DE10127805C1 - Drehmoment-Messvorrichtung - Google Patents

Abstract

Drehmoment-Messvorrichtung mit Drehmoment-abhängig sich in Nuten (12, 12'') einer ersten Welle (10) biegenden Kupplungsfingern (22, 22'') der zweiten Welle (20) eines Abtriebs-/Antriebs-Stranges. Mechanisch-elektrische Messwerterfassung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Größe bzw. des physikalischen Wertes eines mechanischen Drehmoments, das an einer Wellenanordnung an­ liegt bzw. mit dem eine Wellenanordnung jeweils beaufschlagt ist.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Ausführungen für eine Erfassung von Werten eines mechanischen Drehmoments be­ kannt. Zum Beispiel ist aus der US-A-4941363 eine kapazitiv arbeitende Vorrichtung bekannt. Es ist dort ein Messaufnehmer mit kapazitivem Wandler vorgesehen, der auf der betreffenden, mit einem zu messenden Drehmoment beaufschlagten Welle ange­ ordnet ist. Dieser Messaufnehmer umfasst eine Kondensatoran­ ordnung mit kammförmigen, interdigitalen Elektrodenstruktu­ ren. Der Ort der Anbringung dieser Kondensatoranordnung ist auch der Messort für das Drehmoment. Die an diesem Messort durch das Drehmoment verursachte Torsion der Welle wird mit­ tels der Veränderungen von Elektrodenabständen zwischen den interdigitalen kammförmigen Elektrodenstrukturen zueinander detektiert und erfasst. Ein solcher Drehmomentsensor ist für elektrische Maschinen, Turbinen und dgl. technische Geräte zur auch augenblicklichen Drehmomenterfassung vorgesehen. Da sich dieser Messaufnehmer auf der Oberfläche der im Betrieb rotierenden Welle befindet, ist eine Einrichtung vorgesehen, mit der das Messwertsignal, das an der Kondensatoranordnung zu erhalten ist, auf den Stator zu übertragen ist, in dem die Welle rotierend gehaltert ist. Für das dort gewonnene Mess­ signal sind dort auf der rotierenden Welle eine erste Ring­ spule und die Welle umgebend im Stator eine zweite Ringspule vorgesehen. Diese beiden Ringspulen stehen in induktiver Ver­ bindung miteinander. Es erfolgt dort somit eine transformato­ rische Signalübertragung zwischen zwei gekoppelten Luftspu­ len.

Um ein Messsignal in passender Größenordnung zu erhalten, kann z. B. die Welle am Messort hinsichtlich ihres Quer­ schnitts über z. B. einen dortigen Anteil der Länge der Welle so ausgebildet sein, dass mit dem herrschenden Drehmoment dort eine größere Verdrilling bzw. Torsion der Welle erfolgt, als dies über die übrige Länge der Welle der Fall ist. Gemes­ sen wird somit an einer bewusst an der Welle vorgesehenen torsionsmechanischen Schwachstelle. Selbstverständlich ist diese Schwächung derart beschränkt, dass im zulässigen Be­ trieb dort ein Bruch der rotierenden Welle ausgeschlossen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Aus­ führungsform einer Vorrichtung zur Erfassung des an einer Wellenanordnung im Betrieb anliegenden Drehmoments zu schaf­ fen, bei der keine solche wie oben beschriebene Torsion des Materials der Welle vorzusehen ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst und weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine aus zwei axial zueinander angeordneten Wellen gebildete Wel­ lenanordnung vorzusehen, bei der die einander gegenüberste­ henden zwei Wellenenden der beiden Wellen durch eine noch nä­ her zu beschreibende Verzahnung mit Nuten und Kupplungsfin­ gern hinsichtlich der Übertragung eines Drehmoments miteinan­ der formschlüssig gekuppelt sind. Diese Kupplung ist erfin­ dungsgemäß so ausgebildet, dass Elemente der einen Welle in Elemente der anderen Welle kraftübertragend eingreifen. Es sind hierfür Kupplungsfinger am Ende einer zweiten Welle und Nuten auf dem in der Wellenanordnung gegenüberliegenden Ende der ersten Welle vorgesehen. Dabei ist es ohne Bedeutung, was erste und was zweite Welle ist. Wichtig für die Erfindung ist aber, dass das Auftreten des mehr oder weniger großen Drehmoments, das von dieser formschlüssigen Kupplung zu übertragen ist, dazu führt, dass Elemente dieser Kupplung eine von der Höhe des zu übertragenden Drehmoments abhängige Formänderung annehmen. Speziell ist dies bei der Erfindung so realisiert, dass die in die Nuten eingreifenden Kupplungsfinger mit an­ wachsendem Drehmoment zunehmend radial zur Wellenachse aus einer Ruhestellung ausgelenkt werden. Das Maß dieser Auslen­ kung ist eine Funktion der Höhe des dabei übertragenen Dreh­ moments und eignet sich somit als Messgröße für die quantita­ tive Angabe des gerade übertragenen Drehmoments.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen nachfolgend an ei­ ner besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und dazu angegebenen Varianten anhand der beigefügten Figuren er­ läutert werden. Das angegebene Beispiel soll jedoch nicht als Einschränkung auf eine solche Ausführungsform des allgemeine­ ren Erfindungsgedankens gemäß Patentanspruch 1 verstanden werden.

Fig. 1 und 1A zeigen je eine perspektivische Gesamtansicht.

Fig. 2 und 3 zeigen zwei alternative Ausführungsvarianten.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform.

Fig. 6 und 7 zeigen Maßnahmen zur Messwerterfassung.

Fig. 1 zeigt hinsichtlich der vorliegenden Erfindung den we­ sentlichen Anteil der Wellenanordnung in perspektivischer An­ sicht. Mit 10 ist hier eine erste Welle der Wellenanordnung bezeichnet, von der in dieser Figur das eine Endstück darge­ stellt ist. Mit 20 ist eine zugehörige zweite Welle bezeich­ net, von der ebenfalls das hier relevante Endstück gezeigt ist. Wahlweise kann die erste Welle 10 oder die zweite Welle 20 Antriebswelle oder Abtriebswelle sein. Die Erfindung ar­ beitet, konstruktiv entsprechend ausgeführt, in gleicher Wei­ se wahlweise für nur eine oder für beide Antriebsrichtungen bzw. beide Drehrichtungen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist dort dieses Endstück der Welle 10 mit über den Umfang der Welle verteilt ausgeführten Nuten, hier als Ausführungsbei­ spiel keilförmige Nuten, 12 versehen. Grundsätzlich endet diese Welle 10 mit dem mit diesen Nuten versehenen Endstück derselben. Die Welle 10 kann aber auch noch in einem hier nicht dargestellten zylindrischen Zapfen auslaufen, der bis in eine axiale Bohrung in der noch zu beschreibenden zweiten Welle 20 hineinreicht. Dieser Zapfen kann insbesondere für axiale Führung A der beiden Wellen 10 und 20 der Wellenanord­ nung vorgesehen sein. Erfindungsgemäße Besonderheiten weist insbesondere auch die zweite Welle, genauer deren dargestell­ tes Ende, auf. Diese zweite Welle geht an ihrem hier darge­ stellten linken Ende in Kupplungsfinger 22 über. Diese Kupp­ lungsfinger sind wie ersichtlich im Abstand von der Achse A, auf den Umfang der Welle bezogen, gleichmäßig verteilt ange­ ordnet. Wie aus der Figur für die Wellenanordnung ersicht­ lich, greifen diese Kupplungsfinger in die Nuten 12 der er­ sten Welle 10 ein.

Für eine erste Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich in das Drehmoment M übertragender Weise die seitlichen Flanken der Nuten 12 der ersten Welle 10 und der Kupplungsfinger 22 der zweiten Welle 20 nur in Flächenelementen 13 und 23 berüh­ ren. Jeweilige Flächenelemente 13 sind Anteile der seitlichen Flankenflächen 14 der Nuten 12 der ersten Welle. Die Flächen­ elemente 23 sind Anteile der seitlichen Flankenflächen 14 der Kupplungsfinger 22 der zweiten Welle 20. Diese Flächen­ elemente sind jeweils im Bereich des auslenkbaren, d. h. äuße­ ren Endes 220 der jeweiligen Kupplungsfinger 22 positioniert. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, sind die seitlichen Flanken­ flächen 14 und 24 einander gegenüberliegend, und zwar bei dieser ersten Ausführungsform jeweilig absichtlich in einem solchen Abstand voneinander, dass - mit Ausnahme an den ein­ ander gegenüberliegenden, bereits genannten Flächenelementen 13 und 23 - diese Flankenflächen 14 und 24 sich nicht berüh­ ren. Bei dieser ersten Ausführungsform tritt eine kraft­ schlüssige Drehmomentübertragung von der einen Welle 10 oder 20 auf die andere Welle 20 oder 10 also nur im Bereich der am Ende 220 der zweiten Welle 20 positionierten und einander sich berührenden, aneinander liegenden Flächenelemente 13 und 23 auf. Zu diesem Zweck sind zumindest entweder die Flächen­ elemente 13 oder die Flächenelemente 23, oder sowohl die Flä­ chenelemente 13 als auch die Flächenelemente 23, gegenüber den Flankenflächen 14 bzw. 24, zu denen diese Flächenelemente jeweils gehören, hervorspringend ausgeführt. Um den für die Berührungsfreiheit der übrigen Anteile der Flankenflächen 14 und 24 notwendigen Abstand zu gewährleisten, genügt dabei ein nur ganz geringes Maß des Vorspringens. Die axiale Länge und zugehörige Breite eines solchen vorspringenden Flächenelemen­ tes 13, 23 ist so zu bemessen, dass von der Gesamtheit der vorgesehenen, vorspringenden Flächenelemente 13 oder/und 23 der Nuten bzw. der Kupplungsfinger auch noch das Maximum auf­ tretenden und zu messenden Drehmoments übertragen werden kann. Zur Einsparung an sich vermeidbaren Aufwandes, dürfte eine solche Lösung bevorzugt sein, bei der solche vorsprin­ genden Flächenelemente 13, 23 nur entweder an den Nuten oder an den Kupplungsfingern vorgesehen sind. Bei nur in einer Um­ drehungsrichtung auftretendem und zu messendem Drehmoment ge­ nügt es, diese Flächenelemente 13 und/oder 14 nur jeweils einseitig, einander gegenüberliegend an den betreffenden Flankenflächen vorzusehen.

Es sei aber auch auf eine noch zweite Ausführungsform nach Fig. 1A hingewiesen, bei der wie voranstehend beschriebene vorspringende Flächenelemente entbehrlich sind. Bei einer solchen zweiten Ausführungsform sind jeweils die einzelnen Flankenflächen der Nuten und der Kupplungsfinger, nämlich so­ weit diese Flankenflächen 14 und 24 Drehmoment übertragen, ohne Abstand voneinander, aneinander liegend bemessen. Bei einer solchen zweiten Ausführungsform der Erfindung ist es aber zwingend notwendig, dass dazu die Kupplungsfinger nur mit einem Anteil L' ihrer Länge, die Flankenflächen 14 der Nuten 12 Drehmoment-übertragend berührend, in die Nuten ein­ greifen. Hierzu sei auf die Fig. 1A verwiesen. Mit diesem nur über einen Anteil L' von z. B. weniger als 10% ihrer Länge L vorgesehenen Eingreifen der Kupplungsfinger in die Nuten ist dafür gesorgt, dass die eingreifenden Kupplungsfinger bei auftretendem Drehmoment die vorgesehene biegende Auslenkung, abhängig von der Größe des Drehmoments, ausführen können. Die Drehmomentübertragung tritt wieder dort auf, wo die Kupp­ lungsfinger 22 der Welle 20 in die Nuten 12 der Welle 10 an­ liegend eingreifen. Der, bezogen auf die Nuten, zentrale in­ nere Kern 100 der Welle 10 kann dabei als abgesetzte zylind­ rische Welle mit um das Maß der Höhe der Nuten entsprechend vermindertem Durchmesser, z. B. für axiale Führung der beiden Wellen 10 und 20 miteinander, bis zur vollen Länge L in den Kranz der Kupplungsfinger der zweiten Welle 20 hineinreichen. Diese zweite Ausführungsform ist zwar hinsichtlich der Her­ stellung einfacher. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass mit vorspringenden Flächenelementen 13 und/oder 23 der ersten Ausführungsform präziser einzuhaltende Bedingungen gewähr­ leistet sind.

Ein weiteres, erfindungswesentliches Merkmal ist, dass, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, die Ausrichtung der jeweiligen Orthogonalen (Vektoren) der Flankenflächen 14, 24 bzw. der Flächenelemente 13, 23 in Bezug zu den zur Achse A senkrech­ ten Radialrichtungen r von diesen Radialrichtungen r abwei­ chend orientiert sind. Die erfindungsgemäß angestrebte, als quantitative Messgröße zu erreichende, vom Drehmoment M be­ wirkte und damit drehmomentabhängige, zur Achse A radiale Auslenkung der Biegung B der Enden 220 der einzelnen Kupp­ lungsfinger 22 in den Nuten 12 aus diesen heraus bedingt, dass die im Betrieb Drehmoment-übertragend aneinander anlie­ genden Flächenelemente 13 und/oder 23 bzw. Flankenflächen 14, 24 abweichend von der jeweiligen, auf die Achse A bezogenen Radialrichtung r ausgerichtet sind. Dies ist notwendig, damit aus dem zu übertragenden Drehmoment eine für den jeweiligen Kupplungsfinger radial nach außen oder - Fig. 3 - nach innen gerichtete Kraftkomponente entsteht, die zu der oben be­ schriebenen erfindungsgemäßen Auslenkung bzw. Biegung B der auslenkbaren, äußeren Enden 220 der Kupplungsfinger 22 führt.

Wie die Fig. 2 und 3 als Beispiele zeigen, gibt es hierzu mehrere, insbesondere die zwei in diesen Figuren dargestell­ ten Varianten abweichender Ausrichtung der Flächenelemente bzw. Flankenflächen der Nuten und/oder Kupplungsfinger. Als Beispiel zeigt die Fig. 2 in axialer Ansicht als Schnitt I-I der Fig. 1, wie die Neigung der Flankenflächen 14 der Nuten 12 bzw. die Flächen der Flächenelemente 23 der Kupplungsfin­ ger 22 gegenüber der jeweiligen Radialrichtung r für die eine Variante von dieser Radialrichtung abweichend geneigt sein müssen. Die in Fig. 2 dargestellte Abweichung der Neigung der Flankenflächen 14 und der Flächenelemente 23 ist hier als positive Abweichung definiert. In der noch zu beschreibenden Fig. 3 ist eine Ausführungsform mit dagegen als negativ de­ finierter Abweichung gezeigt.

Diese jeweilige Abweichung der Neigung der hier als Beispiel dargestellt aneinander liegenden Flankenflächen und Flächen­ elemente in der jeweiligen Nut bzw. am jeweiligen Kupplungs­ finger führt dazu, dass mit wachsendem, zwischen Nut und Kupplungsfinger zu übertragendem Drehmoment wegen des vorge­ sehenen Auftretens der oben erwähnten Kraftkomponente K radi­ al zur Achse A nach außen gerichtet die Enden der Kupplungs­ finger 22 gegenüber dem Außenumfang U der Welle(-n) 10, 20 in Radialrichtung nach außen ausgelenkt bzw. aufgebogen werden. Dabei liegen die Drehmoment-übertragenden Flankenflächen bzw. Flächenelemente, so wie in den Fig. 2 und 3 deutlich zu sehen -, dann nur noch auf einer Seite der jeweiligen Nut bzw. des jeweiligen Kupplungsfingers Drehmoment-übertragend aneinander. Diese Auslenkung bzw. Aufbiegung des jeweiligen Endes eines Kupplungsfingers ist in den Fig. 2 und 3 mit B bezeichnet. Das Maß dieser Auslenkung bzw. Biegung B ist die quantitative Messgröße für das anliegende Drehmoment.

Die Fig. 3 zeigt im Gegensatz zur Fig. 2 eine Ausführungs­ form, bei der diese Ausbiegung B' wegen negativer Abweichung der Flankenneigung mit Entstehen einer zur Achse bzw. nach innen gerichteten Kraftkomponente K mit wachsendem, zu über­ tragenden Drehmoment nach innen zur Wellenachse A hin er­ folgt. Zunehmendes Drehmoment drückt die Kupplungsfinger 22 in Fig. 3 in den Nuten nach innen. Eine solche Ausführungs­ form ist insbesondere für eine beabsichtigte konstruktiv in­ tegrierte Begrenzung der Auslenkung B' vorzusehen. Sonstige Gründe für die Wahl einer Ausführungsform nach Fig. 2 oder Fig. 3 liegen z. B. in dem jeweiligen Fertigungsaufwand sol­ cher Konfigurationen an den Wellen vor.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Zustände, in denen die Kupplungs­ finger 22 infolge vorliegenden Drehmoments M einseitig in nur der einen Drehrichtung an den Flanken der Nuten 12 anliegen und in der jeweiligen angegebenen Richtung B ausgelenkt wer­ den. Für nur in einer der zwei möglichen Drehrichtungen zu übertragendes Drehmoment genügt es somit, entsprechend nur einseitig an den Flanken der Kupplungsfinger und/oder der Nu­ ten solche vorspringenden Flächenelemente 13, 23 vorzusehen, die den schon oben erwähnten Abstand zwischen den übrigen Flankenflächen der Finger und Nuten gewährleisten.

Fig. 4 zeigt ein insbesondere in der Herstellung vereinfach­ tes Beispiel. Mit 12' sind wieder Nuten bezeichnet. Mit 22' sind im axialen Querschnitt dargestellte Kupplungsfinger be­ zeichnet. Diese Kupplungsfinger 22' sind z. B. runde Stäbe, die mit ihren kreisringförmigen Flächen der Flächenelemente 23' an Flankenflächen 14 der Nuten 12 anliegen. Auch bei die­ ser Ausführungsform nach Fig. 4 erfolgt wie zur Fig. 3 be­ schrieben mit steigendem, zu übertragendem Drehmoment ein Biegen der Kupplungsfinger 22' in Richtung B'. Ein möglicher Nachteil einer solchen Ausführungsform ist, dass hier - im Gegensatz zu den beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 - im wesentlichen nur linienhafte Berührung zwischen den Flächenelementen 23' der Kupplungsfinger 22' und den Flanken 14 der Nuten 12 vorliegt. Ein Vorteil ist jedoch der verringerte Fertigungsaufwand. Für die Auswahl einer der Aus­ führungsformen sind also die jeweiligen technischen Anforderungen und der jeweilige technische Aufwand gegeneinander ab­ zuwägen.

Fig. 2 zeigt (nur teilweise dargestellt) eine Weiterbildung, bei der ein äußerer (mit-rotierender) Ring 200 zur äußeren Begrenzung der Biegung B der Kupplungsfinger vorgesehen ist. Wahlweise können auch andere Begrenzungsmaßnahmen vorgesehen sein. Zum Beispiel können stirnseitig in den äußeren Enden der Kupplungsfinger in Axialrichtung ausgerichtet Stifte ein­ gesetzt sein, die ebenfalls für Begrenzung maximaler Biegung B nach außen oder B' nach innen an entsprechend vorgesehenen Anschlägen im Maximalfall zur Anlage kommen. Eine Begren­ zungsmaßnahme für das Maß der Biegung B kann auch bei der Ausführung nach Fig. 3 vorgesehen sein. Dort kann aber auch der Boden der Nut die dort nach innen gerichtete Biegung be­ grenzen.

Fig. 5 zeigt noch eine besondere Weiterbildung der Erfin­ dung. Oben ist bereits auf die erfindungswesentliche Ausrich­ tung der Flankenflächen 14, 24 und/oder der daran befindli­ chen Flächenelemente 13, 23, - und zwar jeweils die Ausrich­ tung in Bezug auf die Radialkomponente r (siehe auch Fig. 2 bis 4) -, hingewiesen.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist hier jeweils zueinander parallele Ausrichtung (siehe auch die gestrichelten Linien in Fig. 5) der auch hier (nicht so bei Fig. 1A) notwendigerweise, wie oben beschrieben, vorspringenden Flächenelemente 13 und/oder 23 an den jeweiligen zugehörigen Flankenflächen 14 der Nuten 12" und/oder dementsprechend der Flankenflächen 24 der Kupp­ lungsfinger 22" ausgeführt. Die Ausführung der Fig. 5 bie­ tet den Vorteil, dass mit jeweils dieser parallelen Ausrich­ tung dieser Flankenflächen der Kupplungsfinger und dement­ sprechend auch der Nuten wenigstens im wesentlichen spiel­ freie Drehmomentübertragung, und zwar insbesondere bei Dreh­ richtungswechsel, erreicht werden kann. Bei der Ausführung nach Fig. 5 erfolgt die mit wachsendem, zu übertragendem Drehmoment zunehmende Biegung B mit Auslenkung nach innen zur Achse A.

Für alle Ausführungsformen der Erfindung gilt, dass für die Kupplungsfinger angepasst ausgewähltes federnd-elastisch ver­ formbares Material zu verwenden ist.

Die Fig. 6 zeigt das Schema eines Beispiels einer Ausfüh­ rungsform für eine mechanische Übertragung des Maßes der Aus­ lenkung B der Kupplungsfinger 22. Der Übertragung dient z. B. ein Winkelhebel 31, der einen auf der Welle 10 hinsichtlich Rotation und hinsichtlich Axialverschiebung gleitend angeord­ neten Schlitten 32 aufweist. Dieser ist z. B. an seinem Ende 33 mit einem Magneten versehen, dem ein Magnetsensor 34 ge­ genüber positioniert angeordnet sein kann. Das Maß der Bie­ gung B wird in dieser Anordnung in analoge axiale Verschie­ bung des Magneten 33 übertragen und vom stationär befestigten Magnetsensor kann somit das Maß der Ausbiegung B als Analog­ wert festgestellt werden. Als Magnetsensor kann ein GMR- oder ein Hall-Sensor vorgesehen sein.

Fig. 7 zeigt das Beispiel einer kapazitiven Messwerterfas­ sung der Biegung B. Mit 61 sind innenliegende Kondensator­ elektroden bezeichnet, die in Verbindung mit den durch Bie­ gung auszulenkenden Kupplungsfinger stehen. Mit 63 ist zu den Kondensatorelektroden 61, diesen gegenüberstehend, eine zwei­ te ringförmige Kondensatorelektrode 63 vorgesehen. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich, kann in wie zum oben beschriebenen Stand der Technik schon bekannter Weise, die Kapazitätsände­ rung des aus den Elektroden 61 und 63 gebildeten Kondensa­ tors, die das Maß für das übertragene Drehmoment ist, das Messsignal auf den Stator übertragen werden.

Hinsichtlich des Messergebnisses sind noch die an den Flan­ kenflächen bzw. den Flächenelementen auftretende Reibungs­ kräfte des Aneinanderentlanggleitens dieser Flächen und sind auch die auf die Kupplungsfinger einwirkenden Fliehkräfte bei vorliegender Rotation der Wellen zu berücksichtigen. Die Fliehkräfte wirken dabei bei Ausführungen der Fig. 1, 1A und 2 die Biegung B vergrößernd und bei Ausführungen nach Fig. 3, 4 und 5 die Biegung B verringernd. In die Wirkung der Fliehkräfte gehen auch die Rotationsgeschwindigkeit sowie die Masse und deren Verteilung der Kupplungsfinger sowie der jeweilige Abstand von der Achse A ein. Es sind somit entspre­ chende Korrekturen an den Messergebnissen vorzunehmen, um je­ weils den echten Anteil des Drehmoments zu erfassen.

Diese neue Messvorrichtung, wie in den Figuren dargestellt, läßt sich auch so formuliert beschreiben, dass eine erste Welle 10 eine erste Welle 10 vorgesehen ist, die an ihrem ei­ nen Ende in deren Axialrichtung (A) über eine vorgegebene Länge (L₁₀) verlaufende, über den Umfang der Welle 10 ver­ teilte Nuten (12) aufweist, eine zweite Welle 20 vorgesehen ist, die an ihrem einen Ende über dieses hinaus in deren Axialrichtung (A) herausragende, bezogen auf den Umfang die­ ser zweiten Welle (20) verteilte Kupplungsfinger 22 aufweist, wobei in der Vorrichtung 1 mit gemeinsamer axialer Ausrich­ tung (A) der beiden Wellen 10, 20 die Kupplungsfinger 22 der zweiten Welle 21 bis zu einer vorgegebenen Länge L, L' der Finger in die Nuten 12 der ersten Welle 11 eingeschoben posi­ tioniert sind, wobei zur Drehmomentübertragung in diesem in­ einandergeschobenen Zustand von Kupplungsfingern und Nuten dieser Wellen 10, 20 jeweilige seitliche Flächen 13, 23; 14, 24 der Nuten 12 und/oder der Kupplungsfinger 22 vorgesehen sind, die ausgewählt positioniert und ausgewählt aufeinander abgestimmt ausgebildet sind, so dass diese Flächen bei mit den Kupplungsfingern in den Nuten ineinandergeschobenen Wel­ len 10, 20 sich in Drehmoment-übertragender Weise berühren, wobei die ausgewählte Position hinsichtlich der Kupplungsfin­ ger 22 im Bereich des auslenkbaren äußeren Endes 220 dieser Kupplungsfinger liegt und die gegenseitige Abstimmung von Ausbildung und Ausrichtung der einander berührenden Flächen 13, 23; 14, 24 der beiden Wellen 10, 20 so ausgewählt ist, dass an wenigstens einer dieser ersten und zweiten Welle 10, 20 die Flächen 13, 23; 14, 24 der Drehmoment-übertragenden Berührung gegenüber jeweils einer Ebene, diese definiert durch die Achsenrichtung A und die jeweilige in dieser Ebene liegenden Radialrichtung r der jeweiligen Welle 10, 20, der­ art abweichend ausgerichtet und/oder geformt sind, dass ein zu übertragendes Drehmoment jeweils eine Kraftkomponente in oder entgegen der zugehörigen jeweiligen Radialrichtung (r) auftreten lässt, die eine die Kupplungsfinger (22) gegenüber der Achse (A) in oder entgegen der Radialrichtung (r) bie­ gende Auslenkung (B, B') dieser Kupplungsfinger (22) bewirkt, und wobei eine Vorrichtung (30) vorgesehen ist, mit der das jeweilige Maß der Auslenkung (B, B') eines solchen Biegens der Kupplungsfinger (22) als quantitative Drehmomentangabe zu erfassen ist.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Erfassung des an einer Wellenanordnung (10, 20) anliegenden Drehmoments, wobei die Wellenanordnung eine erste Welle (10) mit an einem Ende sich in Axialrichtung (A) erstreckenden Nuten (12) und eine zweite Welle (20) mit an einem Ende sich in Axialrichtung (A) erstreckenden Kupp­ lungsfingern (22) umfasst und die erste und zweite Welle (10, 20) so axial zueinander ausgerichtet sind, dass die Kupp­ lungsfinger (22) in die Nuten (12) eingreifen, wobei zur Drehmomentübertragung die Kupplungsfinger (22) die Nuten (12) an jeweiligen seitlichen Flankenflächen (13, 23; 14, 24) be­ rühren und wobei die sich berührenden Flankenflächen (13, 23; 14, 24) so ausgebildet und ausgerichtet sind, dass ein zu übertragendes Drehmoment eine Kraftkomponente in radialer Richtung (r) nach außen oder innen gerichtet erzeugt, so dass die Kupplungsfinger sich in radialer Richtung (r) nach außen oder nach innen biegen, und wobei das Maß der durch die Biegung bewirkten Auslenkung (B, B') der Kupplungsfinger mit­ tels einer Vorrichtung (30) erfasst wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsfinger (22) nur zu einem Anteil (L') ihrer Länge (L) in die Nuten (12) hineinreichen und die Flankenflächen (24) der Kupplungsfinger (14) nur zu diesem Anteil (L') Drehmoment-übertragende Flächen in den Nuten (12) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (12) eine gegenüber der radialen Richtung (r) der Welle vorgebbar abweichende Neigung zur Erzeugung einer Kraftkomponente mit Richtung radial wahlweise nach außen oder nach innen haben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragung, ausgehend von den seitlichen Flan­ kenflächen (14, 24) der Nuten (12) und der Kupplungsfinger (22) der Wellen (10, 20) auf Flächenelemente beschränkt er­ folgt, die im Bereich des auslenkbaren Endes (220) der Kupp­ lungsfinger (22) an den jeweiligen Flankenflächen (14) der Nuten (12) positioniert sind, wobei ein solches jeweiliges Flächenelement (13) ein, bezogen auf die jeweils übrige Flan­ kenfläche (14) und hin zur jeweils gegenüberliegenden Flan­ kenfläche (23) des nächsten Kupplungsfingers (22), vorsprin­ gendes Flächenelement (13) ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragung, ausgehend von den seitlichen Flan­ kenflächen (14, 24) der Nuten (12) und der Kupplungsfinger (22) der Wellen (10, 20) auf Flächenelemente (23) beschränkt erfolgt, die im Bereich des auslenkbaren Endes (220) der Kupplungsfinger (22) an den jeweiligen Flankenflächen (24) der Kupplungsfinger (22) positioniert sind, wobei ein solches jeweiliges Flächenelement (23) ein, bezogen auf die jeweils übrige Flankenfläche (24) und hin zur gegenüberliegenden Flankenfläche (13) der Nut (12), vorspringendes Flächenele­ ment (23) ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Nuten (12) vorgesehen sind, deren an den jeweiligen Flankenflächen (14) vorgesehene Flächenelemente (13), mit denen sich Nuten und Kupplungsfinger in Drehmoment-übertra­ gender Weise aneinander liegend berühren, derart ausgerichtet sind, dass eine zueinander parallele Ausrichtung beiderseits an den Nuten (12) und dazu eine entsprechend parallele Ausrichtung an den Kupplungsfingern (22) für diese Flächenelemente vorliegt und die Kupplungsfinger (22) in Richtung der Drehmoment-ab­ hängig auftretenden Biegung (B) praktisch spielfrei beweglich in den Nuten (12) eingepasst sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kupplungsfinger (22) vorgesehen sind, deren an den je­ weiligen Flankenflächen (24) vorgesehene Flächenelemente (23), mit denen sich Nuten und Kupplungsfinger in Drehmoment- übertragender Weise aneinanderliegend berühren, derart ausge­ richtet sind, dass eine zueinander parallele Ausrichtung beider­ seits an den Kupplungsfingern (22) und dazu entsprechend eine pa­ rallele Ausrichtung an den Nuten (12) für diese Flächenele­ mente (23) vorliegt und die Kupplungsfinger (22) in Richtung der Drehmoment-abhängig auftretenden Biegung (B) praktisch spielfrei beweglich in den Nuten (12) eingepasst sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (1) Begrenzungen vorgesehen sind, die die Ausbiegung der Kupplungsfinger (22) auf ein Höchstmaß be­ schränken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung der Ausbiegung (B) der Kupplungsfinger (22) nach außen ein diese umgebender äußerer Ring (200) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer mechanischen Einrichtung (30) das auftretende Maß der Ausbiegung abgegriffen und an eine elektrische Mess­ einrichtung übertragen wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel für eine kapazitive Messwerterfassung vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Wirbelstrom-Messerfassung vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Signalübertragung von der rotierenden Welle auf den Stator der Vorrichtung induktive Signalübertragung mittels eines Transformators vorgesehen ist.