CH688594A5

CH688594A5 - Messeinrichtung zur Erfassung eines Drehmoments, insbesondere zur Verwendung bei motorgetriebenen Schraubern.

Info

Publication number: CH688594A5
Application number: CH232294A
Authority: CH
Inventors: Guenther Henzler; Thomas Dahler; Christian Toellner
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1997-11-28
Also published as: DE4329199A1; DE4329199C2; SE9402878L; SE9402878D0; SE515401C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Messeinrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist schon eine derartige Messeinrichtung bekannt (DE 3 214 889 A1), welche direkt mit einer Torsionswelle verbundene Messhülsen aufweist. Insbesondere bei Belastung mit hohen Antriebsdrehmomenten zeigt die Messeinrichtung hystereseartige Abweichungen im Messergebnis, was die Messgenauigkeit ungünstig beeinflusst.

Vorteile

Die erfindungsgemässe Messeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, ein hysteresereduziertes bzw. hysteresefreies Messergebnis zu ermöglichen. Durch die Verringerung der Beanspruchung in den Verbindungsstellen von Messhülsen und Torsionswelle wird zudem die Betriebssicherheit der Messeinrichtung gesteigert, ohne dass zusätzliche Bauteile zur Verbindung erforderlich sind.

Durch die im Unteranspruch aufgeführte Massnahme ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der erfindungsgemässen Messeinrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäss ausgebildete Messeinrichtung im Längsschnitt und
Fig. 2 einen Teilausschnitt der Messeinrichtung aus Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 mit 10 bezeichnete Messeinrichtung zur Erfassung eines Drehmoments weist eine in einem Gehäuse 11 mittels Wälzlagern 12, 13 drehbar gelagerte Torsionswelle 14 auf. Die Torsionswelle 14 ist mit zwei axial voneinander beabstandeten Wellenbünden 15, 16 versehen, zwischen denen ein torsionselastischer Abschnitt 17 ausgebildet ist. Die Torsionswelle 14 weist endseitig Kopplungsmittel 18, 19 auf, mittels der die Torsionswelle 14 mit einem Drehmoment beaufschlagbar ist. Die Kopplungsmittel 18, 19 dienen beispielsweise zum Einbau der Messeinrichtung 10 in den Antriebsstrang eines motorgetriebenen Schraubers.

Jeder Wellenbund 15, 16 trägt eine Messhülse 24, 25, die sich jeweils koaxial zur Torsionswelle 12 mit radialem Abstand über den torsionselastischen Abschnitt 17 erstrecken. Die Messhülsen 24, 25 sind ineinandergreifend angeordnet und gegeneinander verdrehbar. Eine Innenhülse 24 ist mit einem ersten Wellenbund 15 und eine Aussenhülse 25 mit einem zweiten Wellenbund 16 verbunden. Wird die Torsionswelle 14 mit einem Drehmoment beaufschlagt, verdrehen sich die Wellenbünde 15, 16 um einen kleinen Drehwinkel gegeneinander und aufgrund der drehfesten Anordnung der Messhülsen 24, 25 auf den Wellenbünden 15, 16 verschieben sich die Messhülsen 24, 25 gegeneinander entsprechend. Mittels einer Spulenanordnung 26 ist die Verschiebung der Messhülsen 24, 25 erfassbar und in ein drehmomentproportionales Messsignal übertragbar.

Die Funktionsweise der Messeinrichtung 10 ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Zwecks Erläuterung der Funktion wird daher auf die DE 3 307 105 C2 verwiesen, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird und deren Offenbarung somit zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung wird.

Die Messhülsen 24, 25 sind aus elektrisch leitendem, nicht magnetischem Material, beispielsweise Aluminium gefertigt. Die Verbindung von Messhülsen 24, 25 mit der beispielsweise aus duktilem Stahl gefertigten Torsionswelle 14 erfolgt daher vorteilhafterweise durch Verkleben. Die Klebestellen zwischen Messhülsen 24, 25 und Wellenbünden 15, 16 weisen dabei jeweils eine gewisse axiale Erstreckung auf.

Bedingt durch ein auf die Torsionswelle 14 einwirkendes Drehmoment erfährt diese nicht nur im Bereich ihres torsionselastischen Abschnitts 17 eine Verschiebung. Vielmehr wird sich jeder beliebige Querschnitt der Torsionswelle 14 um einen gewissen Betrag zu seinem Nachbarquerschnitt verschieben, also auch die Wellenbünde 15, 16 im Bereich ihrer Verbindung mit den Messhülsen 24, 25. Die Verschiebung innerhalb der Wellenbünde 15, 16 wird über den Kleber auf die direkt mit ihnen verbundenen Messhülsen 24, 25 übertragen, wobei in der Klebefläche eine Schubspannung wirkt. Insbesondere bei hohen zu erfassenden Drehmomenten kann die Schubspannung und die damit einhergehende Verformung des Klebers die Elastizitätsgrenze überschreiten, so dass sich dieser plastisch verformt und deshalb hystereseartige Abweichungen im Messergebnis verursacht.

Um die Beanspruchung des Klebers bei drehmomentbeaufschlagter Torsionswelle 14 zu verringern, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Messhülsen 24, 25 im Bereich ihrer Verbindung mit der Torsionswelle 14 mit einer Mehrzahl von radial durchgehenden Längsschlitzen 28 zu versehen.

In Fig. 2 ist ein in der Fig. 1 mit II gekennzeichneter kreisförmiger Ausschnitt der Innenhülse 24 näher dargestellt. In dem für die Verbindung mit dem ersten Wellenbund 15 vorgesehenen Bereich sind die Längsschlitze 28 ausgebildet, die sich vom Ende der Innenhülse 24 über eine bestimmte axiale Weglänge erstrecken, die wenigstens gleichlang ist wie die entsprechende Klebestelle und diese axial überragen. Bedingt durch die Längsschlitze 28 wird die Torsionssteifigkeit der Messhülse 24 in ihrem Endbereich erheblich verringert, was die Beanspruchung des Klebers in der Verbindungsfläche reduziert. Die hystereseartigen Abweichungen im Messergebnis sind auf diese Weise eliminierbar bzw. auf ein akzeptables Mass verringerbar.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist an der Torsionswelle 14 ein Ringbund 21 angeordnet, der als axialer Montageanschlag für die Innenhülse 24 und das Wälzlager 12 dient.

Bei der erfindungsgemässen Messeinrichtung 10 gemäss dem Ausführungsbeispiel sind zusätzliche Bauteile zur Vermeidung der Hysterese nicht erforderlich. Ein derartiges Bauteil kann beispielsweise durch eine Zwischenhülse gebildet werden, die mit dem entsprechenden Wellenbund 14; 16 verlötet oder verschweisst ist und ringförmig mit radialem Spiel zur Torsionswelle 14 und damit torsionsfrei über den jeweiligen Wellenbund 15; 16 hinausragt, wobei die Verklebung mit der Messhülse 24; 25 dann auf dem torsionsfreien Bereich der Zwischenhülse erfolgt. Das Vorsehen eines zusätzlichen Bauteils zur Befestigung der Messhülsen 24, 25 an der Torsionswelle 14 ist wegen des damit verbundenen erhöhten Fertigungs- und Montageaufwandes jedoch ungünstig.

Die erfindungsgemässe Messeinrichtung eignet sich beispielsweise als Drehmoment-Messwertgeber zur Verwendung bei motorgetriebenen Schraubern.

Claims

1. Messeinrichtung zur Erfassung eines Drehmoments insbesondere zur Verwendung bei motorgetriebenen Schraubern, welche Messeinrichtung (10) eine das zu erfassende Drehmoment übertragende Torsionswelle (14) mit einem von zwei axial beabstandeten Wellenbünden (15, 16) begrenzten torsionselastischen Abschnitt (17) aufweist und mit zwei koaxial zur Torsionswelle (14) ineinandergreifenden, gegeneinander verdrehbaren Messhülsen (24, 25) versehen ist, die einseitig jeweils an einem der beiden Wellenbünde (15, 16) drehfest mit der Torsionswelle (14) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Messhülsen (24, 25) endseitig im Bereich ihrer Verbindung mit der Torsionswelle (14) eine Mehrzahl von radial durchgehenden Längsschlitzen (28) aufweisen.

2.

Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Längsschlitze (28) grösser ist als die jeweilige axiale Erstreckung der zugehörigen Verbindungsstelle von Messhülse (24; 25) und Torsionswelle (14).