DE102014205973A1

DE102014205973A1 - Built-in element with a measuring device

Info

Publication number: DE102014205973A1
Application number: DE102014205973.9A
Authority: DE
Inventors: Armin Gerner; Bernd Wittmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Einbauelement (1, 18) mit einem Messmittel, umfassend: – ein eine Welle (2) wenigstens teilweise umgebendes Gehäuse (4); – wenigstens einen an dem Gehäuse (4) angeordneten Anschluss zur Befestigung an einer Anschlusskonstruktion; – einen von dem Gehäuse (4) wenigstens teilweise umgebenen Freiraum (13) zur Aufnahme wenigstens eines Messmittels oder ein in dem Gehäuse aufgenommenes Messmittel; und – wobei das Gehäuse entweder als einstückiges, die Welle (2) wenigstens teilweise umgebendes Gehäuseteil ausgebildet ist oder wenigstens zwei lösbar miteinander verbindbare oder verbundene das Gehäuse (4) bildende Gehäuseteile (19), die als entlang ihrer Längsachse geteilte Schalen ausgebildet sind, umfasst.Installation element (1, 18) with a measuring means, comprising: - a shaft (2) at least partially surrounding housing (4); - At least one on the housing (4) arranged connection for attachment to a connection structure; - One of the housing (4) at least partially surrounded free space (13) for receiving at least one measuring means or a measuring means received in the housing; and - wherein the housing is formed either as a one-piece, the shaft (2) at least partially surrounding housing part or at least two releasably connectable or connected to the housing (4) forming housing parts (19) which are formed as divided along its longitudinal axis shells comprises ,

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Einbauelement mit einem Messmittel.The invention relates to a mounting element with a measuring means.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Der Begriff Einbauelement bezeichnet ein Bauteil, das zur Integration zwischen bereits vorhandenen Bauteilen, insbesondere Maschinenkomponenten, geeignet ist. Das Einbauelement ist zur Übertragung von Drehmomenten vorgesehen.The term built-in element designates a component which is suitable for integration between already existing components, in particular machine components. The installation element is intended for the transmission of torques.

Üblicherweise wird ein drehendes Teil wie eine Welle mittels wenigstens eines Lagers gegenüber einem Lagergehäuse drehbar gelagert. Das Lager kann insbesondere ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein. Die Welle überträgt dabei zumeist ein Drehmoment, bei vielen Anwendungen ist die Erfassung des Drehmoments der Welle erforderlich.Usually, a rotating part such as a shaft is rotatably supported by means of at least one bearing with respect to a bearing housing. The bearing may be in particular a rolling bearing or a plain bearing. The shaft transmits mostly a torque, in many applications, the detection of the torque of the shaft is required.

Die Druckschrift EP 1 398 607 A2 offenbart einen Sensor mit einer Welle, die drehfest mit einem magnetoelastischen Element gekoppelt ist. Ein Teil des von der Welle übertragenen Drehmoments wird durch das magnetoelastische Element geleitet. Allerdings ist dort kein Gehäuse vorgesehen, so dass der Sensor Umgebungseinflüssen ausgesetzt ist. Bei vielen Anwendungen liegen jedoch raue Arbeitsumgebungen vor, so dass das Einbauelement und die Welle Spritzwasser, Staub oder Schlamm ausgesetzt sein kann. Es ist daher fraglich, ob ein aus der zitierten Druckschrift bekanntes Einbauelement für derartige Umgebungen geeignet ist, insbesondere wenn eine hohe Lebensdauer gefordert wird. Problematisch sind dabei beispielsweise Anwendungen bei Landmaschinen oder in der Nutzfahrzeugtechnik, bei denen eine hohe Anzahl an Betriebsstunden und/oder hohe Lasten, insbesondere hohe Drehmomente, auftreten. Ein weiteres Problem ist darin zu sehen, dass eine nachträgliche Integration eines Einbauelements mit einem Messmittel häufig nur schwer möglich ist, da ein Anschluss an eine vorgegebene Anschlusskonstruktion, beispielsweise ein Fahrgestell oder eine Karosserie einer Landmaschine oder eines Nutzfahrzeugs, nur schwer herzustellen ist, da keine geeigneten Anschlüsse dafür vorgesehen sind.The publication EP 1 398 607 A2 discloses a sensor having a shaft rotatably coupled to a magnetoelastic element. Part of the torque transmitted by the shaft is passed through the magnetoelastic element. However, there is no housing provided so that the sensor is exposed to environmental influences. In many applications, however, harsh working environments exist, so that the mounting element and the shaft may be exposed to spray water, dust or sludge. It is therefore questionable whether a known from the cited document mounting element is suitable for such environments, especially when a long life is required. Problems are, for example, applications in agricultural machinery or in commercial vehicle technology, in which a high number of operating hours and / or high loads, especially high torques occur. Another problem is the fact that a subsequent integration of a mounting element with a measuring means is often difficult, since a connection to a predetermined connection structure, such as a chassis or a body of an agricultural machine or a commercial vehicle, is difficult to produce, as no suitable connections are provided for this purpose.

Bei bekannten Konstruktionen, wie bei dem aus der EP 1 398 607 A2 bekannten Drehmomentsensor, ist dieser in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet, das über die Welle geschoben werden muss. Dadurch ergeben sich allerdings Einschränkungen, da der Wellenaußendurchmesser stets kleiner sein muss als der lichte Öffnungsdurchmesser des rohrförmigen Gehäuses des Einbauelements, in dem das Messmittel angeordnet ist. Bei gestuften Wellen kann in vielen Fällen daher kein Einbauelement angebracht werden. Darüber hinaus besteht häufig das Problem, dass eine Welle allenfalls von einer Seite zugänglich ist, wodurch sich weitere Einschränkungen ergeben.In known constructions, such as that of the EP 1 398 607 A2 known torque sensor, this is arranged in a tubular housing which has to be pushed over the shaft. However, this results in limitations, since the shaft outer diameter must always be smaller than the clear opening diameter of the tubular housing of the installation element, in which the measuring means is arranged. For stepped shafts, therefore, in many cases, no installation element can be attached. In addition, there is often the problem that a wave is at most accessible from one side, which results in further restrictions.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einbauelement mit einem Messmittel anzugeben, dessen Anbringung an einer Welle vereinfacht ist und das dennoch eine zuverlässige Übertragung eines Drehmoments ermöglicht.The invention has for its object to provide a mounting element with a measuring means whose attachment to a shaft is simplified and yet allows reliable transmission of torque.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Einbauelement mit einem Messmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.To solve this problem, a mounting element is provided with a measuring means with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß umfasst das Einbauelement ein eine Welle wenigstens teilweise umgebendes Gehäuse, wenigstens einen an dem Gehäuse angeordneten Anschluss zur Befestigung an einer Anschlusskonstruktion, einen von dem Gehäuse wenigstens teilweise umgebenen Freiraum zur Aufnahme wenigstens eines Messmittels oder ein in dem Gehäuse aufgenommenes Messmittel, wobei das Gehäuse entweder als einstückiges, die welle wenigstens teilweise umgebendes Gehäuseteil ausgebildet ist oder wenigstens zwei lösbar miteinander verbindbare oder verbundene das Gehäuse bildende Gehäuseteile, die als entlang ihrer Längsachse geteilte Schalen ausgebildet sind, aufweist.According to the invention, the installation element comprises a housing at least partially surrounding a shaft, at least one arranged on the housing connection for attachment to a connecting structure, at least partially surrounded by the housing free space for receiving at least one measuring means or a measuring means received in the housing, wherein the housing either as a one-piece, the shaft at least partially surrounding housing part is formed or at least two detachably connectable to each other or connected housing forming housing parts which are formed as divided along its longitudinal axis shells has.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine besonders einfache und flexible Anbringung des Gehäuses ermöglicht wird, wenn dieses gemäß einer ersten Alternative aus wenigstens zwei Gehäuseteilen besteht, die als in Längsrichtung geteilte Schalen ausgebildet sind. Somit können die Schalen radial montiert werden, im Gegensatz zu herkömmlichen rohrförmigen Konstruktionen, bei denen das Gehäuse über die Welle geschoben werden muss, was häufig Probleme bereitet. Durch die Gehäuseteile, die als geteilte Schalen ausgebildet sind, kann somit auch problemlos eine Nachrüstung mit dem erfindungsgemäßen Einbauelement erfolgen, auch an solchen Bauteilen, bei denen bisher eine Nachrüstung aus Platzgründen nicht möglich war. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass das Einbauelement auch nachträglich problemlos zugänglich ist, beispielsweise um ein Messmittel zu ersetzen oder durch ein anderes Messmittel auszutauschen.The invention is based on the recognition that a particularly simple and flexible attachment of the housing is made possible, if this consists of a first alternative of at least two housing parts, which are formed as longitudinally divided shells. Thus, the trays can be mounted radially, in contrast to conventional tubular constructions in which the housing has to be pushed over the shaft, which often causes problems. By the housing parts, which are formed as a split shells, thus can easily be retrofitted with the installation element according to the invention, even on those components in which hitherto retrofitting for reasons of space was not possible. Another advantage is the fact that the mounting element is also easily accessible later, for example, to replace a measuring means or replace it with another measuring means.

Gemäß einer zweiten Alternative kann das Gehäuse den Freiraum wenigstens teilweise umgeben, wobei das Messmittel, d.h. der Sensor, in dem Gehäuse aufgenommen oder integriert das Gehäuse einstückig ausgebildet ist. Vorzugsweise kann das Gehäuse als Halbschale ausgebildet sein, allerdings kann das Gehäuse auch mehr oder weniger als 180° in Umfangsrichtung umfassen, solange sichergestellt ist, dass es radial montierbar ist. Das Messmittel kann integral mit dem Gehäuse ausgebildet sein, beispielsweise indem ein Sensor mit einem Kunststoffmaterial umspritzt wird. Ein derartiges im Wesentlichen halbschalenartiges Gehäuse eignet sich besonders gut zur Nachrüstung. Beispielsweise kann das in das Gehäuse integrierte Messmittel nachträglich in einem Gehäuse einer Baugruppe, z.B. ein Getriebegehäuse angebracht werden.According to a second alternative, the housing can at least partially surround the free space, wherein the measuring means, ie the sensor, accommodated in the housing or integrally formed, the housing is integrally formed. Preferably, the housing may be formed as a half-shell, but the housing may also include more or less than 180 ° in the circumferential direction, as long as ensured is that it is radially mountable. The measuring means may be formed integrally with the housing, for example by molding a sensor with a plastic material. Such a substantially half-shell-like housing is particularly suitable for retrofitting. For example, the integrated into the housing measuring means can be subsequently mounted in a housing of an assembly, such as a transmission housing.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Einbauelement eine Welle mit an äußeren Endabschnitten der Welle angeordneten Verbindungsmitteln zum drehfesten Verbinden mit Anschlussbauteilen aufweist, sowie an dem Gehäuse angebrachte Lagersitze für Wellenlager, die die Welle drehbar gegenüber dem Gehäuse lagern. Die Verbindungsmittel und die Lagersitze können auch alternativ bei dem erfindungsgemäßen Einbauelement vorgesehen sein.A preferred embodiment of the invention provides that the installation element has a shaft with connecting means arranged at outer end portions of the shaft for non-rotatable connection with connecting components, as well as bearing housings for shaft bearings which are mounted on the housing and rotatably support the shaft relative to the housing. The connecting means and the bearing seats may also be provided alternatively in the installation element according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Einbauelement wird es bevorzugt, dass die Gehäuseteile zwei Halbschalen sind. Eine Halbschale erstreckt sich näherungsweise um 180° in Umfangsrichtung. Die beiden Halbschalen bilden zusammen das Gehäuse, das das Einbauelement vollständig einschließt. Allerdings sind grundsätzlich auch andere Ausgestaltungen möglich, beispielsweise könnten auch drei oder vier Schalen vorgesehen sein, die sich über 120° oder 90° in Umfangsrichtung erstrecken, so dass drei oder vier derartige Schalen das Gehäuse bilden. In den meisten Fällen ist es jedoch besonders zweckmäßig, das Gehäuse aus zwei Halbschalen zu bilden.In the case of the installation element according to the invention, it is preferred that the housing parts are two half shells. A half-shell extends approximately 180 ° in the circumferential direction. The two half shells together form the housing which completely encloses the installation element. However, in principle, other embodiments are possible, for example, three or four shells could be provided which extend over 120 ° or 90 ° in the circumferential direction, so that three or four such shells form the housing. In most cases, however, it is particularly expedient to form the housing from two half-shells.

Erfindungsgemäß wird es besonders bevorzugt, dass die wenigstens zwei Gehäuseteile baugleich sind. Insbesondere können zwei baugleiche Halbschalen verwendet werden, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass lediglich für eine Halbschale Werkzeugkosten anfallen, mit diesem Werkzeug können sämtliche benötigten Halbschalen gefertigt werden.According to the invention, it is particularly preferred that the at least two housing parts are identical. In particular, two identical half-shells can be used, resulting in the advantage that incurred only for a half-shell tooling costs, with this tool, all the required half-shells can be made.

Die geteilten Schalen, insbesondere die Halbschalen, ermöglichen eine einfache Demontage, so dass der von den Schalen eingeschlossene Freiraum zugänglich wird. In diesem Freiraum ist das wenigstens eine Messmittel aufgenommen. Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff „Messmittel“ bezeichnet im Allgemeinen Sensorkomponenten oder Sensoren, insbesondere Sensoren, die zum Erfassen eines Drehmoments geeignet sind, das auf die Welle einwirkt.The split shells, in particular the half-shells, allow easy disassembly, so that the space enclosed by the trays is accessible. In this free space, the at least one measuring means is added. The term "measuring means" used in this application generally refers to sensor components or sensors, in particular sensors which are suitable for detecting a torque which acts on the shaft.

Das erfindungsgemäße Einbauelement eignet sich besonders gut für Anwendungen, bei denen die Welle wenigstens einen Abschnitt aufweist, dessen Außendurchmesser größer als der lichte Innendurchmesser des Gehäuses ist. Während herkömmliche, rohrförmige Einbauelemente in solchen Fällen nicht oder nur mit Schwierigkeiten montierbar sind, sofern die Welle wenigstens von einer Seite zugänglich ist, kann das erfindungsgemäße Einbauelement auch in diesen Fällen problemlos montiert werden, da das Gehäuse des Einbauelements aus den geteilten Schalen besteht. Somit können neue Anwendungsgebiet erschlossen werden, beispielsweise kann das Einbauelement auch bei Wellen montiert werden, die zwei Abschnitte mit größerem Durchmesser aufweisen, während ein dazwischen liegender Abschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist. Das erfindungsgemäße Einbauelement kann einfach in dem Bereich des kleineren Durchmessers montiert werden.The installation element according to the invention is particularly well suited for applications in which the shaft has at least one section whose outer diameter is greater than the clear inner diameter of the housing. While conventional tubular installation elements are difficult or impossible to install in such cases, provided that the shaft is accessible from at least one side, the installation element according to the invention can also be easily installed in these cases, since the housing of the installation element consists of the divided shells. Thus, new application can be developed, for example, the mounting element can also be mounted on shafts having two sections of larger diameter, while an intermediate section has a smaller diameter. The installation element according to the invention can be easily mounted in the region of smaller diameter.

Das erfindungsgemäße Einbauelement weist die Welle und das Gehäuse auf, wobei das Gehäuse eine Durchführung für die Welle aufweist. Der Begriff „Durchführung“ bezeichnet dabei vorzugsweise zwei Durchführungsöffnungen im Gehäuse, durch die die Welle gesteckt wird. Erfindungsgemäß umfasst das Gehäuse wenigstens einen Anschluss zur Befestigung an einer Anschlusskonstruktion. Die Welle begrenzt gemeinsam mit dem Gehäuse den Freiraum zur Aufnahme des wenigstens einen Messmittels.The installation element according to the invention has the shaft and the housing, wherein the housing has a passage for the shaft. The term "implementation" preferably designates two passage openings in the housing, through which the shaft is inserted. According to the invention, the housing comprises at least one connection for attachment to a connecting structure. The shaft defines together with the housing the space for receiving the at least one measuring means.

Ferner umfasst die Welle des Einbauelements an äußeren Endabschnitten der Welle angeordnete Verbindungsmittel zum drehfesten Verbinden mit Anschlussbauteilen. Ein Anschlussbauteil kann beispielsweise eine Anschlusswelle sein. Die Verbindungsmittel können vorzugsweise als formschlüssige Mitnehmer ausgebildet sein, insbesondere kann die Welle als Keilwelle ausgebildet sein. Alternativ können Passfedern als Verbindungsmittel zum drehfesten Verbinden der Welle mit einer Anschlusswelle vorgesehen sein.Furthermore, the shaft of the installation element comprises connecting means arranged at outer end sections of the shaft for non-rotatable connection to connection components. A connection component may for example be a connection shaft. The connecting means may preferably be designed as a positive driver, in particular, the shaft may be formed as a splined shaft. Alternatively, feather keys may be provided as connecting means for non-rotatably connecting the shaft to a connecting shaft.

Erfindungsgemäß weist das Gehäuse Lagersitze für Wellenlager auf, durch die die Welle drehbar gegenüber dem Gehäuse gelagert ist. Die Welle des erfindungsgemäßen Einbauelements ist somit als Messwelle ausgebildet. In dem innerhalb des Gehäuses gebildeten Freiraum können Messmittel zum berührungslosen Erfassen wenigstens einer an der Messwelle zu messenden physikalischen Größe vorgesehen sein, insbesondere können die Messmittel zum Erfassen eines Drehmoments ausgebildet sein.According to the invention, the housing has bearing seats for shaft bearings, by means of which the shaft is mounted rotatably relative to the housing. The shaft of the mounting element according to the invention is thus designed as a measuring shaft. In the free space formed inside the housing, measuring means for contactless detection of at least one physical variable to be measured on the measuring shaft can be provided; in particular, the measuring means can be designed to detect a torque.

Das erfindungsgemäße Einbauelement ist besonders dafür geeignet, ein Drehmoment nach dem Prinzip der inversen Magnetostriktion zu erfassen, wobei die Welle magnetisiert ist und ein auf die Welle einwirkendes Drehmoment mittels eines Magnetfeldsensors erfassbar ist. Magnetostriktion bezeichnet eine Deformation magnetischer, insbesondere ferromagnetischer Stoffe infolge eines angelegten magnetischen Feldes. Das Messprinzip der inversen Magnetostriktion beruht darauf, dass eine durch ein Drehmoment beaufschlagte Welle eine Deformation erfährt. Wenn die Welle mit einer speziellen magnetischen Beschichtung versehen ist oder magnetisiert ist, bewirkt die durch das Drehmoment verursachte mechanische Deformation eine Veränderung des magnetischen Felds, die wiederum mit einem Magnetfeldsensor erfassbar ist. Der Magnetfeldsensor kann dabei in dem Freiraum innerhalb des Gehäuses des Einbauelements angeordnet sein, so dass die Messung des Drehmoments indirekt über die Messung eines Magnetfelds erfolgt. Zusätzlich können weitere Sensoren in dem Gehäuse vorgesehen sein, beispielsweise ein Temperaturfühler und/oder ein Sensor zur Drehzahlmessung. Bei dem erfindungsgemäßen Einbauelement wird eine hohe mechanische Festigkeit erzielt, indem die Gehäuseteile miteinander verschraubt oder verklebt oder verrastet oder mittels Spannhülsen verbunden sind.The installation element according to the invention is particularly suitable for detecting a torque according to the principle of the inverse magnetostriction, wherein the shaft is magnetized and a torque acting on the shaft can be detected by means of a magnetic field sensor. Magnetostriction refers to a deformation of magnetic, in particular ferromagnetic substances as a result of an applied magnetic field. The measuring principle of inverse magnetostriction is based on that one through a torque applied shaft undergoes a deformation. If the shaft is provided with a special magnetic coating or is magnetised, the mechanical deformation caused by the torque causes a change in the magnetic field, which in turn can be detected with a magnetic field sensor. The magnetic field sensor can be arranged in the free space inside the housing of the installation element, so that the measurement of the torque takes place indirectly via the measurement of a magnetic field. In addition, further sensors may be provided in the housing, for example a temperature sensor and / or a sensor for speed measurement. In the case of the installation element according to the invention, a high mechanical strength is achieved by the housing parts being screwed or glued or latched or connected by means of clamping sleeves.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Einbauelements in einer perspektivischen Ansicht, wobei lediglich eine Halbschale des Gehäuses dargestellt ist; 1 an embodiment of a mounting element in a perspective view, wherein only a half-shell of the housing is shown;

2 das in 1 gezeigte Einbauelement mit beiden Halbschalen des Gehäuses; 2 this in 1 shown installation element with two half-shells of the housing;

3 einen Schnitt durch das in 1 gezeigte Einbauelement entlang der Trennebene zwischen beiden Halbschalen; und 3 a cut through the in 1 shown installation element along the parting plane between the two half-shells; and

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einbauelements in einer perspektivischen Ansicht. 4 a further embodiment of a mounting element according to the invention in a perspective view.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

1 zeigt die wesentlichen Komponenten eines Einbauelements 1 in einer perspektivischen Ansicht. Das Einbauelement 1 umfasst eine Welle 2 und ein eine Durchführung 3 für die Welle 2 aufweisendes Gehäuse 4. Das Gehäuse 4 besteht aus zwei Gehäuseteilen, die als entlang ihrer Längsachse geteilte Halbschalen 5, 6 ausgebildet sind, von denen in 1 lediglich eine Halbschale 5 dargestellt ist. 2 zeigt hingegen das Einbauelement 1 mit beiden Halbschalen 5, 6, die gemeinsam das Gehäuse 4 bilden. 1 shows the essential components of a built-in element 1 in a perspective view. The installation element 1 includes a wave 2 and an implementation 3 for the wave 2 having housing 4 , The housing 4 consists of two housing parts, which are divided as along their longitudinal axis half shells 5 . 6 are formed, of which in 1 only a half shell 5 is shown. 2 on the other hand shows the installation element 1 with both half shells 5 . 6 , who share the case 4 form.

Die Welle 2 weist an ihren äußeren Endabschnitten jeweils eine Kerbverzahnung 7, 8 auf, die Kerbverzahnungen 7, 8 dienen als Verbindungsmittel zum drehfesten Verbinden der Welle 2 mit Anschlussbauteilen, insbesondere mit Anschlusswellen. Die nicht dargestellten Anschlusswellen weisen jeweils komplementär zu den Kerbverzahnungen 7, 8 ausgebildete Endabschnitte auf. Die Kerbverzahnungen werden lediglich beispielhaft erwähnt, generell können die Wellenenden eine beliebige Form aufweisen.The wave 2 has at its outer end portions in each case a serration 7 . 8th on, the serrations 7 . 8th serve as connecting means for non-rotatable connection of the shaft 2 with connection components, in particular with connection shafts. The connection shafts, not shown, each complementary to the serrations 7 . 8th trained end sections on. The splines are only mentioned as examples, in general, the shaft ends may have any shape.

Das Gehäuse 4 bzw. die beiden Halbschalen 5, 6 weisen jeweils mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Durchgangsbohrungen 9 auf, so dass die Halbschalen 5, 6 an einer Anschlusskonstruktion, beispielsweise an einem Maschinengehäuse oder an einem Fahrgestell befestigt werden können. Das Gehäuse 4 ist dabei ortsfest angeordnet, die Welle 2 ist gegenüber dem Gehäuse 4 drehbar. Die Durchgangsbohrungen 9 sind an Flanschen 10, 11 der Halbschalen 5, 6 ausgebildet. Jede Halbschale 5, 6 weist sich radial erstreckende Flansche 10, 11 auf, die jeweils mit den Durchgangsbohrungen 9 versehen sind. Die beiden Flansche 10, 11 werden durch einen mittleren Abschnitt 12 verbunden, der im Wesentlichen rohrförmig bzw. halbrohrförmig ausgebildet ist. Der mittlere Abschnitt 12 der Halbschalen 5, 6 begrenzt gemeinsam mit der Außenfläche der Welle 2 einen Freiraum 13, in dem ein Messmittel 14 angeordnet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Messmittel als berührungsloser Drehmomentsensor ausgebildet, der sich durch die Halbschale 6 erstreckt und an seiner Außenseite einen Anschluss 14 für Sensorleitungen und gegebenenfalls Stromversorgungsleitungen aufweist. Das als Drehmomentsensor ausgebildete Messmittel befindet sich somit im montierten Zustand im Inneren des Gehäuses 4, zwischen den mittleren Abschnitten 12 der Halbschalen 5, 6, wobei der Anschluss 14 die Halbschale 6 durchsetzt.The housing 4 or the two half shells 5 . 6 each have a plurality of circumferentially arranged through holes 9 on, leaving the half shells 5 . 6 can be attached to a connection structure, for example on a machine housing or on a chassis. The housing 4 is stationary, the shaft 2 is opposite the case 4 rotatable. The through holes 9 are on flanges 10 . 11 the half-shells 5 . 6 educated. Every half shell 5 . 6 has radially extending flanges 10 . 11 on, each with the through holes 9 are provided. The two flanges 10 . 11 be through a middle section 12 connected, which is formed substantially tubular or semi-tubular. The middle section 12 the half-shells 5 . 6 limited together with the outer surface of the shaft 2 a free space 13 in which a measuring device 14 is arranged. In the illustrated embodiment, the measuring means is designed as a non-contact torque sensor extending through the half-shell 6 extends and on its outside a connection 14 for sensor lines and optionally power supply lines. The trained as a torque sensor measuring means is thus in the assembled state in the interior of the housing 4 , between the middle sections 12 the half-shells 5 . 6 , where the connection 14 the half shell 6 interspersed.

Der Drehmomentsensor beruht auf dem bereits erläuterten Prinzip der inversen Magnetostriktion. Die Welle 2 weist einen im Inneren des Gehäuses 4 angeordneten Abschnitt auf, der eine spezielle magnetische Beschichtung oder Kodierung oder Magnetisierung aufweist. Wenn die Welle 2 in einer Maschine, einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine oder in einem Nutzfahrzeug eingebaut ist, kann sie durch ein Drehmoment beaufschlagt werden. Das Drehmoment bewirkt eine Veränderung des Magnetfelds der Welle 2, das durch den Magnetfeldsensor erfasst werden kann. Durch eine Auswertung der von dem Magnetfeldsensor gelieferten Sensorsignale kann das von der Welle 2 übertragene Drehmoment gemessen werden.The torque sensor is based on the already explained principle of inverse magnetostriction. The wave 2 has one inside the case 4 arranged portion having a special magnetic coating or coding or magnetization. When the wave 2 is installed in a machine, an agricultural machine or in a commercial vehicle, it can be acted upon by a torque. The torque causes a change in the magnetic field of the shaft 2 that can be detected by the magnetic field sensor. By an evaluation of the sensor signals supplied by the magnetic field sensor that of the shaft 2 transmitted torque can be measured.

Die beiden Halbschalen 5, 6 sind so geformt, dass sie Lagersitze 15 für Wellenlager 16, 17 aufweisen, die die Welle 2 drehbar gegenüber dem Gehäuse 4 lagern. Ein Wellenlager ist dabei als Festlager, das andere als Loslager ausgebildet. Die beiden Halbschalen 5, 6 zentrieren sich an den Wellenlagern 16, 17, in der jeweiligen Halbschale wird dann das Messmittel (Sensor) zentriert. Der Sensor ist halbschalenförmig oder rohrförmig ausgebildet und belegt den Freiraum 13.The two half shells 5 . 6 are shaped so that they have bearing seats 15 for shaft bearings 16 . 17 have the shaft 2 rotatable relative to the housing 4 to store. A shaft bearing is designed as a fixed bearing, the other as a floating bearing. The two half shells 5 . 6 center at the shaft bearings 16 . 17 , in the respective half shell then the measuring means (sensor) is centered. The sensor is formed shell-shaped or tubular and occupies the space 13 ,

2 zeigt die Welle 2 mit vollständig montiertem Gehäuse 4. Die Verbindung der beiden Halbschalen 5, 6 ist nicht näher dargestellt, die Halbschalen 5, 6 können miteinander verschraubt, verklebt oder verrastet sein. Es ist auch denkbar, dass die Trennebene Bohrungen aufweist, um die beiden Halbschalen 5, 6 durch Spannhülsen miteinander zu verbinden. Ebenso kann im Bereich der Trennebene eine Dichtung vorgesehen sein, um das Eindringen von Verschmutzungen in das Innere des Gehäuses 4 zu vermeiden. 2 shows the wave 2 with fully assembled housing 4 , The connection of the two half-shells 5 . 6 is not shown in detail, the half-shells 5 . 6 can be bolted together, glued or locked. It is also conceivable that the parting plane has holes around the two half-shells 5 . 6 to connect with each other by clamping sleeves. Likewise, in the region of the parting line, a seal may be provided to prevent the ingress of dirt into the interior of the housing 4 to avoid.

3 ist ein Schnitt durch das in 1 gezeigte Einbauelement entlang der Trennebene der beiden Halbschalen. In 3 erkennt man, dass die Welle 3 mittels der Wellenlager 16, 17 drehbar gegenüber dem Gehäuse 4 gelagert ist. Das Gehäuse 4 bzw. die beiden Halbschalen 5, 6 begrenzen gemeinsam mit der Außenseite der Welle 2 den rohrförmigen Freiraum 13, in dem der Drehmomentsensor (nicht gezeigt) angeordnet ist. 3 is a cut through the in 1 shown installation element along the parting plane of the two half-shells. In 3 you realize that the wave 3 by means of shaft bearings 16 . 17 rotatable relative to the housing 4 is stored. The housing 4 or the two half shells 5 . 6 limit together with the outside of the shaft 2 the tubular space 13 in which the torque sensor (not shown) is arranged.

4 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Einbauelement 18, das ein Messmittel aufweist. In 4 ist lediglich ein einziges Gehäuseteil 19 dargestellt, das als Halbschale ausgebildet ist und in dessen Inneren sich ein Freiraum befindet, in dem das Messmittel aufgenommen ist. Das in 4 gezeigte Gehäuseteil kann mit einem weiteren, als Halbschale ausgebildeten Gehäuseteil (nicht gezeigt) verbunden werden, so dass die Welle 2 von den beiden als Halbschalen ausgebildeten Gehäuseteilen 19 umschlossen wird. 4 is a perspective view and shows a mounting element 18 which has a measuring means. In 4 is only a single housing part 19 shown, which is designed as a half-shell and in the interior of which there is a free space in which the measuring means is received. This in 4 shown housing part can be connected to a further, designed as a half-shell housing part (not shown), so that the shaft 2 from the two trained as half shells housing parts 19 is enclosed.

In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuseteil 19 einen Anschluss 20 für einen Stecker der Sensor- und/oder Stromversorgungsleitungen.In accordance with the first embodiment, the housing part comprises 19 a connection 20 for a plug of the sensor and / or power supply lines.

In 4 erkennt man, dass an dem halbschalenförmigen Gehäuseteil 19 an einer Axialseite ein Befestigungsflansch 21 ausgebildet ist, der mehrere Bohrungen 22 aufweist, so dass das Gehäuseteil 19 mit einem ortsfesten Bauteil, beispielsweise einem Getriebegehäuse (nicht gezeigt) in Axialrichtung verschraubt werden kann. Das Gehäuseteil 19 umgibt die Welle 2 teilweise. Der die Befestigung in Axialrichtung ermöglichende Befestigungsflansch 21 ist lediglich als Beispiel zu verstehen, alternativ könnte auch ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Flansch vorgesehen sein.In 4 one recognizes that on the half-shell-shaped housing part 19 on one axial side a mounting flange 21 is formed, the more holes 22 has, so that the housing part 19 with a stationary component, such as a transmission housing (not shown) can be screwed in the axial direction. The housing part 19 surround the shaft 2 partially. The attachment in the axial direction enabling mounting flange 21 is merely to be understood as an example, alternatively, a circumferentially extending flange could be provided.

Das halbschalenförmige Gehäuseteil 19 ist integral mit dem Messmittel ausgebildet und enthält einen entsprechenden Sensor zum berührungslosen Erfassen eines Magnetfelds. Der Sensor bzw. das Messmittel ist einstückig mit dem Gehäuseteil 19 ausgebildet, so dass kein separates Gehäuse benötigt wird. Der Sensor wird rotationsfest an einem feststehenden Bauteil, z. B. einem Getriebegehäuse befestigt und zentriert. Zwischen der Welle 2 und dem den Sensor aufweisenden Gehäuseteil 19 ist stets ein Freiraum vorhanden. Zusätzlich weist das Gehäuseteil 19 Zentrierflächen an den Stirnflächen auf, die jedoch in 4 nicht dargestellt sind. Dadurch wird der Sensor über das Gehäuseteil 19 bezüglich der Welle 2 zentriert. Das Gehäuseteil 19 weist als Rotationssicherung dienende Nasen (nicht gezeigt) auf.The half-shell-shaped housing part 19 is integrally formed with the measuring means and includes a corresponding sensor for non-contact detection of a magnetic field. The sensor or the measuring means is integral with the housing part 19 designed so that no separate housing is needed. The sensor is rotationally fixed to a stationary component, eg. B. a transmission housing and centered. Between the wave 2 and the housing part having the sensor 19 There is always a free space available. In addition, the housing part 19 Centering on the end faces, but in 4 are not shown. This will cause the sensor to go over the case 19 concerning the wave 2 centered. The housing part 19 has anti-rotation noses (not shown).

Das Gehäuseteil 19 ist so auf die Welle 2 abgestimmt, dass dazwischen ein Freiraum gebildet ist, so dass die Messung des Drehmoments berührungslos erfolgt. Das Gehäuseteil 19 ist besonders einfach aufgebaut, da auf Wellenlager verzichtet werden kann. Durch die Halbschalenform kann das Einbauelement 18 auch nachträglich eingebaut werden, indem die Verschraubungen gelöst und das Einbauelement 18 radial entfernt wird. Dementsprechend ist auch ein nachträglicher Austausch des Einbauelements 18 problemlos möglich. Das in 4 gezeigte Einbauelement 18 eignet sich auch für einen Einsatz bei gestuften Wellen, bei denen ein rohrförmiges Einbauelement nicht montiert werden kann. Neben der in 4 gezeigten Befestigung mittels Schrauben kann eine Fixierung auch durch Klipsen, Klemmen oder Kleben erfolgen.The housing part 19 is so on the wave 2 matched, that between them a free space is formed, so that the measurement of the torque takes place without contact. The housing part 19 is particularly simple, since it can be dispensed with shaft bearings. Due to the half-shell shape, the mounting element 18 also be retrofitted by loosening the screw and the mounting element 18 is removed radially. Accordingly, a subsequent replacement of the mounting element 18 easily possible. This in 4 shown installation element 18 Also suitable for use with stepped shafts, where a tubular mounting element can not be mounted. In addition to the in 4 shown fastening by means of screws, a fixation can also be done by clipping, clamping or gluing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Einbauelement Built-in element
22: Welle wave
33: Durchführung execution
44: Gehäuse casing
55: Halbschale half shell
66: Halbschale half shell
77: Kerbverzahnung serration
88th: Kerbverzahnung serration
99: Durchgangsbohrung Through Hole
1010: Flansch flange
1111: Flansch flange
1212: Abschnitt section
1313: Freiraum free space
1414: Messmittel measuring Equipment
1515: Lagersitz bearing seat
1616: Wellenlager shaft bearing
1717: Wellenlager shaft bearing
1818: Einbauelement Built-in element
1919: Gehäuseteil housing part
2020: Anschluss connection
2121: Befestigungsflansch mounting flange
2222: Bohrung drilling

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1398607 A2 [0004, 0005]

Claims

Built-in element ( 1 . 18 ) with a measuring means, comprising: - a shaft ( 2 ) at least partially surrounding housing ( 4 ); At least one on the housing ( 4 ) arranged connection for attachment to a connection structure; One of the housing ( 4 ) at least partially surrounded free space ( 13 ) for receiving at least one measuring means or a measuring means accommodated in the housing; and - the housing being either one-piece, the shaft ( 2 ) at least partially surrounding housing part is formed or at least two detachably connectable or connected to each other the housing ( 4 ) forming housing parts ( 19 ) formed as shells divided along their longitudinal axis.

Built-in element according to claim 1, characterized in that it has a shaft ( 2 ) with at outer end portions of the shaft ( 2 ) arranged connecting means for non-rotatable connection with connection components, as well as on the housing ( 4 ) mounted bearing seats ( 15 ) for shaft bearings ( 16 . 17 ), which is the wave ( 2 ) rotatable relative to the housing ( 4 ) to store.

Mounting element according to claim 1 or 2, characterized in that the housing parts two half-shells ( 5 . 6 ) are.

Mounting element according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two housing parts are identical.

Mounting element according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 2 ) has at least one portion whose outer diameter is greater than the clear inner diameter of the housing ( 4 ).

Mounting element according to one of the preceding claims, characterized in that in the free space ( 13 ) arranged measuring means for contactless detection of at least one of the shaft ( 2 ) is designed to measure measured variable.

Mounting element according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring means for measuring a on the shaft ( 2 ) acting torque is formed.

Mounting element according to claim 7, characterized in that the measuring means based on the principle of inverse magnetostriction, wherein the shaft ( 2 ) is magnetized and one on the shaft ( 2 ) acting torque can be detected by a magnetic field sensor.

Mounting element according to claim 8, characterized in that the magnetic field sensor in one of the two half-shells ( 5 . 6 ) of the housing ( 4 ) is arranged.

Mounting element according to one of the preceding claims, characterized in that the housing parts are screwed together or glued or latched or connected by means of clamping sleeves.