/31 ·· ·* » ·««· • · • ·Μ * · · · · · • I · · · « · « · · ···· · ·

'······· I #· ·# · · ·· *··

14 52008/GP/GA/FI

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Messeinrichtung und des erfindungsgemäßen Messgrößenaufnehmers.

Diese Ausführungsform umfasst eine Eingangswelle 1. Diese ist zur Verbesserung der Montierbarkeit als zweiteilige Eingangswelle 1 ausgeführt. Die Eingangswelle 1 ist dazu eingerichtet, Kraft eines Antriebs auf den Messgrößenaufnehmer 1 zu übertragen. Dazu ist in der vorliegenden Konfiguration ein Freilauflager 18, über welches das Drehmoment auf den Eingangskörper 3 in zumindest eine Drehrichtung übertragen wird, vorgesehen. Jedoch kann statt einem Freilauflager 18 auch eine starre Verbindung der Eingangswelle 1 und des Eingangskörpers 3 vorgesehen sein. Der Eingangskörper 3 ist gemäß dieser Ausführungsform über ein Rotationslager 19 rotatorisch auf der Eingangswelle 1 gelagert. Er kann sich somit gegenüber der Eingangswelle 1 drehen, wenn das Freilauflager 18 eine Relativdrehung zwischen Eingangswelle und Eingangskörper zulässt. Gegebenenfalls kann jedoch, wie obenstehend angemerkt, eine starre Verbindung zwischen Eingangskörper 3 und Eingangswelle 1 hergestellt sein, sodass eine Lagerung über ein Rotationslager 19 nicht notwendig wäre. Am Eingangskörper 3 sind gemäß vorangegangener Beschreibung Eingangsmessfortsätze 6 bzw. der Eingangsmessring 14 vorgesehen. Diese sind durch einen Eingangssensor 8 geführt. Der Eingangssensor 8 wiederum ist im Wesentlichen starr mit dem Grundkörper 17 verbunden. Bei Drehung der Eingangswelle 1 geschieht somit eine Verdrehung gegenüber dem Grundkörper 17 und gegenüber dem Eingangssensor 8 und gegebenenfalls auch dem Ausgangssensor 9. Die Eingangswelle 1 ist über ein Rotationslager 19 gegenüber und/oder im Grundkörper 17 rotatorisch gelagert. Über den elastischen Körper 5 ist der Ausgangskörper 4 mit dem Eingangskörper 3 gekoppelt. Der Ausgangskörper 4 weist Ausgangsmessfortsätze 7 auf, die gemeinsam einen Ausgangsmessring 15 bilden. Dieser Messring 15 sowie seine Messfortsätze 7 sind durch den Ausgangssensor 9 geführt, der ebenso starr mit dem Grundkörper 17 verbunden ist. Der Ausgangskörper 4 ist mit der Ausgangswelle 2 gekoppelt und bevorzugt starr verbunden. Über die Ausgangswelle 2 kann das eingeleitete Drehmoment auf weitere Elemente übertragen werden. Die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 2 sind zwar als Wellen bezeichnet. Grundsätzlich entspricht eine Welle 15/31 • · • ♦ • · • · • ♦ • · • · · • · · · · · ········ · ·· · · · · »» ···

15 52008/GP/GA/FI jedoch jeglichem Körper, über welchen Drehmoment übertragen werden kann. Auch Ritzel, Räder, Zahnscheiben etc. können somit im Sinne der Erfindung als Eingangsoder Ausgangswelle bezeichnet werden.

Der oder die Sensoren 8, 9 sind ferner mit einer Datenverarbeitungseinheit 16 verbunden. Diese ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform starr mit dem Grundkörper 17 verbunden. In vorteilhafter Weise sind Teile der Datenverarbeitungseinheit flächig anliegend am Grundkörper 17 angeordnet. Der Grundkörper 17 wirkt dadurch als Kühlkörper für Elemente der Datenverarbeitungseinheit. Dazu können zusätzlich zwischen der Datenverarbeitungseinheit und dem Grundkörper 17 Wärmeleitmittel vorgesehen sein.

Ferner ist die Datenverarbeitungseinheit 16 bevorzugt starr mit dem Grundkörper 17 verbunden und insbesondere nicht mitdrehend angeordnet. Dies bedeutet, dass bei einer Drehung der Eingangswelle, der Ausgangswelle oder des Ausgangskörpers die Datenverarbeitungseinheit 16 nicht mitbewegt wird. In bevorzugterWeise sind alle drehenden Elemente im Wesentlichen koaxial um eine Drehachse 20 angeordnet. Dies bewirkt unter anderem die vorteilhafte Verringerung der Baugröße des erfindungsgemäßen Messgrößenaufnehmers.

Der Kräfteverlauf ist in Fig. 5 schematisch durch Pfeile dargestellt. Diese starten bei der Eingangswelle 1, bei der das Drehmoment in Drehrichtung in einen Kräftefluss über das Freilauflager 18 auf den Eingangskörper 3 weitergegeben wird. Über die oder den elastischen Körper 5 wird das Drehmoment weiter auf den Ausgangskörper 4 übertragen. Von dort wird es über die Kopplung mit der Ausgangswelle 2 weitergeleitet.

Fig. 6 zeigt exemplarische Signalverläufe, zur Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens zur Bestimmung der Messgrößen.

Das Diagramm zeigt auf der vertikal verlaufenden Achse die Amplitude des Messsignals und auf der waagrecht verlaufenden Achse den zeitlichen Verlauf. Durch das Durchlaufen des oder der Messfortsätze durch den Sensor werden, wie oben beschrieben, im Wesentlichen rechteckige Signale erzeugt. Der erste Signalverlauf 20 16/31 ο ο ο ο ο ρ ο ο • ο ο OOP Ρ ΡΡΡΡ ο ρ β ΡΡΡΡΡΡ Ρ Ρ ΡΡΡΡ Ρ Ρ 00 Ρ ρρ ρο ρ ο ρ ο ρρρ

16 52008/GP/GA/FI entspricht dabei beispielsweise jenem Signal, das durch den Eingangskörper 3 bzw. den Eingangsmessring 14 erzeugt wird.

Ferner ist ein zweiter Signalverlauf 21 dargestellt. Dieser entspricht beispielsweise dem Signal, das durch den Ausgangskörper 4 oder durch den Ausgangsmessring 15 erzeugt wird. Diese beiden Signalverläufe - erster Signalverlauf 20 und zweiter Signalverlauf 21 - weisen einen gewissen zeitlichen Versatz auf, der mit der Abkürzung 5_kal bezeichnet ist. Der zweite Signalverlauf 21 entspricht dem Signalverlauf des Ausgangskörpers bei unbelastetem Gesamtsystem. Das bedeutet, dass das übertragende Drehmoment im Wesentlichen Null ist. Die elastischen Körper befinden sich in ihrer Grundstellung und sind nicht verformt. Der Versatz kommt durch eine Verdrehung des Eingangsmessrings 14 zum Ausgangsmessring 15 zustande. Bei unbelastetem Betrieb kann dieser Versatz ö_kal gemessen und zur Kalibrierung herangezogen werden. ö_kal entspricht somit dem Versatz bei unbelastetem System.

Ferner ist ein dritter Signalverlauf 22 eingezeichnet. Dieser entspricht einem exemplarischen Signalverlauf bei belastetem Gesamtsystem. In diesem Zustand ist der elastische Körper 5 verformt. Dadurch kommt es zu einer Phasenverschiebung der Messflanken des Rechtecksignals gegenüber dem unbelasteten zweiten Signalverlauf. Aus dieser Phasenverschiebung kann der Winkelversatz des Eingangskörpers gegenüber dem Ausgangskörper berechnet werden. Ferner kann über die Federkennlinie des elastischen Körpers über die Tangentialkräfte auf das herrschende Drehmoment rückgeschlossen werden, in dem Diagramm gemäß Fig. 6 sind auch die Grundskalenwerte für 90°, 180°, 270°, 360° eingezeichnet.

In weiterer Folge wird das erfindungsgemäße Messverfahren weiter beschrieben:

Gemäß einer Ausführungsform gibt es zwei Messringe mit je 32 positiven und negativen Messflanken, die den seitlichen Flächen der Messfortsätze entsprechen und jeweils von einer eigenen Lichtschranke erfasst werden. Zwei Lichtschranken sind vorteilhaft, um eine höhere Auflösung und schnellere Erfassung der Drehrichtung zu erzielen, als bei der Verwendung nur einer einzigen Lichtschranke. Prinzipiell ist das Messverfahren auch übereine Lichtschranke möglich. Dabei müssen allerdings die Messfortsätze der 17/31

17 52008/G P/G A/FI

Messringe jeweils unterschiedliche Flankenbreiten aufweisen. Die positiven Flanken der beiden Messringe müssen initial, d.h. ohne Belastung (Drehmoment), größer 0° und kleiner 90°, wobei 360° von einer positiven Flanke bis zur nächsten positiven Flanke auf einem Messring entsprechen zueinander versetzt sein. Dies ist notwendig, um die Drehrichtung eindeutig und innerhalb der ersten 90° -180° des Messsignals erfassen zu können.

Die Bestimmung des Eingangsmoments me erfolgt über den Differenzwinkel Ψ - δ - Skal unc| insbesondere über den Differenzwinkel Ψ der Flankenverschiebung von δ zur Periode 360° und ^kat zur Periode 360° r=s-skal über die Deformationsmomentenfunktion , . , , _ Nm ΰ(Ψ) = (αΨ2 + 0Ψ+ <?)[—] multipliziert mit dem aus der Temperaturkorrekturfunktion κτ(τ) erhaltenen Temperaturkoeffizienten zur Verfeinerung der Momentenberechnung, um Temperatureinflüsse auf das Federverhalten der elastischen Elemente auszugleichen. KT(T) = {xT2 + yT + z)

Daraus ergibt sich die Momentenberechnungsfunktion MT = 0(Ψ')*Κτ(Τ')

Die Messflanken (sowohl positiv als auch negativ) beider Messringe lösen periodisch bei Flankenereignissen GPIO-lnterrupts aus, welche im Mikrocontroller über die aktuelle Zählposition eines Hardwaretimers zum Ereigniszeitpunkt ausgewertet werden um Drehrichtung, den Differenzwinkel Ψ und die Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen zu können. Der Zähler wird periodisch zurückgesetzt, wobei das erste Flankenereignis nach dem Rücksetzten des Zählers mit einem vollständigen Zählintervall addiert werden muss um eine korrekte Messauswertung zu ermöglichen, sonst würde ein Negativwert auftreten und die Messung zerstören.

Der Zähler wird jeweils beim Timer-Overflow zurückgesetzt, wobei das erste Flankenereignis nach dem Rücksetzten des Zählers mit einem vollständigen Zählintervall addiert werden muss um eine korrekte Messauswertung zu ermöglichen. Andernfalls würde ein Negativwert auftreten und die Messung zerstören. Sobald beide 18/31 « » ·· ♦· « ···· ···· ···· ··#·♦ · ·· • · · ·♦· · ···» • «· ·«··«· · · *♦»···»· · • · ·· · · ·· ···

18 52008/GP/GA/FI

Sensoren hintereinander je einen Flankenwechsel detektiert haben kann sowohl die Drehrichtung als auch das Moment bereits bestimmt werden. Zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit muss auf die zweite Flanke eines Messrings gewartet werden. Messungen finden bei jedem Flankenwechsel der Sensoren statt wobei sich die Interrupts der Sensoren abwechseln müssen. Finden zwei aufeinanderfolgende Wechsel eines einzelnen Sensors statt, handelt es sich um einen Drehrichtungswechsel und die Messung muss zurückgesetzt werden. n-Werte werden jeweils in einem Ringpuffer gespeichert um einen Trend feststellen zu können und eventuelle Ausreißer über Mitteilungen zu dämpfen.

Bei maximalem Drehmoment findet beispielsweise ein Signalwinkelversatz von max. 90° statt, das entspricht bei einer Auflösung von 32 Zähnen einem geometrischen Winkel von max. 2,81° und entspricht einem tatsächlich aufgebrachten Drehmoment von bis zu ca. 70 Nm (abhängig von z.B. der Shore-Härte des gewählten elastischem Elements). Eine stärkere Verdrehung durch Erhöhung des Moments ist bei der speziellen Konfiguration nicht möglich, da es zu einer mechanischen Sperrung kommt.

Die Werte für Drehmoment und Drehzahl werden synchron und abhängig von der Antriebsgeschwindigkeit an die Motorsteuerung weitergegeben. 19/31

·· ·· · ········«··· ····· · ·· • · 9 t* · · · « ··· • · * ······ · · ···· · · t · · ·· β · · · · * ··· 19 52008/GP/GA/FI

Bzgz 52008 1 Eingangswelle 2 Ausgangswelle 3 Eingangskörper 4 Ausgangskörper 5 elastischer Körper 6 Eingangsmessfortsatz 7 Ausgangsmessfortsatz 8 Eingangssensor 9 Ausgangssensor 10 Eingangskupplungsflanke 11 Ausgangskupplungsflanke 12 Eingangskupplungszahn 13 Ausgangskupplungszahn 14 Eingangsmessring 15 Ausgangsmessring 16 Datenverarbeitungseinheit 17 Grundkörper 18 Freilauflager 19 Rotationslager 20 Erster Signalverlauf 21 Zweiter Signalverlauf 22 Dritter Signalverlauf 20/31

Claims (15)

1. 20 52008/GP/GA/FI Patentansprüche 1. Messgrößenaufnehmer zur dynamischen Erfassung von Drehmoment und/oder Drehzahl umfassend: einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Eingangskörper (3) zur Koppelung mit der Eingangswelle (1), einen im Wesentlichen starren, drehbar angeordneten Ausgangskörper (4) zur Koppelung mit der Ausgangswelle (2), wobei der Eingangskörper (3) drehelastisch mit dem Ausgangskörper (4) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur drehelastischen Koppelung zumindest ein elastischer Körper(5) vorgesehen ist, der durch Verdrehung des Eingangskörpers(3) zum Ausgangskörper (4) elastisch verformbar angeordnet ist, dass der Eingangskörper (3) zumindest einen Eingangsmessfortsatz (6) aufweist, der bei Drehung des Eingangskörpers (3) periodisch von einem Sensor (8,9) detektiert ist, und dass der Ausgangskörper (4) zumindest einen Ausgangsmessfortsatz (7) aufweist, der bei Drehung des Ausgangskörpers (4) periodisch von einem Sensor (8,9) detektiert ist.
2. 2. Messgrößenaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangskörper (3) und der Ausgangskörper (4) koaxial angeordnet sind.
3. 3. Messgrößenaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskörper ring- oder rohrförmig ausgeführt ist und einen Innenraum aufweist, in welchem konzentrisch der Eingangskörper vorgesehen ist oder, dass der Eingangskörper ring- oder rohrförmig ausgeführt ist und einen Innenraum aufweist, in welchem konzentrisch der Ausgangskörper vorgesehen ····· · · · • · · · · · · · · · · • ·· ······ · · ········ · ·· ·♦ · · ·· ··· 21 52008/GP/GA/FI
4. 4. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsmessfortsatz in Umfangsrichtung freigestellt ist und durch Drehung des Eingangskörpers periodisch durch den Sensor geführt ist und/oder dass der Ausgangsmessfortsatz in Umfangsrichtung freigestellt ist und durch Drehung des Ausgangskörpers periodisch durch den Sensor geführt ist.
5. 5. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Lichtschranke und insbesondere als Gabellichtschranke ausgeführt ist und dass der Eingangsmessfortsatz durch Drehung des Eingangskörpers periodisch die Lichtschranke durchläuft und unterbricht, und/oder dass der Ausgangsmessfortsatz durch Drehung des Ausgangskörpers periodisch die Lichtschranke durchläuft und unterbricht.
6. 6. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Eingangskörper mehrere kranz- oder kronenförmig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Eingangsmessfortsätze vorgesehen sind und/oder dass am Ausgangskörper mehrere kranz- oder kronenförmig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Ausgangsmessfortsätze vorgesehen sind.
7. 7. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Eingangskörper eine Eingangskupplungsflanke (10) vorgesehen ist, dass am Ausgangskörper eine Ausgangskupplungsflanke (11) vorgesehen ist und dass der elastische Körper zwischen der Eingangskupplungsflanke und der Ausgangskupplungsflanke angeordnet ist, wodurch eine drehelastische, formschlüssige Kupplung des Eingangskörpers mit dem Ausgangskörper hergestellt ist. 22/31

   22 52008/GP/GA/FI
8. 8. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Körper durch zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle wirkendem Drehmoment und/oder wirkender Tangentialkraft elastisch druckverformt ist.
9. 9. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Körper aus einem Elastomer gebildet ist,
10. 10. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung mehrere elastische Körper vorgesehen sind.
11. 11. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Eingangskörper ein im Wesentlichen radial abstehender Eingangskupplungszahn (12) vorgesehen, durch den in Umfangsrichtung beidseitig Eingangskupplungsflanken gebildet sind, dass am Ausgangskörper ein im Wesentlichen radial abstehender Ausgangskupplungszahn (13) vorgesehen ist, durch den in Umfangsrichtung beidseitig Ausgangskupplungsflanken gebildet sind und dass in Umfangsrichtung beidseitig des Ausgangskupplungszahns und des Eingangskupplungszahns elastische Körper vorgesehen sind, die an der jeweiligen Flanke anliegen.
12. 12. Messgrößenaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskupplungszahn in den Zwischenraum zweier Eingangskupplungszähne ragt und dass der Eingangskupplungszahn in den Zwischenraum zweier Ausgangskupplungszähne ragt.
13. 13. Messeinrichtung zur dynamischen Drehmoment und/oder Drehzahlmessung umfassend einen Messgrößenaufnehmer nach einem der vorangegangenen Ansprüche und eine Datenverarbeitungseinheit(16), die mit dem Sensor oder mit den Sensoren verbunden ist. 23/31 ♦ · 23 52008/GP/GA/FI
14. 14. Verfahren zur Messung von Drehzahl und Drehmoment umfassend folgende Schritte: a. Messung der Laufzeitunterschiede von Eingangsmessfortsatz zu Ausgangsmessfortsatz b. Bestimmung des Drehmoments über Deformationsmomentenfunktion in Abhängigkeit zum zuvor bestimmten Laufzeitunterschied c. Multiplikation mit Temperaturkorrekturfaktor in Abhängigkeit zur aktuellen Umgebungstemperatur innerhalb der Messeinrichtung 24/31 • · · • · • · • · • · · · 52008/GP/GA/FI
15. 15. Verfahren zur Bestimmung des Moments mt umfassend folgende Schritte: a. Bestimmung von s,«ai durch Messung des Laufzeitunterschiedes und/oder der Flankenverschiebung von Eingangsmessfortsatz zu Ausgangsmessfortsatz bei im Wesentlichen unbelasteter, momentenfreier Drehung des Messgrößenaufnehmers durch Drehung der Eingangswelle; b. Bestimmung von & durch Messung des Laufzeitunterschiedes und/oder der Flankenverschiebung von Eingangsmessfortsatz zu Ausgangsmessfortsatz bei über die Eingangswelle eingeleitetem Drehmoment; c. Bestimmung des Differenzwinkels Ψ — δ 6ka{ der Flankenverschiebung insbesondere aus der Flankenverschiebung von ® zur Periode 360° und ®kai zur Periode 360° d. Bestimmung der Deformationsmomentenfunktion: D{¥) = (αΨ2 + b¥ + c

    0 aus ψ und den werkstoffspezifischen Werten a, b, c des elastischen Körpers; e. gegebenenfalls Bestimmung des Temperaturkoeffizienten #rT(r) = (xT2 + yT + z) aus dg,· am Messgrößenaufnehmer bestimmten Temperatur T und den werkstoffspezifischen Werten x, y, z des elastischen Körpers; f. Berechnung des Moments durch die Momentenberechnungsfunktion MT = ο(ψ) * Κτ(Τ} Wien, am

    25/31