DE102013224836A1 - Hydrodynamic machine with measuring system - Google Patents
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- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes, insbesondere für eine hydrodynamische Maschine, mit einem Messsystem, umfassend ein Gehäuse (6), eine Welle (5) mit einem ersten Mittel (15a) zum Einleiten eines Drehmomentes in die Welle (5) und einem zweiten Mittel (15b) zum Ausleiten des Drehmomentes, wobei die Mittel (15a, b) in axialer Richtung voneinander beabstandet sind, sodass bei Momentenübertragung im Wellenabschnitt zwischen den Mitteln (15a, b) eine Torsionskraft wirkt, wobei das Messsystem aus zumindest einem Sensor (1) und einer Wellenabschnittsfläche (3) aus ferromagnetischem Material besteht. Zur Verbesserung der bekannten Messsysteme wird ein Vorrichtungsaufbau vorgeschlagen, bei dem der Sensor (1) einen Sensorschaft (9) aufweist und das Gehäuse (6) eine radial in Richtung zur Wellenachse verlaufende Öffnung (19) aufweist, die derart gestaltet sind, dass der Sensor (1) von außen eingeführt und gegenüber der Wellenabschnittsfläche (3) ausgerichtet werden kann.The invention relates to a device for transmitting a torque, in particular for a hydrodynamic machine, comprising a measuring system comprising a housing (6), a shaft (5) with a first means (15a) for introducing a torque into the shaft (5) and a second means (15b) for removing the torque, wherein the means (15a, b) are spaced apart in the axial direction, so that when torque transmission in the shaft portion between the means (15a, b), a torsional force acts, the measuring system of at least one sensor (1) and a shaft portion surface (3) made of ferromagnetic material. To improve the known measuring systems, a device structure is proposed, in which the sensor (1) has a sensor shaft (9) and the housing (6) has a radially extending in the direction of the shaft axis opening (19) which are designed such that the sensor (1) can be inserted from the outside and aligned with the shaft portion surface (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes, insbesondere für eine hydrodynamische Maschine, mit einem Messsystem, mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for transmitting a torque, in particular for a hydrodynamic machine, with a measuring system having the features of the preamble of
Hydrodynamische Systeme, insbesondere in Form von hydrodynamischen Bremseinrichtungen, auch Retarder genannt, sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Diese umfassen in der Regel ein als Rotor fungierendes erstes Schaufelrad, das mit einer abzubremsenden Welle drehfest verbunden oder verbindbar ist und einen Stator, welcher an einem ortsfesten Bauteil, insbesondere einem Gehäuse, befestigt ist und sich an diesem abstützt. Rotor und Stator bilden einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum, wobei das Betriebsmittel bei Umwälzung durch den Rotor am Stator ein Bremsmoment erzeugt. Hydrodynamic systems, in particular in the form of hydrodynamic brake devices, also called retarders, are known in a large number of designs from the prior art. As a rule, these comprise a first blade wheel acting as a rotor, which is rotatably connected or connectable to a shaft to be braked, and a stator, which is fastened to a stationary component, in particular a housing, and is supported on it. The rotor and the stator form a working space that can be filled with operating fluid, wherein the operating medium generates a braking torque when it is circulated through the rotor on the stator.
Das erzeugbare Bremsmoment hängt von vielen Parametern ab. So haben auch Fertigungstoleranzen einen Einfluss auf die Funktion des Retarders. Diese bewirken beispielsweise, dass es zu Abweichungen zwischen gewünschtes und tatsächlich wirkendes Bremsmoment kommt. Ein theoretisch erreichbares Bremsmoment könnte dadurch ungenutzt bleiben oder es treten unerwünscht starke Abweichungen in anderer Richtung auf, zum Beispiel können Reaktionsabweichungen auftreten. The brake torque that can be generated depends on many parameters. Thus, manufacturing tolerances have an influence on the function of the retarder. These cause, for example, that there are deviations between the desired and actually acting braking torque. A theoretically achievable braking torque could thus remain unused or there are undesirably large deviations in the other direction, for example, reaction deviations may occur.
Um diese Problematik zu vermeiden, werden Messsysteme eingesetzt, die das wirkende Bremsmoment messen, wie z.B. in der
In der
Das physikalische Messprinzip der Magnetostriktion ist seit langem bekannt, dabei wird eine Stahlwelle im Messbereich, einem Wellenabschnittsbereich, so magnetisiert, dass sich ein dauerhaftes Magnetfeld von geeigneter Struktur ergibt. Unter Torsion verändert sich die magnetische Flussdichte im Umfeld der Welle und in dessen Folge die Induktivität der benachbarten gehäusefesten Spule. Mit einer geeigneten elektrischen Schaltung kann die Induktivitätsänderung in ein drehmomentproportionales Messsignal umgewandelt werden. Diese Messung erfolgt berührungslos.The physical measuring principle of magnetostriction has been known for a long time, in which a steel shaft in the measuring region, a shaft section region, is magnetized in such a way that a permanent magnetic field of suitable structure results. Under torsion, the magnetic flux density changes in the vicinity of the shaft and as a result, the inductance of the adjacent housing-fixed coil. With a suitable electrical circuit, the inductance change can be converted into a torque-proportional measurement signal. This measurement is made without contact.
Nachteilig an dieser Art der Messung ist, dass das Messsignal stark vom radialen Abstand zwischen Spule und Welle bzw. magnetischen Wellenabschnittsbereich abhängt. Ändert sich der Abstand ergeben sich an den Messstellen Messfehler. Deshalb werden mindestens zwei Messstellen um 180° versetzt benötigt, sodass durch Mittelwertbildung der Signale der Fehler eliminiert werden kann.A disadvantage of this type of measurement is that the measurement signal depends strongly on the radial distance between the coil and the shaft or magnetic shaft section range. If the distance changes, measuring errors occur at the measuring points. Therefore, at least two measuring points are required offset by 180 °, so that by averaging the signals of the error can be eliminated.
In der offenbarten Ausführung wird die Welle an den Messstellen von jeweils einem Ring umgeben, der die Messspulen in Position hält. Diesen Ring auszutauschen, ist nur mit sehr großem Montageaufwand möglich. Da der Preis und die Lebensdauer der Sensoren im Verhältnis zur gesamten Maschine sehr klein sind, ist diese Montageunfreundlichkeit ein großes Hindernis.In the disclosed embodiment, the shaft is surrounded at the measuring points by a respective ring, which holds the measuring coils in position. Replacing this ring is only possible with very large assembly costs. Since the price and the lifetime of the sensors are very small in relation to the entire machine, this assembly unfriendliness is a major obstacle.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, die Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung anzugeben, bei welcher das Messsystem, zur Erfassung einer das Drehmoment charakterisierenden Größe, verbessert wird.One of the objects of the invention is to obviate the drawbacks and to provide a device in which the measuring system for detecting a variable characterizing the torque is improved.
Anspruch 1 beschreibt die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung mit einem Messsystem zur Messung eines Drehmoments vorgeschlagen, die es ermöglicht, den Sensor sehr einfach zu wechseln und gegenüber einer Wellenabschnittsfläche auszurichten.According to the invention, a device with a measuring system for measuring a torque is proposed, which makes it possible to change the sensor very easily and to align it with respect to a shaft section surface.
Dazu wird vorgeschlagen, einen Sensor mit Sensorschaft zu verwenden, der in eine, im Gehäuse befindliche, radial in Richtung zur Wellenachse verlaufende Öffnung von außen eingesetzt und ausgerichtet werden kann.For this purpose, it is proposed to use a sensor with sensor shaft, which can be inserted and aligned in an opening located in the housing, extending radially in the direction of the shaft axis from the outside.
Auf der Welle können beispielsweise zwei Zahnräder drehfest angeordnet sein, über die ein Drehmoment ein bzw. aus geleitet wird. Zwischen den Zahnrädern ist ein Wellenabschnitt vorgesehen, der einen Wellenabschnittsbereich aus einem ferromagnetischen Material aufweist. Dieser Wellenabschnittsbereich kann durch einen Ring gebildet werden, der zumindest an seiner Umfangsfläche aus einem ferromagnetischen Material besteht.On the shaft, for example, two gears can be arranged rotationally fixed, via which a torque is passed on or off. Between the gears, there is provided a shaft portion having a shaft portion portion made of a ferromagnetic material. This shaft portion region can be formed by a ring which consists of a ferromagnetic material at least on its peripheral surface.
Damit der Sensor in einer eindeutigen Position in das Gehäuse eingesetzt werden kann, können am Sensor und/oder am Gehäuse Anschlagmittel vorgesehen sein. Diese Anschlagmittel können einstellbar ausgeführt sein.In order for the sensor to be inserted in a unique position in the housing, may be on the sensor and / or on the housing Slings should be provided. These slings can be made adjustable.
Weiterhin kann zur Fixierung des Sensors eine Schraube, ein Federelement und/oder Rippen am Sensorgehäuse vorgesehen sein.Furthermore, a screw, a spring element and / or ribs may be provided on the sensor housing for fixing the sensor.
Um eine ideale Ausrichtung des Sensors gegenüber der Wellenachse in Axialrichtung zu erreichen, können der Sensorschaft und die Öffnung im Gehäuse eine prismatische oder zylindrische Grundform aufweisen.In order to achieve an ideal alignment of the sensor relative to the shaft axis in the axial direction, the sensor shaft and the opening in the housing may have a prismatic or cylindrical basic shape.
Weiterhin kann der Sensor im Sensorkopf neben einer Messspule auch eine Kompensationsspule und/oder einen Temperatursensor enthalten, wodurch gewisse Toleranzen und Temperaturschwankungen aus dem Messwert herausgerechnet werden können.Furthermore, the sensor in the sensor head in addition to a measuring coil also include a compensation coil and / or a temperature sensor, whereby certain tolerances and temperature fluctuations can be calculated out of the measured value.
Zur Weiteren Verbesserung des Messergebnisses können zwei oder mehr Sensoren strahlenförmig, auf die Wellenachse ausgerichtet, im Gehäuse angeordnet sein.To further improve the measurement result, two or more sensors can be radially arranged in the housing, aligned with the shaft axis.
Die Welle kann die Welle eines Getriebes, insbesondere die Welle eines an eine hydrodynamische Maschine gekoppelten Getriebes, sein.The shaft may be the shaft of a transmission, in particular the shaft of a transmission coupled to a hydrodynamic machine.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further features of the device according to the invention and further advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to drawings.
In diesen zeigen:In these show:
Die Messstelle für das Drehmoment ist in der dargestellten Ausführung zwischen den Zahnrädern
Weiterhin ist an der Welle
Von Vorteil ist es, wenn die Sensoren
Die Sensoren
Der Sensor
In
Der hier gezeigte Sensorschaft ist zylindrisch ausgeführt, wobei auch jede andere prismatische Form verwendet werden kann. Mittels der Befestigung
Im Sensor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Sensor sensor
- 22
- Anschlag attack
- 3 3
- magnetisierter Bereichmagnetised area
- 44
- Lager camp
- 55
- Welle wave
- 66
- Drehzahlsensor Speed sensor
- 77
- Messstelle für Drehzahl Measuring point for speed
- 8 8th
- Gehäusecasing
- 99
- Sensorschaft sensor shaft
- 10 10
- Sensorkopfsensor head
- 1111
- Befestigung attachment
- 1212
- Steckergehäuse plug housing
- 13 13
- Steckkontaktplug contact
- 1414
- Schaltung circuit
- 15a, b 15a, b
- Zahnradgear
- 1616
- Kraftfluss power flow
- 1717
- Getriebezahnrad transmission gear
- 1818
- Hochtriebszahnrad High drive gear
- 19 19
- Gehäuseöffnunghousing opening
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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