BR102019020221A2

BR102019020221A2 - conjunto de sensor de torque.

Info

Publication number: BR102019020221A2
Application number: BR102019020221-1A
Authority: BR
Inventors: Steven R. Whiteman; Jonathan D. Forster; Dean H. Lehrke; Stacy K. Worley
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2020-07-07
Also published as: US20200200626A1; US20210278297A1; CN111351600A; US11099088B2; DE102019216027A1; US11614373B2

Abstract

Um conjunto de sensor de torque é usado com um componente de transmissão. O conjunto de sensor de torque inclui um portador, uma luva e pelo menos um sensor de deformação. O portador inclui uma parede lateral que tem uma superfície externa do portador e uma superfície interna do portador. A superfície externa do portador é correspondente a, e fixada a, uma abertura do componente de transmissão. A luva é correspondente à, e fixada à, superfície interna do portador. O sensor de deformação é fixado à luva e usado para sensorear uma deformação no componente de transmissão.

Description

CONJUNTO DE SENSOR DE TORQUE.

Campo da Descrição

[001] A presente descrição refere-se de modo geral a um sensor aplicado a um componente de transmissão para medir o torque no mesmo.

Fundamentos da Descrição

[002] Para sistemas de motopropulsão mecânica, são desejáveis aperfeiçoamentos na medição de torques do sistema devido ao fato de que a variação no torque afeta a eficácia e a longevidade de componentes de motopropulsão individuais. Uma vez que o fluxo de torque de motopropulsão é frequentemente dividido em diferentes trajetos entre e dentro dos componentes de transmissão, é útil medir os torques individuais que compreendem as amplitudes de torque de entrada e saída totais. Então, é desejado desenvolver um dispositivo de sensoreamento e torque reativo barato e preciso, que possa ser facilmente instalado em vários locais dentro de um sistema de motopropulsão mecânica para aperfeiçoar o monitoramento e/ou o controle de componentes de motopropulsão.

Sumário da Descrição

[003] De acordo com uma modalidade da presente descrição, um conjunto de sensor de torque é usado com um componente de transmissão. O conjunto de sensor de torque inclui um portador, uma luva e pelo menos um sensor de deformação. O portador inclui uma parede lateral que tem uma superfície externa do portador e uma superfície interna do portador. A superfície externa do portador é correspondente a, e fixada a, uma abertura do componente de transmissão. A luva é correspondente à, e fixada à, superfície interna do portador. O sensor de deformação é fixado à luva e usado para sensorear uma deformação no componente de transmissão.

[004] Outros recursos e aspectos se tomarão aparentes pela consideração da descrição detalhada e desenhos anexos.

Breve Descrição dos Desenhos

[005] A descrição detalhada dos desenhos refere-se às figuras anexas em que:
a Figura 1 é uma vista em perspectiva de um componente de transmissão cooperando com um conjunto de sensor de torque;
a Figura 2 é uma vista em corte transversal conforme vista ao longo da linha de visão 2-2 da Figura 1;
a Figura 3A é uma vista em corte transversal conforme vista ao longo da linha de visão 3-3 da Figura 2;
a Figura 3B é uma outra modalidade da luva;
a Figura 4 é uma vista ampliada da Figura 1;
a Figura 5 é uma vista em corte transversal conforme mostra uma outra modalidade da luva, do portador e do componente de transmissão;
a Figura 6 é uma vista ampliada parcial de uma outra modalidade de um conjunto de sensor de torque;
a Figura 7 é uma vista em corte transversal conforme vista ao longo da linha de visão 6-6 da Figura 6; e
a Figura 8 é uma vista em corte transversal de uma outra modalidade de um conjunto de sensor de torque;
a Figura 9 é uma vista de topo de um sensor de deformação com um padrão em grade; e
a Figura 10 é uma vista em perspectiva do sensor de deformação da Figura 1.

Descrição Detalhada dos Desenhos

[006] Referindo-se às Figuras 1 a 2, 3A e 4, um componente de transmissão 10 recebe um conjunto de sensor de torque 20 para medir a deformação ao redor do conjunto de sensor de torque 20 que será utilizada para calcular o torque. O componente de transmissão 10 (incluindo o alojamento da máquina) pode incluir, mas não está limitado a, um módulo de transmissão, caixa de engrenagem, diferencial, motor e eixo geométrico (não mostrados). O componente de transmissão 10 compreende pelo menos uma abertura 12 que tem um rebaixo 14. Conforme exibido na Figura 2, o componente de transmissão 10 define uma região interior 16 que pode adicionalmente compreender outros elementos como um eixo, engrenagens, mancais e óleo lubrificante. Uma região exterior 18 fica fora do componente de transmissão 10. Deformações são criadas por (1) o torque que resulta da rotação de elementos do componente de transmissão, tal como um mancai que está engatado com um eixo rotativo (não mostrado), e/ou (2) o engate entre múltiplas engrenagens que causam um torque reativo dinâmico pelo componente de transmissão 10, e/ou (3) temperatura do componente de transmissão 10 que causa uma expansão térmica; e/ou (4) vibração, movimento, aceleração do componente de transmissão 10. As deformações não relacionadas a torque de (2) a (4) serão filtradas ou isoladas no cálculo de torque, ou podem ser reduzidas ou eliminadas devido à configuração e/ou orientação e/ou posicionamento do conjunto de sensor de torque 20 que será descrito mais adiante. Devido à abertura 12 do componente de transmissão 10, uma área de deformação sensitiva a torque é provida na proximidade imediata ou adjacente à abertura 12. A área de deformação sensitiva a torque pode estar em deformação compressiva e/ou tensiva. A relação entre torque e deformação neste pedido será apresentada mais adiante. A abertura 12 do componente de transmissão 10 pode ser um de um furo cego ou de um furo passante. Nesta modalidade, um analisador 30 (ou pode também ser chamado de um controlador de sinal de deformação, analisador de sinal e transmissor de sinal de torque) é posicionado fora do conjunto de sensor de torque 20 e conectado eletricamente ao conjunto de sensor de torque 20 e a pelo menos um controlador 60. O(s) controlador(es) 60 podem incluir, mas não estão limitados a, unidade de controle de motor (ECU) 62, unidade de controle de transmissão 9TCU) 64 e unidade de controle de chassi (CCU) 66. O analisador 30 se comunica com ECU 62, TCU 64, CCU 66 por meio da Rede de Área do Controlador (CAN) 70. As armações de CAN são normalmente colocadas em um barramento CAS 76, que compreende uma primeira linha de transporte de sinal 72 e uma segunda linha de transporte de sinal 74. O(s) controlador(es) 60 é/são conectado(s) às primeira e segunda linhas de transporte de sinal 72, 74. O analisador 30 será descrito em mais detalhes mais adiante.

[007] O conjunto de sensor de torque 20 inclui um portador 22, uma luva 242 e pelo menos um sensor de deformação 26. Nesta modalidade, o número dos sensores de deformação 26 é quatro. O material do portador 22, por exemplo, pode ser metal. Conforme mostrado nas Figuras 2, 3A e 4, o portador 22 compreende uma parede lateral 223, que é com formato de luva nesta modalidade. A parede lateral 223 tem uma superfície externa do portador 222, uma superfície interna do portador 224 paralela à superfície externa 222. A superfície externa do portador 222 corresponde e fixa à abertura 12 do componente de transmissão 10. Opcionalmente, a parede lateral 223 e a abertura 12 têm um encaixe por interferência, o que significa que o diâmetro da abertura 12 é ligeiramente menor que o diâmetro da parede lateral 223 para garantir que a parede lateral 223 e a abertura 12 sejam acopladas firmemente uma com a outra. Altemativamente ao encaixe por interferência, a abertura 12 e a parede lateral 223 podem ser rosqueadas para engatarem uma com a outra (não mostrado), ou unidas por um adesivo.

[008] O portador 22 pode também compreender um flange 226 configurado para ser posicionado na abertura 12 do componente de transmissão 10. A abertura 12 do componente de transmissão 10, em proximidade ao portador 22, pode compreender adicionalmente um rebaixo 14 no qual o flange 226 fica posicionado. No processo de montagem, o topo do flange 226 é pressionado na direção do rebaixo 14, e então o fundo do flange 226 pode ser engatado com o fundo do rebaixo 14 para garantir que o portador 12, com outros elementos do conjunto de sensor de torque 20, sejam completamente montados na abertura 12.

[009] Opcionalmente, o portador 22 pode compreender uma parede de extremidade do portador 228. A parede lateral 223 do portador 22 interconecta o flange 226 e a parede lateral do portador 228 para formar um portador com formato de copo, conforme mostrado na Figura 4. O portador com formato de copo 22 pode ser aplicado na abertura 12 quando for um furo passante, conforme ilustrado em uma modalidade nas Figuras 1 a 4, ou um furo cego, conforme mostrado em uma outra modalidade nas Figuras 5, 7 e 8. Altemativamente, o portador 22 pode não compreender a parede de extremidade do portador 228 (não mostrado) quando o portador 22 estiver posicionado na abertura 12, que é um furo cego.

[0010] Com referência novamente às Figuras 1, 2, 3A e 4, a luva 242, nesta modalidade, está incluída em uma cápsula 24. A luva 242 tem uma superfície externa da luva 2422, uma superfície interna da luva 2424 paralela à superfície externa da luva 2422. A superfície externa da luva 2422 da luva 242 corresponde e fixa à superfície interna do portador 224. A luva 242 é configurada para que o pelo menos um sensor de deformação 26 se fixe. Nesta modalidade, a luva 242 inclui quatro janelas 2426. A lateral de cada um dos sensores de deformação 26 é fixada a uma das janelas 2426 da luva 242. Os sensores de deformação 26 são presos à luva 242 por meio da relação de encaixe por interferência entre a lateral dos sensores de deformação 26 e as janelas 2426, ou há um gel adesivo que combina os dois. Nesta configuração, o processo de montagem do conjunto de sensor do torque 20 é simplificado porque os sensores de deformação 26 são fixados à luva 242 primeiro, e então a luva 242 carrega os sensores de deformação 26 a engatarem com o portador 2..

[0011] Alternativamente, em uma outra modalidade da luva 242, conforme mostrado na Figura 3B, a luva 242 pode ser um material intermediário para prender as posições relativas entre os sensores de deformação 26 e o portador 22. A luva 242 pode ser um ou mais segmentos de curvatura, tais como um adesivo, respectivamente acopla os sensores de deformação 26 à superfície interna do portador 244.

[0012] Na modalidade conforme mostrada nas Figuras 1 a 2, 3A e 4, a luva 242 pode ser acoplada a outros elementos da cápsula 24 para formar uma região interior 248, onde pelo menos um sensor de deformação 26 fica parcialmente exposto. A cápsula 24 pode compreender uma cobertura 244 para cobrir a abertura superior do portador 22. A cobertura 244 inclui uma tampa 2441 e um conector 2442 se estendendo através da tampa 2441 e configurada para ser acoplada a um analisador 30. A tampa 2441 é acoplada a pelo menos uma da parte superior da luva 242, e/ou parte superior da parede lateral 223 do portador 22. Nesta modalidade, a circunferência da tampa 2441 e a parte superior da luva 242 são rosqueadas e portanto a tampa 2441 e a luva 242 podem ser engatadas. Alternativamente, a tampa 2441 da cobertura 244 pode ser acoplada à parte superior da parede lateral 223 que tem uma abertura por meio de um encaixe por interferência (os recursos do encaixe por interferência/encaixe por pressão são mostrados nas Figuras 6 a 8). A cápsula 24 pode também compreender a parede de extremidade da cápsula 246. A região interior 248 é fechada/encapsulada pela luva 242, a cobertura 244, e a parede de extremidade da cápsula 246, conforme mostrado na Figura 2. Em uma outra modalidade (não mostrada), se não houver uma parede de extremidade da cápsula 246, mas houver a parede de extremidade do portador 228, a região interior 248 é fechada pela luva 242, a cobertura 244 e a parede de extremidade do portador 228. Em uma outra modalidade (não mostrada), se não houver uma parede de extremidade da cápsula 246 nem uma parede de extremidade do portador 228, mas o conjunto de sensor de torque 20 estiver posicionado na abertura 12 que é um furo cego, a região interior 248 será fechada pela luva 242, a cobertura 244 e o fundo do furo cego.

[0013] Os sensores de deformação 26 são eletricamente acoplados a um conector 2442 da cobertura 244 por meio dos condutores 262. Os condutores 262 são configurados para comunicar energia aos sensores de deformação 26 para transmitir sinais indicativos das deformações medidas pelo sensor de deformação 26, ou ambos. Os detalhes e tipos dos sensores de deformação 25 serão apresentados mais adiantes com as Figuras 9 e 10. Os sinais indicativos das deformações são recebidos pelo analisador 30, conforme mostrado na Figura 1. Observa-se que, dentro de uma faixa de deformação medida pelo menos parcialmente dentro da abertura 12, a deformação é substancialmente correlativa ao (por exemplo, substancialmente linear ao) torque aplicado no eixo geométrico/eixo do componente de transmissão 10. A deformação medida pelo conjunto de sensor de torque 20 é calculada pelo analisador 30 para obter o valor do torque. Observa-se que antes de o analisador 30 processar os dados, um módulo de condicionamento de sinal 50 ,que pode estar integrado ao analisador 30 ou permanecer como um componente autônomo posicionado dentro ou fora da região interior 248 e acoplado ao analisador 30, condiciona os dados dos sensores de deformação 26 para que o analisador 30 processe. Nesta modalidade, o módulo de condicionamento de sinal 50 é posicionado do lado de fora da região interior 248. Os detalhes do analisador 30 e o módulo de condicionamento de sinal 50 são descritos abaixo.

[0014] Referindo-se às Figuras 1 e 10, o módulo de condicionamento de sinal 50 pode prover uma corrente de excitação e/ou tensão de excitação (Vex), ou um sinal de polarização para energizar o(s) sensor(es) de deformação 26. O(s) sensor(es) de deformação 26 nesta modalidade são sensores de deformação de resistência. O módulo de condicionamento de sinal 50 então lê o sinal (tensão ou corrente ou resistência) do(s) sensor(es) de deformação 26 e envia o sinal para o analisador 30. O analisador 30 então realiza cálculos no sinal e então envia tal sinal modificado ou analisado (por exemplo, um sinal indicativo de torque) por meio da conexão por fio a outros dispositivos que exibem o sinal analisado (torque) ou ao controlador 60 que pode tomar decisões com o sinal de torque. Se o controlador 60 for a unidade de controle de motor 62, ele recebe o sinal modificado ou analisado (por exemplo, um sinal indicativo de torque) do analisador 30 e determina o desempenho operacional do motor. Se o controlador 60 for a unidade de controle de transmissão 64, ele recebe o sinal modificado ou analisado do analisador 30 e determina se deve ajustar uma velocidade rotacional do eixo de saía por meio da troca do engate das engrenagens. De modo semelhante, o conjunto de sensor de torque 20 pode ser aplicado a outro controlador para alterar a velocidade rotacional ou engate das engrenagens dos outros tipos de componentes de transmissão 10. Alternativamente, o analisador 30 pode estar integrado em um dos controles 60 (não mostrado).

[0015] Referindo-se às Figuras 1 a 2, 3A e 4, observa-se que a região interior 248 pode acomodar um material de encapsulagem 2482. O material de encapsulagem 2482 poderia ser um composto químico tal como um epóxi. Para claridade, nesta modalidade as Figuras 2, 3A omitem o material de encapsulagem 2482, mas é mostrado na Figura 4. O conector 2442 compreende uma primeira peça 2442a e uma segunda peça 2442b acoplada à primeira peça 2442a, de modo que a tampa 2441 fique posicionada ou apertada entre as duas. Quando o material de encapsulagem 2482 é injetado na região interior 248, o material de encapsulagem 248 é líquido e enche a região interior 248 sem interferir nos condutores 262. Uma extremidade de cada um dos condutores 262 é acoplada a uma das superfícies internas do sensor 266 dos sensores de deformação 26 e a outra extremidade de cada um dos condutores 262 é acoplada à primeira peça 2442a do conector 2442. Antes ou depois de o material de encapsulagem tiver solidificado, a primeira peça 2442a e a segunda peça 2442b do conector 2442 são combinadas para apertar a tampa 2441 e a tampa 2441 é acoplada à luva 242.

[0016] Com referência novamente às Figuras 1 a 2, 3A e 4, o conjunto de sensor de torque 20 pode incluir um sensor de temperatura 28. Nesta modalidade, o sensor de temperatura é pelo menos parcialmente posicionado na região interior 248 da cápsula 24 e parcialmente posicionado na região interior 16 do componente de transmissão 10. Devido à temperatura do componente de transmissão 10 poder influenciar a deformação, e, portanto, afetar o cálculo do torque, um sinal indicativo da temperatura é transmitido ao analisador 30 por meio do conector 2442 e da linha de saída 2444.

[0017] O sensor de temperatura 28 na Figura 3A pode ser opcional. Em uma outra modalidade, conforme mostrado na Figura 5, não há sensor de temperatura 28. A parede de extremidade 228 fica engatada com o fundo da abertura 12, que é um furo cego, nesta modalidade.

[0018] Em uma outra modalidade, conforme mostrada nas Figuras 6 e 7, a luva 242 é uma placa de circuito impresso (PCB) eletricamente acoplada a pelo menos um sensor de deformação 26. Opcionalmente, na modalidade, uma placa de circuito impresso flexível (FPCB) é escolhida. Devido à flexibilidade do circuito impresso, a luva 242 nesta modalidade é configurada para ser flexionada de modo que a superfície externa da luva 2442 e a superfície interna do portador 224 possam ser engatadas. Aqui, os sensores de deformação 26 são eletricamente acoplados à placa de circuito impresso por meio de condutores 262, tais como traços, parcialmente integrados dentro da placa de circuito impresso. A superfície externa do sensor 264 é fixada à superfície interna da luva 2424. O material de encapsulagem 2482 é omitido nas Figuras 6 e 7. O conector 2442 compreende a primeira peça 2442a e a segunda peça 2442b. Os condutores 262 (por exemplo, traços) são coletados pela primeira peça 2442a do conector 2442. A primeira peça 2442 impressa no FPCB é parcialmente acoplada a uma terceira peça 2442c. A segunda peça 2442b é parcialmente inserida na tampa 2441 da cobertura 244 e adicionalmente engatada com a terceira peça 2442c. A tampa 2441 nesta modalidade é acoplada à parte superior da parede lateral 223. O fundo da tampa 2241 tem uma saliência que é encaixada por pressão na abertura do portador 22. Dependendo do projeto dos condutores 262 (traços) da luva 242, a primeira peça 2442a do conector 2442 pode ser posicionada adjacente às extremidades da maioria dos condutores 262 para colecionar os dados de deformação. Portanto, o conector 2442 pode não estar posicionado através do centro da tampa 2441.

[0019] Com referência à Figura 8, ao contrário das modalidades das Figuras 1 a 7 que demonstram o conector 2442 e a linha de saída 2444 transmitindo os dados/sinal ao analisador 30, esta modalidade utiliza abordagem sem fio. Nesta modalidade, o analisador 30 fica posicionado dentro do conjunto de sensor de torque 20 como parte do conjunto de sensor de torque 20 e conectado de maneira sem fio a pelo menos um controlador 60, incluindo ECU 62, TCU 64, CCU 66. Os sensores de deformação 26 transmitem sinais indicativos de deformação que eles mediram ao módulo de condicionamento de sinal. O módulo de condicionamento de sinal 50, conforme descrito na modalidade anterior, condiciona o sinal e transmite o sinal ao analisador 30. O analisador 30 modifica o sinal indicativo de deformação em um formato apropriado e/ou analisa o sinal indicativo de deformação para calcular o torque conforme descritos anteriormente. O sinal modificado ou analisado (por exemplo, um sinal indicativo de torque) é transmitido de maneira sem fio por meio de um transmissor 40. O transmissor 40 é um transmissor telemático que transmite um sinal de rádio a um receptor de RF 78 (receptor de radiofrequência). O receptor de RF 78 nesta modalidade é um tipo WiFi de receptor. O receptor de RF 78 pode armazenar ou retransmitir o sinal indicativo do torque a pelo menos um controlador 60 tal como ECU 62, TCU 64, CCU 66 por meio do barramento CAN 76. Alternativamente à modalidade conforme mostrada na Figura 8, se o analisador 30 estiver acoplado ao barramento CAN 76, o transmissor 40 transmite um sinal indicativo da deformação ao receptor RF 78 e o analisador 30 recebe o sinal indicativo da deformação do receptor de RF 78. O analisador 30 modifica e analisa o sinal indicativo da deformação e calcula o valor do torque. O sinal indicativo do torque será enviado a um outro controlador 60 no barramento CAN 76.

[0020] Com referência à Figura 8, conjunto de sensor de torque 20 pode incluir pelo menos um módulo de bateria (não mostrado) que provê energia para pelo menos um do módulo de condicionamento de sinal 50 para condicionar o sinal indicativo de deformação, para que o analisador 30 modifique e/ou analise o sinal condicionado e/ou calcule o torque, e para o transmissor 40 transmitir o sinal indicativo de torque ao controlador 60. O pelo menos um módulo de bateria pode ser um componente autônomo eletricamente acoplado a pelo menos um dos módulo de condicionamento de sinal 50, analisador 30 e transmissor 40. Alternativamente, o pelo menos um módulo de bateria pode ser incluído pelos módulo de condicionamento de sinal 50, analisador 30 e transmissor 40. O módulo de bateria pode ser descartável ou recarregável. Com referência à Figura 8, o conjunto de sensor de torque 20 pode incluir também uma fonte de alimentação 80 fixada à parede de extremidade do portador 228. A fonte de alimentação 80 é uma fonte/fornecimento de alimentação autoalimentado(a) (por exemplo, fonte de alimentação piezoelétrica) que gera energia quando a parede de extremidade do portador 228 se move, tal como vibração e exdeformação. O pelo menos um módulo de bateria é recarregável se estiver acoplado à fonte de alimentação 80 e, portanto, o operador não precisa substituir o módulo de bateria. Alternativamente, a fonte de alimentação 80 é acoplada a pelo menos um dos módulo de condicionamento de sinal 50, analisador 30 e transmissor 40, provê diretamente a energia necessário sem o módulo de bateria.

[0021] O tipo dos sensores de deformação 26, conforme descrito acima, pode ser vários. Na modalidade das Figuras 1, 2, 3A e 4, os sensores de deformação 26 são sensores de deformação de resistência, mas eles podem ser outros tipos de sensores de deformação. A Figura 9 demonstra uma estrutura simples de um sensor de deformação 26. O sensor de deformação 26 tem um padrão em grade 261 e um transportador 263 que carrega o padrão em grade 261 (por exemplo, folha ligada). Os dois condutores nas extremidades do padrão em grade 261 podem ser eletricamente conectados a múltiplas resistências e a uma tensão de excitação para formar um circuito de sensor de deformação de quarto de ponte (não mostrado). Por meio do princípio de Ponte de Wheatstone, a resistência do padrão em grade 261 do sensor de deformação 26 é determinada. A resistência do padrão em grade 261 depende da deformação do padrão em grade 261. Alternativamente, o circuito pode incluir mais do que um sensor de deformação 26, e portanto ter mais do que um padrão em grade 261. Por exemplo, se houver dois sensores de deformação 26, um circuito de sensor de deformação de meia ponte é formado. Se houver quatro sensores de deformação 26, um circuito de sensor de deformação de ponte completa é formado.

[0022] Na modalidade das Figuras 1, 2, 3A e 4, os sensores de deformação 26 formam uma configuração de ponte completa. A Figura 10 demonstra um circuito de sensor de deformação de ponte completa, o que inclui os sensores de deformação 26 e a tensão de excitação Vex provida pelo módulo de condicionamento de sinal 50. Uma vez que os quatro sensores de deformação 26 estiverem posicionados em localizações diferentes e orientações diferentes na luva, os quatro padrões em grade 261a-261d serão respectivamente atribuídos aos sensores de deformação 26. Os quatro padrões em grade 261a-261d são eletricamente acoplados uns aos outros. Em uma conexão entre os padrões em grade 261a e 261 d, e em uma outra conexão entre o padrão em grade 261b e 261c, proveem a tensão de excitação Vex acionando a corrente através do circuito. A primeira peça 2442a do conector 2442 é eletricamente acoplada a uma conexão entre os padrões em grade 261a e 261b, e a uma outra conexão entre o padrão em grade 261c e 261d; a diferença de tensão potencial entre as duas conexões pode ser usada para medir a deformação do sensor de deformação 26.

[0023] Observa-se que diferentes orientações dos padrões de grade 261a-261d podem ser capazes de reduzir deformações estranhas. Por exemplo, nesta modalidade, devido à orientação do padrão em grade 261b, 261 d, são perpendiculares ao padrão em grade 261a, 261c, e a deformação causada pela temperatura em ambas as direções e, portanto, as mudanças nas resistências com base na temperatura no circuito inteiro são reduzidas. O circuito / a rede pode ser usado(a) para equalizar alguns de outros sinais de deformação não relacionados a torque.

[0024] O(s) sensor(es) de deformação 26 podem ser vários. Além dos sensores de deformação de resistência, os sensores de deformação 26 podem ser sensores de deformação piezoelétricos, sensores de deformação piezorresistivos, sensores de deformação de nanoparticulas, etc. Alguns tipos de sensores de deformação, tais como sensores de deformação piezoelétricos, são autoalimentados, e portanto nenhuma tensão/bateria de excitação pode ser necessária. Alguns tipos de sensor de deformação podem necessitar de uma fonte de alimentação.

[0025] Observa-se que é possível utilizar múltiplos conjuntos de sensor de torque 20 aplicados no componente de transmissão 10 para medir a distribuição de deformação no alojamento do componente de transmissão 10 para calcular o torque. Isso pode ser benéfico para o projeto do produto. Adicionalmente, o analisador 30 pode ser acoplado a um acelerômetro para calcular um torque dinâmico.

[0026] Opcionalmente, a fim de obter uma medição de torque precisa, um projetor ou um operador pode (1) aplicar múltiplos conjuntos de sensor de torque em um componente de transmissão; (2) utilizar um(a) circuito/rede de sensor de deformação de ponte completa; (3) ajustar a direção/orientação do padrão em rede do sensor de deformação em uma direção que pode sensorear menos deformação que não é de torque ou a deformação daquela direção pode ser calibrada por um outro padrão em grade do mesmo ou de um outro sensor de deformação, etc.

[0027] Os conjuntos de sensor de torque podem também ser usados para detectar os detritos que passam através dos dentes de séries de engrenagens ou através dos elementos de rolamento de mancais que podem gerar sinais de deformação distintos que podem ser usados para realizar análises de desgaste de componente.

[0028] Sem limitar de qualquer forma o escopo, interpretação ou aplicação das reivindicações aparecendo abaixo, um efeito técnico de uma ou mais modalidades descritas aqui é o de prover um conjunto de sensor de torque que meça o torque aplicado no componente de transmissão por meio da detecção da deformação adjacente ao conjunto de sensor de torque por meio de pelo menos um sensor de deformação. Um outro efeito técnico de uma ou mais modalidades de exemplo descritas aqui é o de prover uma estrutura do conjunto de sensor de torque que seja fácil de montar e instalar em seu componente.

[0029] Embora o exemplo acima descreva modalidades exemplificativas da presente invenção, essas descrições não devem ser vistas em um sentido limitativo. Em vez disso, outras variações e modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo e espírito da presente invenção como definida nas reivindicações anexas.

Claims

Conjunto de sensor de torque para uso com um componente de transmissão, o conjunto de sensor de torque caracterizado pelo fato de que compreende:
um portador compreendendo uma parede lateral compreende uma superfície externa do portador e uma superfície interna do portador, a superfície externa do portador é configurada para corresponder a, e fixar a, uma abertura do componente de transmissão;
uma luva correspondente e fixada à superfície interna do portador; e
o pelo menos um sensor de deformação fixado à luva e configurado para sensorear uma deformação no componente de transmissão.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o portador compreende um flange, e o flange é posicionado na abertura do componente de transmissão.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a abertura do componente de transmissão compreende um rebaixo no qual o flange está posicionado.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o portador compreende uma parede de extremidade do portador, uma parede lateral interconecta o flange e a parede de extremidade do portador, e a luva corresponde e é fixada à parede lateral.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma cápsula, em que a luva é incluída na cápsula e o pelo menos um sensor de deformação é exposto a uma região interior da cápsula.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um sensor de temperatura acoplado ao portador e configurado para determinar uma temperatura do componente de transmissão.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a luva compreende uma janela, uma lateral do pelo menos um sensor de deformação é afixado à janela da luva, e o pelo menos um sensor de deformação compreende uma superfície externa do sensor acoplada à superfície interna do portador.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende uma cápsula e um sensor de temperatura, em que o portador compreende uma parede de extremidade do portador, a luva é incluída na cápsula, a cápsula compreende uma parede de extremidade da cápsula fixada à parede de extremidade do portador, e o sensor de temperatura é posicionado através da parede de extremidade do portador e a parede de extremidade da cápsula de modo a ser exposto a uma região interior do componente de transmissão.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma cobertura acoplada a pelo menos uma da luva e do portador.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a cobertura e a luva estão incluídas na cápsula, a cápsula compreende uma parede de extremidade da cápsula, a luva interconecta a cobertura e a parede de extremidade da cápsula, e o sensor de deformação fica exposto a uma região interior da cápsula.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende um material de encapsulagem posicionado na região interior.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende um sensor de temperatura parcialmente posicionado na região interior da cápsula e parcialmente posicionado em uma região interior do componente de transmissão.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a cobertura compreende uma tampa e um conector se estendendo através da tampa e configurado para ser acoplado a um analisador, e o conector compreende uma primeira peça e uma segunda peça acoplada à primeira peça de modo que a tampa fique posicionada no meio das mesmas, e o pelo menos um sensor de deformação é eletricamente acoplado ao conector.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um transmissor telemático eletricamente acoplado ao pelo menos um sensor de deformação e configurado para transmitir um sinal indicativo da deformação próxima do conjunto de sensor de torque no componente de transmissão a um analisador.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um analisador acoplado ao pelo menos um sensor de deformação e configurado para analisar um sinal indicativo da deformação próxima do conjunto de sensor de torque no componente de transmissão a partir do pelo menos um sensor de deformação e para calcular um torque correspondente à deformação.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 15. caracterizado pelo fato de que compreende um transmissor telemático eletricamente acoplado ao analisador e configurado para transmitir um sinal indicativo do torque próximo ao conjunto de sensor de torque no componente de transmissão a partir do analisador para um controlador para controlar o componente de transmissão.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende uma fonte de alimentação acoplada a pelo menos um do analisador e do transmissor telemático e configurado para gerar energia durante o movimento do componente de transmissão, e para prover a energia a pelo menos um do analisador e do transmissor telemático.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende um módulo de condicionamento conectado ao pelo menos um sensor e ao analisador e configurado para condicionar o sinal indicativo da deformação próxima do conjunto de sensor de torque no componente de transmissão a partir do pelo menos um sensor antes do sinal indicativo de deformação ser recebido pelo analisador.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor de deformação compreende uma pluralidade de sensores de deformação.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a luva é uma placa de circuito impresso eletricamente acoplada à pluralidade de sensores de deformação por meio de traços.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sensores de deformação é posicionada uniformemente na superfície interna da luva da luva e são acoplados a um ou mais transmissores telemáticos ou a um conector.
Conjunto de sensor de torque de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que pluralidade de sensores de deformação forma uma rede reticulada completa.