DE2444035A1

DE2444035A1 - Turning moment measuring device in simple motor - measures windscreen wiper load moment and fits into motor housing on bearings

Info

Publication number: DE2444035A1
Application number: DE2444035A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Kunz; Walter Langnese
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1974-09-14
Filing date: 1974-09-14
Publication date: 1976-03-25

Abstract

Turning moment measuring device, as for a windscreen wiper moment indicator, has its electromotor stator, rotor strain gauge measurer and tachogenerator parts all set up in the one small, light housing enabling it to be manually portable. The electromotor is formed as a disc rotor construction and the coupling for fixing to the drive under test is incorporated also in the same housing as the electromotor. The integral unit is mounted on turning bearings in a housing to which the moment indicating strain gauge also fixes. A bearing housing for an output shaft is enclosed in the electromotor housing.

Description

Drehmoment-Meßgerät Die Erfindung betrifft ein Drehmoment-HeBgerät mit einem Elektromotor mit Stator und Läufer, von denen der Läufer zum drehfesten Anschluß eines Prüflings eingerichtet und der Stator mit einer Momentenabstützung versehen ist. Torque Measuring Device The invention relates to a torque lifting device with an electric motor with stator and rotor, of which the rotor is non-rotatable Connection of a test object set up and the stator with a torque support is provided.

Derartige Drehmoment-MeBgeräte, die über eine mit Dehnungsmeßstreifen versehene Momentenabstützung das zu messende Moment zu ermitteln gestatten, bieten gegenüber Meßgeräten, die den von dem Elektromotor aufgenommenen Strom messen, den Vorteil einer erheblich größeren Genauigkeit, da die im Laufe der Zeit sich auch ändernden Verluste im Elektromotor nicht mit in die Messung eingehen.Such torque measuring devices, which have a strain gauge provided torque support to determine the torque to be measured, offer compared to measuring devices that measure the current consumed by the electric motor, the The advantage of a considerably greater accuracy, since this also changes over time changing losses in the electric motor are not included in the measurement.

Üblicherweise enthält ein mit einer Momentenabstützung ausgerüstetes Drehmoment-Meßgerät zwischen dem Elektromotor und dem Prüfling ein Untersetzungsgetriebe sowie einen Tachometergenerator, der zur Gewinnung eines dem Leitwert der Drehzahl des Elektromotors proportionalen elektrischen Signals dient, das beispielsweise einem Drehzahlregler zugeführt wird.Usually contains one equipped with a torque support Torque measuring device between the electric motor and the test object a reduction gear as well as a tachometer generator, which is used to obtain one of the conductance of the speed of the electric motor proportional electrical Signal that for example, a speed controller is supplied.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehmoment-Meßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei kleinen Abmessungen und einem geringen Gewicht eine hohe Meßgenauigkeit besitzt. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als Scheibenläufermotor ausgebildet und zusammen mit einem Tachometergenerator und einem zwischen Elektromotor und Prüfling geschalteten Getriebe zu einer Einheit zusammengefaßt ist, die über Drehlager in einem Gehäuse gelagert ist, an dem die Momentenabstützung angreift.The invention is based on the object of a torque measuring device of the type mentioned to create that with small dimensions and a small Weight has a high measurement accuracy. The inventive solution to this problem is characterized in that the electric motor is designed as a pancake motor and together with a tachometer generator and one between the electric motor and the test object switched gear is combined into one unit, which via pivot bearings in a housing is mounted on which the torque support engages.

Bei der Erfindung erfolgt also eine Zusammenfassung mehrerer Bestandteile des Meßgerätes zu einer Einheit, die als solche drehbar in einem gemeinsamen Gehäuse gelagert ist; diese Drehbarkeit wird lediglich durch die Momentenabstützung zumindest begrenzt, die sich zwischen der beschriebenen Einheit und dem gemeinsamen Gehause erstreckt. Hinsichtlich der Genauigkeit macht sich bei dieser Eonstruktion die Tatsache günstig bemerkbar, daß im Prinzip nur zwei Drehlagermit ihren Reibungswiderständen iL die Messung eingehen, nämlich diejenigen Drehlager, die zur drehbaren Lagerung der beschriebenen Einheit in dem gemeinsamen Gehäuse erforderlich sind. Alle weiteren Lager befinden sich innerhalb dieser Einheit. Die Abmessungen werden insbesondere dann sehr klein, wenn das Getriebe ein solches nach Art eines Harmonic-J)rive-Getriebes ist.In the invention, therefore, a combination of several components takes place of the measuring device to a unit, which as such can be rotated in a common housing is stored; this rotatability is only at least due to the torque support limited between the described unit and the common housing extends. In terms of accuracy, this construction makes the fact It is noticeable that in principle only two pivot bearings with their frictional resistances iL enter the measurement, namely those pivot bearings that are used for rotatable mounting the unit described in the common housing are required. All further Bearings are located within this unit. The dimensions are in particular then very small if the gear is a Harmonic-J) rive gear is.

Die kleinen Abmessungen und das geringe Gewicht des Gerätes machen es möglich, es als tragbares Gerät zu verwenden; dann wird man das Gehäuse mit zumindest einem äußeren Raltegriff versehen.The small dimensions and light weight of the device make it it possible to use it as a portable device; then you will Housing provided with at least one outer handle.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert, von denen Figur 1 zur grundsätzlichen Erläuterung des - an sich bekannten - MeSprinzips dient, während Figur 2 im Längsschnitt und Figur 3 in der in Figur 2 mit III-III bezeichneten Schnittansicht eine konstruktive Auæführungsform der Erfindung wiedergeben.An embodiment of the invention is described below with reference to the Figures explained, of which Figure 1 for a basic explanation of the - per se known - measuring principle is used, while Figure 2 in longitudinal section and Figure 3 in the in Figure 2 with III-III designated sectional view a constructive form of implementation reflect the invention.

Betrachtet man zunächst Figur 1, so erfolgt die Drehmomentmessung in der Weise, daß der Prüfling 1, beispielsweise ein Scheibenwischermotor, über die Kupplung 2 und das Untersetzungsgetriebe 3 mit der Welle 4 des Elektromotors 5 verbunden wird und der Elektromotor so erregt wird, daß er entweder den Prüfling 1 mit einer bestimmten Drehzahl durchdreht oder den Prüfling - bei einem bestimmten Antrieb desselben - abbremst. Das hierbei von dem Elektromotor 5 aufzubringende Drehmoment wird durch Abstützung seines Stators 6 über das Kraftmeßglied 7 ermittelt, das vorzugsweise auf Zug- und Druckkräfte ansprechend ausgelegt ist. Über den Meßverstärker 8 wird das elektrische Ausgangssignal des Kraftmeßgliedes 7 dem Anzeigeinstrument 9 zugeführt.If one first looks at FIG. 1, the torque measurement takes place in such a way that the test specimen 1, for example a windshield wiper motor, over the clutch 2 and the reduction gear 3 with the shaft 4 of the electric motor 5 is connected and the electric motor is excited so that it either the test object 1 spins at a certain speed or the test object - at a certain one Drive of the same - brakes. That to be applied by the electric motor 5 in this case Torque is determined by supporting its stator 6 via the force measuring element 7, which is preferably designed to be responsive to tensile and compressive forces. Via the measuring amplifier 8, the electrical output signal of the force measuring element 7 is sent to the indicating instrument 9 supplied.

Illitder Ausgangswelle 4 des Elektromotors 5 ist ferner drehfest der achometergenerator 10 verbunden, der an dem Instrument 11 eine Drehzahlanzeige hervorruft und ein Istwertsignal an den Drehzahlregler 12 liefert, der den Istwert mit einem über den Sollwertgeber 13 vorgegebenen Sollwert vergleicht und ein entsprechendes Regelsignal an den Elektromotor 5 abgibt.Illitder output shaft 4 of the electric motor 5 is also rotatably the Achometergenerator 10 connected, which causes a speed display on the instrument 11 and an actual value signal to the speed controller 12 provides the actual value with a compares predetermined setpoint via the setpoint generator 13 and a corresponding one Output control signal to the electric motor 5.

Damit eine schlagartige Beanspruchung der Meßanordnung vermieden ist, ist ein Hochlaufgeber 14 vorgesehen, der beim Einschalten der Vorrichtung mittels des Schalters 15 wirksam gemacht wird und den Sollwert der Drehzahl allmählich bis auf seinen endgältigen Wert steigert. Mit 16 schließlich ist eine Einrichtung zur Drehrichtungsumschaltung bezeichnet.In order to avoid sudden stress on the measuring arrangement, a run-up generator 14 is provided, which when the device is switched on by means of of switch 15 is made effective and the setpoint of the speed gradually up increases to its final value. Finally, at 16, there is a facility for Direction of rotation changeover designated.

Wie durch die strichpunktierte Linie angedeutet, sind nun erfindungsgemäß der Elektromotor 5, das Getriebe 3 und der Tachometergenerator zu einer Einheit zusammengefaßt, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist. Dies veranschaulichen die Figuren 2 und 3.As indicated by the dash-dotted line, are now according to the invention the electric motor 5, the gear 3 and the tachometer generator into one unit summarized, which is arranged in a common housing. Illustrate this Figures 2 and 3.

Betrachtet man zunächst Figur 2, so erkennt man in dem gemeinsamen Gehäuse 17 die allgemein mit 18 bezeichnete Einheit, die zusammengesetzt ist aus Läufer und Stator des Elektromotors 5, dem Tachometergenerator 10 und dem Untersetzungsgetriebe 3,das auf der Abtriebsseite des Elektromotors 5 in dem Getriebegehäuse 19 angeordnet ist. Das Getriebegehäuse 19 enthält in diesem Ausführungsbeispiel zwei Kugellager 20 und 21 zur Drehlagerung der mit dem Vierkant 22 versehenen Ausgangswelle der durch Motor 5 und Getriebe 3 gebildeten Anordnung; der Vierkant 22 dient zum Anschluß des in den Figuren 2 und 3 nicht dargestellten Prüflings.If one looks first at FIG. 2, one recognizes in the common Housing 17, the unit generally designated 18, which is composed of Rotor and stator of the electric motor 5, the tachometer generator 10 and the reduction gear 3, which is arranged on the output side of the electric motor 5 in the transmission housing 19 is. In this exemplary embodiment, the gear housing 19 contains two ball bearings 20 and 21 for the rotary bearing of the output shaft provided with the square 22 of the Arrangement formed by motor 5 and transmission 3; the square 22 is used for connection of the test specimen not shown in FIGS. 2 and 3.

Zur drehbaren Lagerung der Einheit 18 in dem gemeinsamen Gehäuse 17 dienen die beiden Kugellager 23 und 24, von denen das erstgenannte zwischen dem Getriebegehäuse 19 und dem Rundflansch 25 an dem gemeinsamen Gehäuse 17 und das zweite Drehlager 24 zwischen dem Flansch 26 an der in Figur 2 rechten Stirnseite der Einheit 18 einerseits und dem Rundflansch 27 an der Stirnwand des gemeinsamen Gehäuses 17 andererseits angeordnet sind..For the rotatable mounting of the unit 18 in the common housing 17 serve the two ball bearings 23 and 24, of which the former between the Gear housing 19 and the round flange 25 on the common housing 17 and the second pivot bearing 24 between the flange 26 on the right end face in FIG the unit 18 on the one hand and the Round flange 27 on the front wall of the common housing 17 are arranged on the other hand ..

An Drehbewegungen wird jedoch die Einheit 18 durch die Momentenabstützung gehindert, die im wesentlichen durch das Kraftmeßglied 7 sowie den an der Einheit 18 befestigten Hebelarm 28 und die Abstützung 29 am gemeinsamen Gehäuse 17 gebildet ist. Mit 30 ist ein auf der dem Hebelarm 28 gegenüberliegenden Seite des Umfangs der Einheit 18 angeordnetes Ausgleichsgewicht bezeichnet.However, the unit 18 is subject to rotational movements due to the torque support prevented, essentially by the force measuring member 7 as well as on the unit 18 attached lever arm 28 and the support 29 on the common housing 17 is formed is. With 30 is a on the lever arm 28 opposite side of the circumference the unit 18 arranged balance weight denotes.

In die Meßgenauigkeit gehen als mechanische Verluste also lediglich die sehr geringen Verluste der beiden Lager 23 und 24 ein. Da die gesamte Vorrichtung sehr klein und leicht gehalten werden kann, insbesondere durch Verwendung eines Scheibenläufermotors und Ausbildung des Getriebes nach Art eines Harmonic-Drive-Getriebes, kann die Vorrichtung als tragbare Vorrichtung ausgebildet sein. In dem figurlich dargestellten Ausfahrungsbeispiel besitzt sie daher Handgriffe 31 und 32 auf sich gegenüberliegenden Außenflächen des gemeinsamen Gehäuses 17.The only mechanical losses that affect the accuracy of measurement are therefore the very low losses of the two bearings 23 and 24. As the entire device can be kept very small and light, especially by using a Disc motor and design of the gear in the manner of a harmonic drive gear, the device can be designed as a portable device. In the figurative Ausfahrbeispiel shown it therefore has handles 31 and 32 on itself opposite outer surfaces of the common housing 17.

Claims

EXPECTATIONS

1. Torque measuring device with an electric motor with stator and rotor, of which the rotor is set up for the non-rotatable connection of a test object and the Stator is provided with a torque support, characterized in that the Electric motor (18) designed as a disc motor and together with a pachometer generator (10) and a gear connected between the electric motor (18) and the test item (1) (3) is combined to form a unit (18), which via pivot bearings (23, 24) in one Housing (17) is mounted on which the torque support (7) engages.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the transmission (3) in one of the electric motor (18) adjoining a bearing (20, 21) for a Output shaft receiving gear housing (19) is arranged, which extends over at least one of the pivot bearings (23, 24) is supported on the housing (17)

3. Measuring device according to claim 2 »characterized in that the tachometer generator (10) is on the other side of the electric motor (18) is arranged and rigidly connected to this, and that a another of the pivot bearings (23, 24) between concentrically surrounding flanges (26, 27) on the free face of the speedometer generator (10) and an end wall of the housing (17) is arranged

4 measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the housing (17) has at least one outer handle (31s 32) is provided

5. Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the transmission (10) is a type of harmonic drive transmission is.