DE1029596B

DE1029596B - Device for electrical measurement of torsional vibrations or torques

Info

Publication number: DE1029596B
Application number: DED16683A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Steinbrenner; Dipl-Ing Fritz Loewer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1953-12-29
Filing date: 1953-12-29
Publication date: 1958-05-08

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum elektrischen Messen von Drehschwingungen oder Drehmomenten mit einem in eine Meßspule oder einen Meßkondensator eintauchenden Kern als unmittelbar wirkender Geber für ein mit Trägerfrequenzmodulation arbeitendes Meß- und Anzeigegerät in Anwendung an einer Hohlwelle, insbesondere Nockenwelle für Brennkraftmaschinen.The invention relates to a device for electrically measuring torsional vibrations or torques with a core immersed in a measuring coil or a measuring capacitor as directly Acting encoder for a measuring and display device working with carrier frequency modulation in Use on a hollow shaft, in particular camshafts for internal combustion engines.

Die Erfindung besteht darin, daß ein in die Hohlwelle in an sich bekannter Weise eingesetzter drehelastischer Stab an einem Endflansch (Antriebs- oder Kupplungsflansch) der Hohlwelle befestigt ist, mit seinem anderen Ende über das Ende der Hohlwelle hinausragt und das Stabende als Träger für einen oder mehrere mit dem Radius ihrer Drehbewegung gekrümmte Tauchkerne und Tauchkondensatoren ausgebildet ist, während auf dem zugehörigen Ende der Hohlwelle ein die Spulen oder Gegenkondensatoren tragender Flanschring befestigt ist.The invention consists in that a torsionally elastic one inserted into the hollow shaft in a manner known per se Rod is attached to an end flange (drive or coupling flange) of the hollow shaft, with its other end protrudes beyond the end of the hollow shaft and the rod end as a support for one or several plunger cores and plunger capacitors curved with the radius of their rotational movement is, while the coils or counter capacitors on the associated end of the hollow shaft bearing flange ring is attached.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der Flanschring und ein unmittelbar neben diesem, vorzugsweise hinter diesem angeordneter Schleifringsatz für die Spulen oder Kondensatorenanschlüsse auf einer gemeinschaftlichen Büchse angeordnet sind und diese möglichst unmittelbar neben einem Lager sich befindet, dessen Bock zusammen mit den auf den Schleifringen liegenden Stromabnehmern auf einer gemeinschaftlichen Grundplatte befestigt ist.Another feature of the invention is that the flange ring and one immediately adjacent to it, preferably behind this arranged slip ring set for the coils or capacitor connections a common box are arranged and this as possible directly next to a warehouse is located, the bracket together with the pantographs lying on the slip rings on one common base plate is attached.

Die Erfindung ermöglicht ein rasches Befestigen und Wiederlösen der Meßvorrichtuug mit einfachen Mitteln bzw. einen raschen Austausch der zu prüfenden Wellen. Außerdem erhält die Lagerung der Meßvorrichtung in unmittelbarer Nähe der Meßstelle eine für die Messung besonders günstige Laufruhe.The invention enables a quick attachment and detachment of the Meßvorrichtuug with simple Means or a quick exchange of the shafts to be tested. In addition, the storage of the measuring device is preserved in the immediate vicinity of the measuring point, a particularly good running smoothness for the measurement.

An sich sind elektrische Drehmomentmesser bekannt. Diese arbeiten jedoch nicht mit Trägerfrecjuenzmodulation, sondern nach einem elektromagnetischen System, bei welchem Spannungen miteinander verglichen werden. Es werden die bekannten Anordnungen auch nicht in der zu untersuchenden Hohlwelle unmittelbar angeordnet. Es umschließt den Geber vielmehr ein zweiteiliges Gehäuse, das entweder als Verlängerung an der zu untersuchenden Welle angeflanscht oder zwischen zwei zu untersuchende Werkstücke eingespannt wird. Ein Nachteil dieser Anordnung ist eine ungewöhnlich große Baulänge. Außerdem ist der Meßgeber während des Meßvorganges nicht zugänglich. Es arbeiten die bekannten Vorrichtungen außerdem mit einem Luftspalt. Ein solcher erschwert die Messung erheblich, weil sich mit der Veränderung des Luftspalts auch die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung ändert. Die Erfindung weist diese Nachteile nicht auf.Electric torque meters are known per se. However, these do not work with carrier frequency modulation, but according to an electromagnetic system in which tensions are interrelated be compared. The known arrangements are also not used in the one to be examined Hollow shaft arranged directly. Rather, it encloses the encoder in a two-part housing, that is either flanged as an extension to the shaft to be examined or between two workpieces to be examined is clamped. A disadvantage of this arrangement is an unusual one large length. In addition, the encoder is not accessible during the measurement process. The known devices also work with an air gap. Such a complicates the Measurement considerably, because the change in the air gap also changes the sensitivity of the measuring device changes. The invention does not have these disadvantages.

Gerät zum elektrischen Messen von
Drehsctiwingungen oder DrehmomentenDevice for electrical measurement of
Rotational vibrations or torques

Anmelder:Applicant:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,Daimler-Benz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Untertürkheim,Stuttgart-Untertürkheim,

Mercedesstr. 136Mercedesstrasse 136

Dipl.-Ing. Hans Steinbrenner, Stuttgart,Dipl.-Ing. Hans Steinbrenner, Stuttgart,

und Dipl.-Ing. Fritz Löwer, Karlsruhe,and Dipl.-Ing. Fritz Löwer, Karlsruhe,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, the invention is shown in one embodiment, namely shows

Fig. 1 eine Meßeinrichtung an einer hohlen Nockenwelle, z. B. für eine Brennkraftmaschine, im Längsschnitt, Fig. 1 shows a measuring device on a hollow camshaft, for. B. for an internal combustion engine, in longitudinal section,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 das Schaltschema der gesamten mittels Trägerfrequenzmodulation arbeitenden Meßeinrichtung. FIG. 2 is an end view of the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 shows the circuit diagram of the entire means Carrier frequency modulation working measuring device.

Die hohle Nockenwelle 1 soll auf während ihres Betriebes auftretende Verdrehungen hin untersucht werden. Sie trägt an beliebigen und beliebig vielen Stellen je einen Nocken 2, der z. B. über eine Rolle 3 einen Ventilstößel 4 antreibt.The hollow camshaft 1 is to be examined for rotations occurring during its operation will. It carries a cam 2 at any and any number of places, which z. B. via a role 3 a valve tappet 4 drives.

Zur Vornahme der Messung ist das eine Wellenende in einem Lager 5 gelagert. Das andere Ende der Welle 1 ist mittels eines Schraubflansches 6 an einem Antriebs- und Kupplungsflansch 7 befestigt, der von einer beliebig geeigneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftwelle in Umdrehungen versetzt wird. Gemäß der Erfindung ist an den Antriebskupplungsflansch 7 ein Stab 8, z. B. durch eine Schweißoder Schraubverbindung 9, befestigt. Das freie Ende 8 b des Stabes ragt über das andere Ende der Hohlwelle 1 hinaus. Auf dem aus der Hohlwelle 1 herausragenden Abschnitt 8b ist ein Tragarm 10 (Fig. 2) befestigt, von welchem an jedem Ende jeweils in gleicher Richtung ein Weicheisenkern 11 absteht. Jeder Kern 11 taucht in eine Spule 12 ein. Die beiden Spulen 12, 12 sind an einem Ringflansch 13 befestigt, der wiederum auf einer Hülse 14 (Fig. 1)To carry out the measurement, one shaft end is supported in a bearing 5. The other end of the shaft 1 is fastened by means of a screw flange 6 to a drive and coupling flange 7, which is rotated by any suitable power shaft, not shown in the drawing. According to the invention, a rod 8, for. B. by a weld or screw connection 9, attached. The free end 8 b of the rod protrudes beyond the other end of the hollow shaft 1. A support arm 10 (FIG. 2) is attached to the section 8b protruding from the hollow shaft 1, from which a soft iron core 11 protrudes at each end in the same direction. Each core 11 is immersed in a coil 12. The two coils 12, 12 are attached to an annular flange 13, which in turn is mounted on a sleeve 14 (Fig. 1)

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festsitzt. Hinter dem Flansch 13 befinden sich gleichfalls auf der Steckhülse 14 Schleifringe 16 für die zu den Spulen 12 führenden Anschlußleitungen. Die auf dem Schleifring gleitenden Stromabnehmer 17 (Schleifbürsten öder -kohlen) werden durch eine von einer Grundplatte 18 aufragende Lasche 19 gehalten. Auf der Grundplatte 18 ist gleichzeitig auch der Bock 5 α für das Lager 5 befestigt.stuck. Behind the flange 13 there are also slip rings 16 on the plug-in sleeve 14 for the connecting lines leading to the coils 12. The current collectors 17 (grinding brushes or carbon brushes) sliding on the slip ring are held by a tab 19 protruding from a base plate 18. On the base plate 18, the block 5 α for the bearing 5 is attached at the same time.

Zur Begünstigung des Stromüberganges von den Schleifringen 16 auf die Abnehmerkohlen 17 sind die Schleifringe mit einem Silberüberzug versehen, und als Schleifkohlen werden Silberkohlen verwendet.To favor the current transfer from the slip rings 16 to the collector carbons 17 are the Slip rings are provided with a silver coating, and silver carbons are used as collector brushes.

Die Spulen 12 gehören der Meßbrücke B eines mittels Trägerfrequenzmodulation arbeitenden Aufzeichnungsgerätes an. Die Meßbrücke kann durch veränderbare Induktivitäten oder Kapazitäten 20 geeicht werden. Sie wird durch einen Wechselstromgenerator 21 mit Strom versorgt. Hinter der Meßbrücke liegen ein Verstärker V, der Demodulator D und eine SiebketteS, deren Ausgang zu einem Oszillographen führt.The coils 12 belong to the measuring bridge B of a recording device operating by means of carrier frequency modulation. The measuring bridge can be calibrated by means of variable inductances or capacitances. It is supplied with electricity by an alternator 21. Behind the measuring bridge are an amplifier V, the demodulator D and a filter chain S, the output of which leads to an oscilloscope.

Sobald unter dem Einfluß der für die Hohlwelle 1 einwirkenden Antriebskraft und den Rückdruckkräften an den Nocken die Hohlwelle 1 verwunden wird, also eine Winkelverstellung des Endes der Welle am Antriebsflansch 7 gegenüber dem Ende am Hebelarm 10 eintritt, verändert sich die Eintauchtiefe der Kerne 11 und damit die Induktivität der Spulen 12, welche am Oszillographen als Meßkurve linear sichtbar wird.As soon as under the influence of the driving force acting on the hollow shaft 1 and the back pressure forces the hollow shaft 1 is twisted at the cam, so an angular adjustment of the end of the Shaft enters the drive flange 7 opposite the end on the lever arm 10, the immersion depth changes of the cores 11 and thus the inductance of the coils 12, which is linear on the oscilloscope as a measurement curve becomes visible.

Man kann an Stelle der beiden geraden Tauchglieder 11,11 auch gekrümmte Tauchkörper anordnen. Da in diesem Fall beim Ausschlag des Meßgebers keine Querbewegung, z. B. des Tauchkernes gegenüber der Spule, auftritt, kann das Spiel zwischen diesen beiden Teilen sehr klein gehalten werden, wodurch das Gerät außerordentlich empfindlich wird. Auch kommt man unter Umständen mit nur einer Spule 12 aus. Die Anwendung von zwei oder mehr Spulen ist jedoch wegen des damit erzielten Wärmedehnungsausgleiches vorzuziehen.Instead of the two straight immersion members 11, 11, curved immersion bodies can also be arranged. Since in this case no transverse movement, e.g. B. the immersion core opposite the coil, occurs, the play between these two parts can be kept very small, whereby the device becomes extremely sensitive. You may also come with just one Coil 12 off. The use of two or more coils, however, is because of the thermal expansion compensation achieved preferable.

Claims

Claim ε-1. Device for electrical measurement of torsional vibrations or torques with a core immersed in a measuring coil or a measuring capacitor as a directly acting transmitter for a measuring and display device working with carrier frequency modulation used on a hollow shaft, in particular a camshaft for internal combustion engines, characterized in that a (1) a torsionally elastic rod (8, 8 b) inserted in a manner known per se is attached to an end flange (drive or coupling flange 7) of the hollow shaft (1), with its other end (8 b) over the end of the hollow shaft (1 ) protrudes, and the rod end as a carrier for one or more curved with the radius of rotation plungers (11) or ^immersion: 'is formed capacitors, while on the associated end of the hollow shaft, a the coil (12) or counter capacitors bearing flange (1) ( 13) is attached.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the flange ring (13) and a slip ring set (16) arranged immediately next to it, preferably behind it, for the coils or capacitor connections are arranged on a common sleeve (14) and this as close as possible to one Bearing (5) is located, the bracket (5 a ) of which is attached to a common base plate (18) together with the pantographs (17) lying on the slip rings.

Considered publications:
German Patent Nos. 753 904, 886 536;
U.S. Patent No. 2,564,484.

1 sheet of drawings