DE1298337B

DE1298337B - Drehverzoegerungsmessgeraet mit einer Antriebswelle und einer von der Antriebswelle angetriebenen, drehbaren traegen Masse

Info

Publication number: DE1298337B
Application number: DET34890A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Fritz; Ostwald
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1967-09-26
Filing date: 1967-09-26
Publication date: 1969-06-26
Also published as: GB1196504A; US3583240A; FR1571617A

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehverzögerungsmeß- und nach Möglichkeit ohne zusätzliche Verstärker

gerät mit einer Antriebswelle, deren Verzögerung auskommen können.

gemessen werden soll, und einer von der Antriebs- Hierzu sieht die Erfindung vor, daß der Mitnehmer welle über einen Mitnehmer angetriebenen, dreh- in axialem Kraftschluß mit einem elektrischen Kraftbaren trägen Masse, welche bei einer Verzögerung 5 messer steht und daß zwischen den Mitnehmer und der Antriebswelle relativ zu dieser drehbar ist, um die träge Masse eine eine axiale Relativbewegung eine von der Verzögerung abhängige Ausgangsgröße dieser Teile zulassende Verbindung geschaltet ist. zu liefern, wobei der Mitnehmer bei einer Verzöge- Auf Grund dieser Ausbildung nimmt die träge Drehrung oder Beschleunigung der trägen Masse seine masse selbst an der axialen Verschiebung nicht teil, axiale Länge ändert. io Sie kann also durch geeignet dimensionierte Lager Das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung liegt unabhängig von der Antriebswelle gelagert werden, bei Bremsschlupfreglern, wo als Regelgröße die . Auf diese Weise werden z. B. beim rauhen Fahrzeug-Drehverzögerung eines Fahrzeugrades benötigt wird. betrieb auftretende Erschütterungskräfte nicht auf die Die Messung der Drehverzögerung von Fahrzeug- Antriebswelle übertragen.

rädern zwecks Regelung des Bremsschlupfes ist je- 15 Die auftretende, im übrigen sehr geringfügige doch mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden. Axialverschiebung des Mitnehmers wird direkt auf Einerseits ist es erwünscht, den Drehverzögerungs- den elektrischen Kraftmesser übertragen, so daß ein geber direkt am Rad bzw. an nur reifengefederten übersichtlicher und kompakter Aufbau erzielt wird Teilen des Fahrzeuges anzuordnen, andererseits ist und im allgemeinen besondere Verstärker für das der Geber bei einer derartigen Anordnung jedoch 20 erzeugte elektrische Signal nicht erforderlich sind, hohen radialen und etwas geringeren axialen Stößen Durch geeignete Anordnung im Fahrzeug werden ausgesetzt, auf die er natürlich nicht ansprechen die radialen Radstöße in senkrechter Richtung auf soll. den elektrischen Kraftmesser gegeben, welcher somit Zur Steuerung des Bremsdruckes mittels eines auf diese Beanspruchungen nicht anspricht, da er Magnetventiles sind Steuerleistungen in der Größen- 25 nur für die axialen Beanspruchungen durch den Mitordnung von etwa 5 bis 10 Watt erforderlich. Vor- nehmer empfindlich ist.

teilhafterweise sollte ein besonderer Gleichspan- Der Aufbau wird besonders kompakt, wenn die

nungsverstärker, der am Ausgang diese Leistung Masse koaxial mit der Antriebswelle ist.

erbringt, eingespart werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Es ist bereits bekannt, durch die bei Auftreten 30 Masse an der von der Antriebswelle abgewandten

einer Verzögerung oder Beschleunigung erfolgende Stirnseite in einem am Gehäuse angebrachten ersten

Drehung der Trägheitsmasse eine Ausflußöffnung Lager und an der Antriebsseite in einem an der

mehr oder weniger zu schließen oder zu öffnen. Das Antriebswelle angebrachten Lager drehbar, aber

durch die Auslauföffnung austretende Strömungsmit- axial unverrückbar gelagert. Die Drehmasse ist also tel steuert einen hydraulischen Motor, von dem die 35 bei Fahrzeugerschütterungen nicht innerhalb des

Meß- oder Regelgröße abgenommen werden kann. Gehäuses verschiebbar, so daß die Erschütterungen

Diese bekannte Anordnung erfordert ein hydrauli- die Messung nicht beeinflussen können,

sches System und ist im übrigen sehr empfindlich Die Antriebswelle ist ihrerseits in einem am Ge-

gegen Erschütterungen, Wärmedehnungen usw. Die häuse angebrachten Lager drehbar gelagert. Die bekannte Vorrichtung eignet sich insbesondere nicht 40 Lager sind vorzugsweise sämtlich Schrägwälzlager,

zum Einbau in Fahrzeuge. Die drehende Masse ist vorzugsweise als Hohl-

Des weiteren ist bereits ein Drehverzögerungsmeß- zylinder ausgebildet, in dessen einem Ende sich die

gerät bekannt, bei dem die Welle, deren Drehbe- Antriebswelle erstreckt. Auf diese Weise kann der

schleunigung gemessen werden soll, ein Gewinde Innenraum des Hohlzylinders zur Unterbringung aufweist, auf dem die mit Innengewinde versehene 45 weiterer Teile des Meßgerätes verwendet werden,

träge Drehmasse sitzt. Die Welle und die träge Masse Der elektrische Kraftmesser ist vorzugsweise ein

sind durch einen schraubenförmigen Mitnehmer mit- Widerstandsgeber. Dieser kann sich innerhalb des

einander verbunden. Auf Grund der Wirkung des Hohlzylinders axial erstrecken und sich mit einem

Schraubgewindes verschiebt sich die träge Dreh- Ende am Gehäuse, mit dem anderen Ende an dem

masse bei jeder Drehgeschwindigkeitsänderung der 50 Mitnehmer abstützen. Auf diese Weise werden die

Welle. Diese Axialverschiebung wird über einen Längenänderungen am Mitnehmer in Widerstands-

Tastarm in ein elektrisches Signal umgewandelt. Bei änderungen umgewandelt.

der bekannten Anordnung muß also die gesamte Die relativ zum Gehäuse längenveränderliche Masse der Drehmasse mit von der Antriebswelle Stirnseite des Mitnehmers ist bevorzugt über ein getragen werden. Die Ausschläge der trägen Masse 55 Axialdrucklager kraftschlüssig mit einer zum Widerbei einer Drehgeschwindigkeitsänderung sind relativ Standsgeber führenden Hülse verbunden, groß, und eine Rückkehr in die Ausgangslage ist Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorauf Grund der auftretenden Reibungskräfte nicht gesehen, daß der Mitnehmer aus federnden Stahlimmer gewährleistet. blechen besteht. Hierbei kann der Mitnehmer einen Ziel der Erfindung ist ein Drehverzögerungsmeß- 60 Blechring mit etwa U-förmigem Profil aufweisen, der gerät der eingangs genannten Gattung, welches ins- unter etwa 45° eingefräste Schlitze aufweist. Die besondere für Bremsschlupfregler bestimmt ist und eine Seite des Blechringes kann dabei über eine bei robustem, für den rauhen Fahrzeugbetrieb ge- gewellte Planmembran mit der Masse verbunden eignetem Aufbau weitgehend unempfindlich gegen sein. Die Membran greift vorzugsweise mittels Nasen starke radiale und auch in gewissem Grade axiale 65 in ein Nutprofil der trägen Masse ein. Stöße ist. Das erfindungsgemäße Drehverzögerungs- Diese Ausführung des Mitnehmers hat den Vorteil, meßgerät soll überdies einen platzsparenden korn- daß Reibungseffekte vermieden werden. Auch die pakten Aufbau haben, billig in der Herstellung sein Membran stellt eine reibungsfreie, axial bewegliche

Verbindung zwischen der. Antriebswelle und der tragen Masse her.

Vorzugsweise ist der Widerstandsgeber gänzlich als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet. Hierzu kann der gesamte Widerstandsgeber in an sich bekannter Weise mit den Meßdrähten angefüllt bzw. als Zug-Druck-Geber ausgebildet sein.

Durch diese Ausbildung kann die erforderliche .Steuerleistung für die Magnetventile ohne zusätzliche Verstärker direkt, z. B. als Spannung an einer Brücke, abgegriffen werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt eines Drehverzögerungsmeßgerätes mit elektrischem Widerstandsgeber gemäß der Erfindung und

F i g. 2 in größerem Maßstab eine Ausführungsform des bei dem erfindungsgemäßen Drehverzögerungsmeßgerät verwendbaren Mitnehmers.

Nach der Zeichnung ist in der einen Stirnseite eines Gehäuses 11 eine Antriebswelle 13 mittels eines Schrägwälzlagers 16 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 13 steht in Drehverbindung mit dem zugeordneten Fahrzeugrad.

Über ein weiteres Schrägwälzlager 15 ist die Antriebswelle 13 mit einer hohlzylindrischen rotierenden Masse 12 verbunden, deren von der Antriebswelle 13 abgewandte Stirnseite über ein weiteres Schrägwälzlager 14 drehbar am Gehäuse 11 gelagert ist.

Eine weitere Verbindung zwischen dem Ende der Antriebswelle 13 und der hohlzylindrischen Masse

12 besteht über ein Mitnehmerteil 17, welches z. B. als Federkörper ausgebildet sein kann und die Übertragung einer Drehbewegung von der Welle 13 auf die Masse 12 gestattet, jedoch noch eine Relativdrehung zwischen diesen Teilen erlaubt.

Das Mitnehmerteil 17 ist so ausgebildet, daß es bei einer Torsionsbeanspruchung seine axiale Lage ändert.

Um die bei einer solchen Änderung auftretenden Kräfte weiterzugeben, ist die von der Antriebswelle

13 abgewandte Stirnseite des Mitnehmers 17 über ein Drucklager 18 mit einer Hülse 19 verbunden, in der auf Druck bzw. Zug ansprechende elektrische Widerstände angeordnet sind. In der Zeichnung sind diese Widerstände als Widerstandsgeber 20 bezeichnet. Es kann sich dabei um Dehnungsmeßstreifen handeln, wobei der gesamte Querschnitt des Widerstandsgebers mit Dehnungsmeßstreifen oder Dehnungsmeßdrähten ausgefüllt sein kann, um eine möglichst große Ausgangsleistung zu erhalten.

Der Mitnehmer 17 kann z. B. auf schrägen Rampen laufende Kugeln aufweisen. Vorzugsweise wird er aber zur Vermeidung von Reibungseffekten aus federnden Stahlblechen hergestellt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung ist ein Blechring 17 mit etwa U-förmigem Profil vorgesehen, der unter etwa 45° eingefräste Schlitze 21 aufweist. Beim Einwirken einer Drehkraft zwischen den beiden Stirnflächen des Ringes tritt eine axiale Spreizung auf, die über das Drucklager 18 auf den Wider-Standsgeber 20 weitergeleitet wird.

Die relativ zum Gehäuse längenveränderliche Stirnfläche des Blechringes 17 ist mit einer gewellten Planmembran 22 verbunden, die mittels Nasen in ein Nutprofil der trägen Masse eingreift. Die Membran stellt also eine reibungsfreie axial bewegliche Verbindung zwischen der Antriebswelle und der tragen Masse her.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt:

Beim Auftreten von Drehverzögerungen oder Beschleunigungen an der Antriebswelle versucht die träge Masse sich relativ zu der Antriebswelle zu verdrehen. Hierbei tritt eine Längenänderung des Mitnehmers 17 auf, welche auf das Axialdrucklager 18 und damit auf den elektrischen Widerstandsgeber 20 weitergeleitet wird. Die Meßanordnung kann sehr steif ausgebildet werden, so daß sie eine sehr hohe Eigenfrequenz hat. Hierfür maßgebend sind im wesentlichen die axiale Federhärte der Anordnung und das Trägheitsmoment der rotierenden Masse. Die Relativdrehungen zwischen Antriebswelle 13 und rotierender Masse 12 können also verhältnismäßig klein gehalten werden.

Wichtig an der gesamten Anordnung ist, daß die drei Schrägwälzlager die Antriebswelle 13 und die zylindrische rotierende Masse 12 in axialer Richtung spielfrei miteinander verspannen.

Die elektrischen Widerstandsänderungen treten also an dem gehäusefesten Widerstandsgeber auf, so daß auch auf die Verwendung von elektrischen Schleifringen oder Schleifkontakten verzichtet werden kann.

Durch geeignete Vorspannung des elektrischen Widerstandsgebers können sowohl positive als auch negative Werte der Winkelverzögerung als Widerstandsänderung gemessen werden.

Im Normalfall übernimmt ein Dehnungsmeßstreifen nur Kräfte in der Größenordnung von 0,1 °/o der am Prüfling auftretenden Belastung. Entsprechend gering sind auch seine Widerstandsänderungen und zumeist auch seine elektrische Belastbarkeit. Aus diesem Grunde soll erfindungsgemäß der Widerstandsgeber gänzlich als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sein, so daß die Gesamtlast, d. h. 100 ^ü/o der auftretenden Kräfte, für die elektrische Widerstandsänderung zur Wirkung kommen. Das kann z. B. dadurch erreicht werden, daß der gesamte in der Zeichnung dargestellte Widerstandsgeber 20 in an sich bekannter Weise mit Dehnungsmeßdrähten angefüllt bzw. als Zug-Druck-Geber ausgebildet ist.

Das Drehverzögerungsmeßgerät gemäß der Erfindung kann z. B. an der Innenseite eines Achsschenkels angebracht sein und mittels einer dünnen Welle angetrieben werden, die durch eine Bohrung des Lagerzapfens verläuft.

Claims

Patentansprüche:

1. Drehverzögerungsmeßgerät mit einer Antriebswelle, deren Verzögerung gemessen werden soll, und einer von der Antriebswelle über einen Mitnehmer angetriebenen, drehbaren trägen Masse, welche bei einer Verzögerung der Antriebswelle relativ zu dieser drehbar ist, um eine von der Verzögerung abhängige Ausgangsgröße zu liefern, wobei der Mitnehmer bei einer Verzögerung oder Beschleunigung der tragen Masse seine axiale Länge ändert, dadurchgekennzeichnet, daß der Mitnehmer (17) in axialem Kraftschluß mit einem elektrischen Kraftmesser (20) steht und daß zwischen den Mitnehmer (17) und die träge Masse (12) eine eine axiale Relativbewegung dieser Teile zulassende Verbindung (22) geschaltet ist.

2. Drehverzögerungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (12) koaxial mit der Antriebswelle (13) ist.

3. Drehverzögerungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (12) an der von der Antriebswelle (13) abgewandten Stirnseite in einem am Gehäuse (11) angebrachten ersten Lager (14) und an der Antriebsseite in einem an der Antriebswelle (13) angebrachten Lager (15) drehbar, aber axial unverrückbar gelagert ist.

4. Drehverzögerungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (13) in einem am Gehäuse (11) angebrachten Lager (16) drehbar gelagert ist.

5. Drehverzögerungsmeßgerät nach Anspruchs oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager Schrägwälzlager sind.

6. Drehverzögerungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (12) ein Hohlzylinder ist,

in dessen eines Ende sich die Antriebswelle (13) erstreckt.

7. Drehverzögerungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kraftmesser ein Widerstandsgeber (20) ist.

8. Drehverzögerungsmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der elektrische Widerstandsgeber (20) innerhalb des Hohlzylinders (12) axial erstreckt und sich mit einem Ende am Gehäuse (U), mit dem anderen Ende an dem Mitnehmer (17) abstützt.

9. Drehverzögerungsmeßgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zum Gehäuse (11) längenveränderliche Stirnseite des Mitnehmers (17) über ein Axialdrucklager (18) kraftschlüssig mit einer zum Widerstandsgeber (20) führenden Hülse (19) verbunden ist.

10. Drehverzögerungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (17) aus federnden Stahlblechen besteht.

11. Drehverzögerungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (17) einen Blechring mit etwa U-förmigem Profil aufweist, der unter etwa 45° eingefräste Schlitze (21) aufweist.

12. Drehverzögerungsmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des Blechringes (17) über eine gewellte Planmembran (22) mit der Masse (12) verbunden ist.

13. Drehverzögerungsmeßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (22) mittels Nasen in ein Nutprofil der tragen Masse (12) eingreift.

14. Drehverzögerungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsgeber (20) gänzlich als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen