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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung des von einer Welle durchgeleiteten Drehmoments und ein Getriebe mit dieser Anordnung
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Es ist bekannt, ein von Wellen durchgeleitetes Drehmoment mittels auf dem Wellenumfang aufgeklebten Dehnungsmessstreifen zu erfassen, wobei die Dehnungsmessstreifen in demjenigen axialen Bereich der Welle vorgesehen werden, durch welchen das Drehmoment durchgeleitet wird. Eine Erfassung des Drehmoments innerhalb eines schmierölbefüllten Getriebegehäuses ist allerdings nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Drehmomenterfassung in einfacher Weise weiterzubilden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung zur Erfassung des von einer Welle durchgeleiteten Drehmoments nach den in Anspruch 9 und bei dem Getriebe nach den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anordnung zur Erfassung des von einer Welle durchgeleiteten Drehmoments sind, dass das Drehmoment
- – in einem ersten Wellenabschnitt eingeleitet, insbesondere wobei im ersten Wellenabschnitt eine kraft-, stoff- oder und/oder formschlüssige Verbindung mit der Welle vorgesehen ist zur Einleitung von Drehmoment und/oder wobei ein Zahnrad mit der Welle im ersten Wellenabschnitt verbunden ist,
- – durch zumindest einen zweiten Wellenabschnitt durchgeleitet, insbesondere im zweiten Wellenabschnitt kein drehmomenteinleitendes oder herausleitendes Teil verbunden ist mit der Welle,
- – und an einem dritten Wellenabschnitt herausgeleitet wird, insbesondere wobei im dritten Wellenabschnitt eine kraft-, stoff- oder und/oder formschlüssige Verbindung vorgesehen ist zur Drehmomentherausleitung an ein antreibendes Teil
wobei der zweite Wellenabschnitt axial zwischen dem ersten und dem dritten Wellenabschnitt angeordnet ist,
wobei die Welle eine sich in Richtung der Wellenachse erstreckende Ausnehmung, insbesondere eine Bohrung, aufweist, insbesondere wobei die Ausnehmung mittig in der Welle angeordnet ist,
wobei die Ausnehmung axial den ersten und/oder dritten Wellenabschnitt durchdringt, so dass ein in der Bohrung angeordneter Polarisationsfilter an einer ersten Stelle drehfest mit der Welle verbunden ist und an einer zweiten Stelle ein weiteres Polarisationsfilter angeordnet ist, wobei erste und zweite Stelle axial voneinander beabstandet sind und zwischen erster und zweiter Stelle zumindest ein Teilbereich des zweiten Wellenabschnittes angeordnet ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Messung des Drehmoments ermöglicht ist, indem die Messmittel und Auswertemittel völlig separat vom Innenraum des Getriebes angeordnet sind. Schmieröl des Getriebeinnenraums ist dabei völlig sicher abgedichtet vom Raumbereich der Messmittel, wobei unter Messmittel insbesondere die optischen Messmittel zu verstehen sind. Außerdem sind Polarisationsfilter, Spiegel und dergleichen optisch wirksame Mittel ebenfalls geschützt und getrennt vom Schmierölbereich anbringbar. Hierbei ist wichtig, dass die B-Seite der Welle aus dem Getriebegehäuse herausgeführt ist und mittels eines Wellendichtrings gegen das Getriebegehäuse abgedichtet ist.
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Wichtig ist auch, dass Polarisationsfilter im Hohlraum der Welle geschützt angeordnet sind. Bei der Erfindung ist kein Sensor, wie beispielsweise Dehnungsmessstreifen, mit der Welle verbunden, beispielsweise auch nicht aufgeklebt. Denn die Verdrehung wird zwischen den beiden Stellen, an welchen die Polarisationsfilter angeordnet sind, bestimmt.
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Weiter von Vorteil ist bei der Erfindung, dass ein in einer Anlage installiertes Getriebe ohne Drehmomenterfassung aufrüstbar ist mit der Drehmomenterfassung. Dabei ändern sich die Maße zur Abtriebsseite nicht. Ebenso ist keine Änderung zu einem das Getriebe antriebenden Motor notwendig. Nur am B-seitigen Wellenende ist ein Raumbereich notwendig für die Messeinrichtung. Im Wesentlichen ist nur die Abtriebswelle des aufzurüstenden Getriebes auszutauschen und es sind die Messmittel vorzusehen. Weitere Teile des Getriebes müssen nicht geändert werden.
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Auf diese Weise ist die Drehstellung der Welle im Bereich der ersten Stelle mittels eines Sensors, beispielsweise der Messeinrichtung, vergleichbar mit der Drehstellung der Welle an der zweiten, von der ersten Stelle axial beabstandeten Stelle. Drehmoment wird zwar durch den Wellenabschnitt zwischen der ersten Stelle und der Vergleichsstelle durchgeleitet, nicht aber durch den lichtübertragenden Abschnitt, der beispielhaft mit Luft befüllt ist. Somit ist die Verdrehung zwischen den beiden Stellen drehmomentabhängig.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erfasst eine Messeinrichtung zur Erfassung der vom durchgeleiteten Drehmoment abhängigen Verdrehung zwischen den beiden Polarisationsfilter die Intensität von Licht, insbesondere von Licht, welches beide Polarisationsfilter durchquert hat. Von Vorteil ist dabei, dass ein starkes Messsignal erreichbar ist, also ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich die Ausnehmung, insbesondere Bohrung, von einem axialen Endbereich der Welle aus beginnend mittig zur Wellenachse sich in Wellenachsrichtung erstreckt, insbesondere von einer Stirnseite der Welle aus in den zweiten Wellenabschnitt hinein. Von Vorteil ist dabei, dass bei axial möglichst langer Ausführung ein starkes Messsignal erreichbar ist, also ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Stelle im Bereich des zweiten oder dritten Wellenabschnitts drehfest mit der Welle verbunden und/oder das zweite Polarisationsfilter befindet sich im ersten Wellenabschnitt oder auf der vom zweiten Wellenabschnitt abgewandten Seite des ersten Wellenabschnittes.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind beide Polarisationsfilter jeweils spielfrei mit der Welle verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass ein fehlerarmes Messsignal erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Messeinrichtung zur Erfassung der vom durch den zweiten Wellenabschnitt durchgeleiteten Drehmoment abhängigen Verdrehung der beiden Polarisationsfilter am von der ersten Stelle abgewandten axialen Endbereich der Welle angeordnet. Somit ist eine berührungslose optische Erfassung ermöglicht, wobei auf dem drehenden Teil nur passive Elemente benötigt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Lichtquelle stationär angeordnet und durchquert erzeugtes Licht beide Polarisationsfilter. Von Vorteil ist dabei, dass auf dem drehenden Teil, also der Welle, nur passiv arbeitende Komponenten, nämlich die Polarisationsfilter und gegebenenfalls Spiegel, vorzusehen sind. Lichtquelle und Intensitätsdetektierender Sensor sind stationär angeordnet und somit unabhängig von Rüttelschwingungen und Drehbeschleunigungen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der vom ersten Polarisationsfilter abgewandten Seite des zweiten Polarisationsfilters ein Spiegel oder ein Licht reflektierendes Teil angeordnet, insbesondere am Boden der Ausnehmung, insbesondere am Boden der als Sacklochbohrung ausgeführten Ausnehmung. Von Vorteil ist dabei, dass eine erhöhte Intensität für das Licht erreichbar ist, welches beide Filter durchquert hat.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das zweite Polarisationsfilter und der Spiegel oder das Licht reflektierende Teil Integriert ausgeführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine kompakte Ausführung erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Messeinrichtung einen Sensor zur Erfassung des Lichtanteils auf, welches beide Polarisationsfilter durchquert hat. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfacher Sensor zur Erfassung der Lichtintensität genügt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Messeinrichtung, aufweisend Sensor und Lichtquelle, stationär angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass sie nicht auf dem drehenden Teil anzuordnen ist und somit das Trägheitsmoment der Welle gering ist.
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Wichtige Merkmale bei dem Getriebe mit einer vorgenannten Anordnung sind, dass die Messeinrichtung zur Erfassung der Verdrehung der beiden Polarisationsfilter an einer Stelle, insbesondere an einer zweiten Stelle, außerhalb des Getriebeinnenraums angeordnet ist,
insbesondere außerhalb des Raumbereichs der abtreibenden Stufe des Getriebes angeordnet ist,
insbesondere wobei der Innenraum oder Raumbereich abgedichtet ist zur Umgebung oder zum Raumbereich, in welchem die Messeinrichtung angeordnet ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Messwerterfassung samt Stab und Messeinrichtung außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist und somit abgetrennt und abgedichtet von dem schmierölbefüllten Innenraum, der die abtreibende Stufe umfasst, wobei das Schmieröl auch den Außenbereich der Welle im zweiten Wellenabschnitt zumindest teilweise benetzt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle im Getriebe gelagert, wobei die Welle beidseitig aus dem Getriebegehäuse herausragt,
insbesondere wobei das erste herausragende Ende zur Verbindung mit einem anzutreibenden drehbar gelagerten Teil einer anzutreibenden Vorrichtung verbindbar ist,
insbesondere wobei das andere herausragende Ende zum Anbringen der Messeinrichtung, insbesondere eines Messeinrichtungsteils vorgesehen ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass keine wesentliche Funktionsänderung durch die Herausführung des Wellenendes bewirkt wird. Das etwas höhere Trägheitsmoment der Abtriebswelle durch deren herausführende Verlängerung dämpft Drehzahlschwankungen ab.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich die Bohrung von einem axialen Endbereich der Welle aus beginnend mittig zur Wellenachse in Wellenachsrichtung, insbesondere von einer Stirnseite der Welle aus in den zweiten Wellenabschnitt hinein. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Polarisationsfilter der drehmomentdurchleitende Wellenabschnitt sozusagen axial überbrückbar ist und somit die Verdrehung der Welle detektierbar ist, indem die relative Verdrehung an einer ersten Stelle in der Ausnehmung gegenüber einer zweiten axial, von der ersten beabstandeten Stelle erfassbar ist, beispielhaft am Boden der Bohrung, wenn diese als Sacklochbohrung ausgeführt ist.
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Beil einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Messeinrichtung zur Erfassung der vom durch den zweiten Wellenabschnitt durchgeleiteten Drehmoment abhängigen Verdrehung zwischen den beiden Polarisationsfiltern mittels einer Messeinrichtung angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Messeinrichtung an der Stirnseite der Welle platzierbar ist, wobei diese Stirnseite trennbar und somit abdichtbar ist von der Außenfläche der Welle im zweiten Wellenabschnitt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Messeinrichtung einen mit der Welle drehfest verbundenen, also ersten Messeinrichtungsteil und einen hierzu stationär angeordneten, also zweiten Messeinrichtungsteil auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine berührungslose Übertragung anwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Energie und/oder Signale berührungslos übertragbar zwischen erstem und zweitem Messeinrichtungsteil. Von Vorteil ist dabei, dass am drehenden Wellenteil eine Erfassung der physikalischen Größe ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle die abtreibende Welle des Getriebes. Von Vorteil ist dabei, dass das an eine anzutreibende Vorrichtung abgegebene Drehmoment erfassbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Getriebe schmierölbefüllt. Von Vorteil ist dabei, dass die Messwerterfassung abgedichtet und getrennt vom Schmierölbereich ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
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Dabei ist in einem Gehäuse 4 ein Getriebe angeordnet, wobei ein Endrad 5 auf einer Welle 3 drehfest verbunden ist. Dieses Endrad 5 ist Teil der abtreibenden Verzahnungsstufe des Getriebes. Die Welle 3 ist somit abtreibende Welle des Getriebes.
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An ihrem ersten axialen Ende, also dem axialen Wellenende 1 ist eine vom Getriebe anzutreibende Vorrichtung verbindbar, indem beispielhaft ein drehbar gelagertes Teil der anzutreibenden Vorrichtung formschlüssig, beispielhaft mit Passfederverbindung, mit der Welle 3 in diesem axialen Endbereich verbunden wird. Die Passfedernut der Passfederverbindung ist in 1 anschließend an das Wellenende 1 angedeutet.
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Der genannte Verbindungbereich ist von der restlichen Welle 3 mittels einer Wellenschulter 2 abgegrenzt.
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Somit wird das Antriebsmoment für die anzutreibende Vorrichtung vom Verbindungsbereich des Endrades 5 axial durch die Welle 3 bis zum Verbindungsbereich mit dem drehbar gelagerten, mit der Welle 3 drehfest verbindbaren Teil der anzutreibenden Vorrichtung hindurchgeleitet. Die Welle erfährt hierbei eine Torsion, die vom durchgeleiteten Drehmoment abhängt.
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Zur Messung der Torsion, die auch einen Rückschluss auf das durchgeleitete Drehmoment erlaubt, ist in der Welle eine Bohrung, insbesondere Sacklochbohrung, vorgesehen. Die Bohrung ist mittig ausgeführt und mit einem derart kleinen Durchmesser, dass die verbleibende Restwandstärke ein nur geringfügig reduziertes Drehmomentdurchleitevermögen aufweist.
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Die Bohrung beginnt in der dem Wellenende 1 abgewandten Stirnfläche der Welle 3 und setzt sich in denjenigen axialen Bereich fort, welcher zwischen dem Verbindungsbereich des Endrades mit der Welle und dem Verbindungsbereich des drehbar gelagerten Teils der anzutreibenden Vorrichtung vorgesehen ist. Somit setzt sich die Bohrung fort in denjenigen axialen Bereich der Welle 3, durch welchen Drehmoment durchgeleitet wird.
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Ein Stab ist in der Bohrung eingebracht und im Bereich der Wellenschulter 2 verbunden mit der Welle 3. Bei Ausführung der Bohrung als Sacklochbohrung ist somit der Stab im Bodenbereich der Bohrung verbunden. Hierzu sind verschiedene Verbindungsarten verwendbar, beispielsweise Schraubverbindung, insbesondere Schraubverbindung mit kegeltopfförmigem Gewinde. Alternativ ist auch ein Einpressen des Stabes 9 in eine Ausnehmung im Bodenbereich ermöglicht, also eine Presspassverbindung. Weiter alternativ ist auch zusätzlich eine Klebeverbindung vorsehbar.
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Der Stab 9 ist mittels eines Stützlagers 10 abgestützt in der Welle, insbesondere in einem derartigen Wellenabschnitt, welcher auf der vom Endrad her gesehen abgewandten Seite vorgesehen ist, also außerhalb des drehmomentdurchleitenden axialen Bereichs.
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Das Stützlager 10 verhindert ein Durchhängen des Stabes 9 und überträgt kein Drehmoment zwischen Welle 3 und Stab 9.
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Der Stab 9 ist an der dem Wellenende 1 abgewandten Stirnfläche 7 der Welle 3 mit einem Messeinrichtungsteil 11 in Wirkverbindung, welches drehfest auf der Welle angeordnet ist. Somit ist mittels dieses Messeinrichtungsteils 11 die relative Verdrehung des Stabes 9 gegenüber der Welle in diesem Stirnflächenbereich 7 erfassbar. Hierzu ist es ermöglicht, die Verdrehung mittels induktiver, optischer oder sonstiger Wirkweise der Messeinrichtung 11 zu erfassen. Beispielhaft ist ein Inkrementalwinkelgeber verwendbar, der eine hochgenaue Erfassung der Verdrehung ermöglicht. Es sind aber auch Dehnungsmessstreifen, OFW-Sensoren, optische Verfahren mit geschlitzten Scheiben, Resolver oder Näherungssensoren verwendbar.
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Vorteiligerweise weist der drehmomentdurchleitende Bereich der Welle eine Länge von mehr als 50 Millimeter oder 150 Millimeter auf. Somit ist bei einem Wellendurchmesser von mindestens 20 Millimeter ein einfach und kostengünstig zu detektierende Verdrehung vorhanden. Besonders vorteilhaft und einfach hat sich die Erfassung bei drehmomentdurchleitenden Bereichen erwiesen, die eine Länge von mehr als 500 Millimeter aufweisen.
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Die Versorgung des Messeinrichtungsteils 11 erfolgt berührungslos mittels des Messeinrichtungsteils 12, welches stationär angeordnet und mit dem Gehäuse 4 starr verbunden ist. Dabei ist vorzugsweise eine induktive Übertragung der elektrischen Energie vorteilhaft und einfach ausführbar. Dies ermöglicht auch die Übertragung der Messdaten durch höherfrequent aufmodulierte Stromanteile. Die Messeinrichtung 11 ist drehfest verbunden mit der Welle 3 und somit mitdrehend. Die induktive Übertragung eignet sich somit besonders, da die Drehbewegung die Energieübertragung und Datenübertragung nicht stört.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Stützlager 10 im oder am Messeinrichtungsteil 11 integriert ausgebildet.
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Da gemäß 1 zwischen Stab 9 und B-seitiger Stirnfläche der Welle 3 nur eine statische Verdrehung auftritt, sind auch Hebelmechanismen, optische Winkelvervielfachung, Noniusprinzipien zur Vergrößerung des Messsignals einsetzbar.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die B-seitige Verdrehung des Stabes zur Welle 3 über einen Messkörper detektiert wird. Hierzu ist der Messkörper an seinem dem Stab 9 zugewandten axialen Endbereich mit diesem verbunden und am anderen axialen Endbereich über die Messeinrichtung 11 oder alternativ direkt mit der Welle 3 verbunden. Auf dem Messkörper 20 ist zumindest ein Dehnungsmessstreifen oder OFW-Sensor angeordnet zur Erzeugung eines Messsignals. Der Messkörper 20 ist hierbei derart dünnwandiger als der Stab 9 ausgeführt, dass er eine sehr viel kleinere Verdrehsteifigkeit aufweist als der Stab. Daher ist ein Messsignal mit gutem Signal-Rauschverhältnis erzeugbar.
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Der Messkörper 20 ist auch als dünnwandigerer Stababschnitt herstellbar. Alternativ ist er aber auch aus anderem Material als der Stab herstellbar, so dass er eine im Vergleich zum Stab 9 sehr geringe Verdrehsteifigkeit aufweist. Somit vergrößert sich sozusagen die zwischen Stab 9 und Welle 3 bestehende Verdrehung.
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Der Messkörper 20 ist entweder als dünner Stab oder auch mit Lamellen oder Speichen ausführbar, so dass die Verdrehsteifigkeit weiter reduzierbar ist.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem eine Strichscheibe 30 mit dem B-seitigen axialen Stabende verbunden ist. Mittels des Messeinrichtungsteils 31, welche drehfest auf der Welle angeordnet ist, wird die Verdrehung, also der relative Verdrehwinkel zwischen Stab 9 und Welle 3 bestimmt. Das Messeinrichtungsteil 31 ist dabei axial gegenüberstehend zur Strichscheibe angeordnet und benötigt somit axialen Bauraum, ist aber in radialer Richtung nur mit geringem Bauraumbedarf ausführbar. Die Energieversorgung und Messsignalübertragung erfolgt zwischen dem Messeinrichtungsteil 31 und dem Messeinrichtungsteil 32, welches stationär angeordnet ist, also mit dem Gehäuse 4 starr verbunden ist, berührungslos. Hierbei ist vorteiligerweise im Messeinrichtungsteil 32 eine erste Spulenwicklung und im Messeinrichtungsteil 31 eine zweite Spulenwicklung angeordnet, wobei die beiden Spulenwicklungen induktiv miteinander gekoppelt angeordnet sind. Auf diese Weise ist einerseits in die erste Spulenwicklung ein Primärstrom einprägbar, so dass das Messeinrichtungsteil 31 aus dem entsprechenden Sekundärstrom versorgbar ist. Andererseits ist durch Aufmodulieren eines höher frequenten Stromanteils auf den sekundärseitigen Strom, also den Strom der zweiten Spulenwicklung, eine Datenübertragung, insbesondere Übertragung des Messwertes oder Messsignals, ermöglicht. Das Messeinrichtungsteil 31 weist eine entsprechende elektronische Schaltung auf.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem wiederum eine Messeinrichtungsteil 41, welche drehfest auf der Welle 3 angeordnet ist, vorgesehen ist, die aber mit einem nicht wie bei den 1 bis 3 axial gegenüberstehenden sondern radial gegenüberstehenden Messeinrichtungsteil 12 vorgesehen ist. Somit ist axial Bauraum einsparbar.
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Außerdem ist die Messeinrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet. Dabei ist eine Zwischenwand 45 vorgesehen, welche die abtreibende Stufe von der eintreibenden Stufe trennt. Ein mit der Rotorwelle des Motors 43 verbundenes Ritzel 42 treibt ein Zahnrad 44 an, das auf einer Zwischenwelle drehfest verbunden ist. Ein weiteres auf dieser Welle verbundenes Zahnrad treibt ein als Endrad fungierendes Zahnrad an, das drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Elektrische Leitungen von einer übergeordneten Einheit zum Messeinrichtungsteil 12 sind durch den Deckel 40 geführt.
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Die Zwischenwand trennt den schmierölbefüllten Raumbereich der Endstufe des Getriebes ab von demjenigen Raumbereich, in welchem die Messeinrichtung angeordnet ist. Dabei ist zwischen der eintreibenden Stufe und der Messeinrichtung ein genügend großer Abstand ausgeführt.
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Mittels des Messeinrichtungsteils 41 ist die den Stab 9 aufnehmende Bohrung verschließbar, so dass umgebendes Schmieröl nicht eindringen kann.
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In 5 ist zur Veranschaulichung der Wellendurchmesser da, der Innendurchmesser der Bohrung di und die Drehmomentübertragungslänge a verdeutlicht. In 6 ist die zugehörige Verdrehung verdeutlicht.
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Bei da = 200 mm, di = 100 mm, a = 200 mm und einem durchgeleiteten Drehmoment von 50000 Nm ergibt sich für Stahl eine Verdrehung von einigen Winkelminuten. Somit ist die Messeinrichtungseinheit mit bekannten Wirkprinzipien ausführbar.
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In 6 ist eine Stange 70 in radialer Richtung gerichtet und mit dem axialen B-seitigen Ende des Stabes 9 verbunden. Auf diese Weise ist eine Vergrößerung der Auslenkung erreichbar und somit ein noch weiter verbessertes Messsignal.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist statt der Sacklochbohrung eine Durchgangsbohrung vorgesehen.
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In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden statt der festen spielfreien Verbindungen zwischen Welle 3 und Stab 9 spielbehaftete Verbindungen eingesetzt. Beispielsweise wird eine Vierkantverbindung oder sonstige Polygonverbindung zwischen Stab 9 und Welle 3 verwendet. Hierbei ist der Stab vierkantig oder mit polygonalem Profil ausgeführt und in einer entsprechend geformten Ausnehmung im Boden der Sacklochbohrung eingebracht, wobei allerdings ein Verdrehspiel vorhanden ist. Zum Verhindern dieses Verdrehspiel wird der Stab 9 gegenüber der Welle 3 leicht vorgespannt, so dass das Spiel derart stark überwunden ist, dass auch im vorgesehenen Messbereich kein Spiel auftritt. Somit ist dann bei Verwendung eines Dehnungsmessstreifens durch diese Vorspannung bewirkt, dass das Messsignal im ganzen Messbereich unipolar ist, also nur positiv oder nur negativ. Mittels der Vorspannung sind alle für die Messung relevanten Verdrehspiele überwindbar.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist statt des Stabes 9 die Verdrehung optisch detektiert. Hierzu ist der Boden der Sacklochbohrung reflektierend und/oder spiegelnd ausgestaltet und ein Polarisationsfilter axial vor dem Boden angeordnet, insbesondere in möglichst geringem Abstand. Alternativ ist am Boden ein Spiegel mit integrierter Polarisationsfilterwirkung angeordnet. Am B-seitigen Ende der Bohrung ist ebenfalls ein Polarisationsfilter angeordnet. Somit ist die Verdrehung als Intensitätsveränderung eines am Boden der Bohrung reflektierten Lichtstrahls detektierbar.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine Erfassung der A-seitig auf die Welle 3 eingebrachten Quermomente ermöglicht. Hierzu wird vom Messeinrichtungsteil 11 die Auslenkung des Stabes aus der mittigen Lage in der Bohrung der Welle bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wellenende, axial
- 2
- Wellenschulter
- 3
- Welle
- 4
- Gehäuse
- 5
- Endrad, insbesondere Zahnrad auf der abtreibenden Welle des Getriebes
- 6
- Bohrung
- 7
- B-seitige Stirnseite der abtreibenden Welle
- 8
- Verbindungsbereich zwischen Welle 3 und Stab 9
- 9
- Stab
- 10
- Stützlager
- 11
- Messeinrichtungsteil, drehfest auf der Welle
- 12
- Messeinrichtungsteil, stationär angeordnet, mit dem Gehäuse 4 starr verbunden
- 20
- Messkörper, insbesondere Stababschnitt
- 21
- Dehnungsmessstreifen
- 30
- Strichscheibe
- 31
- Messeinrichtungsteil, drehfest auf der Welle
- 32
- Messeinrichtungsteil, stationär angeordnet, mit dem Gehäuse 4 starr verbunden
- 41
- Messeinrichtungsteil, drehfest auf der Welle
- 42
- Ritzel
- 43
- Motor
- 44
- Zahnrad
- 45
- Zwischenwand
- 70
- Stange
