DE2530602A1 - Vorrichtung zum messen eines drehmoments - Google Patents

Vorrichtung zum messen eines drehmoments

Info

Publication number
DE2530602A1
DE2530602A1 DE19752530602 DE2530602A DE2530602A1 DE 2530602 A1 DE2530602 A1 DE 2530602A1 DE 19752530602 DE19752530602 DE 19752530602 DE 2530602 A DE2530602 A DE 2530602A DE 2530602 A1 DE2530602 A1 DE 2530602A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wheel
force
load cell
torque
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19752530602
Other languages
English (en)
Inventor
Jun John W Ossman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HAAKE Inc
Original Assignee
HAAKE Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HAAKE Inc filed Critical HAAKE Inc
Priority to DE19752530602 priority Critical patent/DE2530602A1/de
Publication of DE2530602A1 publication Critical patent/DE2530602A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/14Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/1464Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving screws and nuts, screw-gears or cams
    • G01L3/1471Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving screws and nuts, screw-gears or cams using planet wheels or conical gears

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Messen eines Drehmoments Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Drehmoments, das von einer Kette rotierender mechanischer Elemente übertragen wird, wie beispielsweise einen Satz miteinander in Eingriff stehender, Verzahnungen tragender Teile, Die Messung des Drehmoments, das über ein System rotierender Elemente übertragen wird, beinhaltet ein erhebliches technisches Problem. Dies beruht darauf, dass das Drehmoment gemessen werden muss, wenn die rotierenden Elemente in Bewegung sind, während das Messgerät oder die diesbezügliche Vorrichtung, um beobachtet werden zu können, stationär sein muss.
  • Zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Systeme für die Messung des übertragenen Drehmoments bekanntgeworden.
  • Viele derselben beruhen auf der Verdrehung eines Stabes. Zum Beispiel sind in einem solchen System Spannungsmesser verwendet worden, um denGrad der Torsionsverdrehung zu messen; in einem solchen System sind jedoch Schleifringe erforderlich, um dieelektrischen Signale von dem sich bewegenden Element auf ein stationäres Instrument zu übertragen. Auch leiden die meisten Schleifring-Systeme an ihnen eigenen übermässigen elektrischen Geräuschen. Hinzu kommt, dass die EmpfindLichkeit solcher Systeme durch die Nicht-Linearität begrenzt ist, die für Torsionselemente und Schleifringe charakteristisch ist.
  • Bei einem anderen Versuch, das Problem der Drehmomentmessung anzugehen, wird eine hydraulische Kolbenanordnung verwendet, die mit dem mittleren oder Zwischenrad eines Getriebes aus drei Zahnrädern gekoppelt ist. Bei diesem Versuch stehen drei Zahnräder hintereinander in Eingriff, nämlich ein Antriebsrad, ein Zwischenrad und ein angetriebenes Radf Bei Krafteinwirkung auf das Antriebsrad wird in jedem der Räder der Kette eine Kraft senkrecht zur Achse beobachtet, deren Grösse direkt proportional zu dieser auf das Antriebsrad wirkenden Belastung ist.
  • Dieses Prinzip wird durch die US-PS 2,979,943 verdeutlicht.
  • Durch die Verwendung eines doppelt wirkenden Kolbens und Zylinders werden Änderungen der Kraft gemessen, die von dem Zwischenrad auf den Kolben übertragen wird. Ein deutlicher Mangel dieserAusführung liegt jedoch in der Nicht-Analendbarkeit zur Messung von unterschiedlichen Drehmomentbereichen. Wenn nämlich die Kolben-Zylinder-Anordnung einmal eingebaut ist, gibt es keine einfache Möglichkeit, sie zu entfernen bzw.
  • auszutauschen,um Drehmomentmessungen in einem Bereich oberhalb oder unterhalb ihrer Kapazität vorzunehmen. Weiter ist bei Verwendung der hydraulischen Einrichtung eine hydraulische Dichtung erforderlich, um Durchsickern des Mediums zu verhindern. Je zuverlässiger jedoch diese Dichtung ist, umso grösser ist die Reibung und infolgedessen umso geringer die Bgfindlichkeit der Vorrichtung. Die meisten Systeme dieser Art sind daher für Messungen mit hohem Präzisionsgrad nicht geeignet.
  • Einine andere Art der Drehmomentmessung in einer Getriebekette ist der US-PS, 3,224,262 offenbart. Diese Vorrichtung verwenCet auch die Kom!,ination von drei Zahnrädern, nämlich Antriebsrad, Zwischenrad und angetriebenes Rad, wobei jedoch ein Spannunsmesser innerhalb einer Aussparung des Zwischenrades angeordnet ist. Der Zweck des Spannungsmessers ist, die auf das ZwischellR rad durch das Antriebsrad und das angetriebene Rad einwirkende Kraft unmittelbar zu messen. Diese Kraft wird direkt au«ein Paar elektrischer Brückwiderstände zur Einwirkung gebracht, die in innigem Kontakt mit der Innenseite der Wand des Zwischenrades stehen. Infolgedessen ändert jede durch die Kraft hervor gerufene Oberflächendeformation die Grösse der Widerstände.
  • Bei geeigneter Kalibrierung können diese Widerstandsänderungen unmittelbar als Drehmomentänderungen ausgedrückt werden.
  • Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung hat jedoch zur Voraussetzung, dass die Oberfläche des Zwischenrades tatsächlich eine Verformung erfährt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen. Es ist klar, dassdurch diese Voraussetzung die Sensitivität solcher Vorrichtungen sehr stark eingeschränkt wird. Ausserdem ist der messbare Drehmomentbereich durh die jeweils im Zwischenrad verwendeten Widerstände streng begrenzt.
  • Aus allem Vortehendem ergibt sich, dass der Stand der Technik bisher keine Vorrichtung zur Drehmomentmessung zur Verfügung stellt, die sowohl einen weiten Messbereich als auch hohe Empfindlichkeit der Messung innerhalb des gewünschten Bereichs ermöglicht.
  • Demgegenüber schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Dreh momentmessung, welche diese beiden wünschenswerten Eigenschaften besitzt.
  • Dies geschieht nach derErfindung durch eine Vorrichtung, die sich durch die Kombination der nachstehenden Merkmale kennzeichnet: Eine auswechselbare Belastungszelle mit einem Druckwandler, der ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Amplitude von der einwirkenden Kraft abhängt; ein mit dem Zwischenrad koppelbarer Ubertragungsarm, der die im Betriebszustand auf das Zwischenrad einwirkende Kraft bzw. eine Komponente derselben in einer Richtung senkrecht zu der Ebene, welche dieAchsen des Antriebsrades und des Zwischenrades enthält, auf die Belastungszelle überträgt; und eine Dämpfungseinrichtung, die sich zwischen der Belastungszelle und dem Ubertragungsarm befindet.
  • Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglichst ohne weiteres dynamische Drehmomentmsssungen, also dann, wenn die Getriebeteile rotieren. Sie vermeidet auch die Nachteile, die sich bei Verwendung hydraulischer Systeme durch Undichtigkeiten ergeben und ergibt ausserdem einen hohen Empfindlichkeitsgrad über einen bestimmten Bereich von Drehmomenten. Hinzu kommt, dass sie leicht an andere Drehmomentbereicht angepasst werden kann, indem die Belastungsfälle gegen eine mit anderen Charakteristiken ausgetauscht wird Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Dämpfungseinrichtung normale Zahn- und Lagerschwingungen absorbiert, die andernfalls das von dem Druckwandler abgegebene Signal schwächen oder stören würden.
  • Die Dämpfungseinrichtung ist bzw. beinhaltet vorzugsweise ein elastomeres Material, dessen Dicke und Härte natürlich so gewählt wird, dass der gewünschte Grad mechanischer Dämpfung erzielt wird, ohne das gewünschte Abgabe signal wesentlich zu beeinträchtigen.
  • Vorzugsweise ist das Abgabe signal des Druckwandlers der auf diesen durch den Ubertragungsarm ausgeübten Kraft direkt proportional.
  • Vorrichtungen nach der Erfindung ergeben ein klares Abgabe signal und sprechen rasch auf Anderungen der Kraft im übertragungsarm an. Die erfindungsgemässen Vorrichtungen sind daher zur Verwendung in rheologischen Apparaturen, wie z.B. Mixern, rotoren und Extrudern geeignet.
  • Die Erfindung schafft weiter ein Verfahren zum Messen des Drehmoments in einer Getriebekette mit mindestens drei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern bzw. Verzahnungen tragenden Elementen, bei dem eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit dem mittleren Element der Kette gekoppelt ist und die im Betriebszustand auf dieses einwirkende Kraft bzw. Kraftkomponente in Richtung senkrecht zu der die Achsen des Antriebs- und des Zwischenrads enthaltenden Ebene durch den Kraftübertragungsarm auf die Belastungszelle übertragen wird.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zEigen: Fig. 1 eine Frontansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung; und Fig. 2 eine Endansicht der Vorrichtung der Fig. 1¢wobei das äussere Rad weggelassen ist, um die- Lagerung des Zwischenrads besser zu zeigen, Fig. 1 zeigt ein Antriebsräd 10, das im Uhrzeigersinn rotiert und mit einem LeerlauS-bzw. Zwischenrad 12 kämmt, welches dadurch im Gegen-Uhrzeigersinn gedreht wird. Das Zwischenrad 12 steht seinerseits mit einem angetriebenen Rad 14 in Eingriff, das infolgedessen wieder im Uhrzeigersinn umläuft.
  • Beim Hinzugeben einer mechanischen Belastung auf das angetriebene Rad 14 wird eine abwärts gerichtete Kraft auf das Zwischenrad 12 zur Einwirkung gebracht, und zwar in einer Richtung senkrecht zur Ebene, welche die Achsen der drei Zahnräder enthält. Die Richtung dieser Kraft wird durch den Drehsinn der Zahnräder bestimmt und ist direkt proportional zu der aufgebrachten Belastung und dem zugehörigen Drehmoment.
  • Wenn das Antriebsrad 10 im Uhrzeigersinn umläuft, ist die Richtung der Kraft auf das Zwischenrad 12 abwärts gerichtet, wie durch den Pfeil angedeutet ist. Wenn jedoch die Antriebsrichtung des Zahnrads 10 umgekehrt wird, ist auch die durch den Pfeil 16 angezeigte Kraftrichtung umgekehrt.
  • Hinsichtlich derjenigen mechanischen Prinzipien, die derErfiliung zugrundeliegen, ist zu beachten, dass der Zahneingriff zwischen dem Antriebsrad 10, dem Zwischenrad 12 und dem angetriebenen Rad 14 bewirkt, dass das Zwischenrad 12 als Hebel zwischen den beiden äusseren Zahnrädern 10 und 14 wirkt. Die Welle (oder Achse) 18 des Zwischenrades 12 wirkt dabei als Hebeldrehpunkt. Wenn ein Rotationsantrieb auf das Antriebsrad 10 einwirkt und eine Belastung bzw. ein Rotationswiderstand, nämlich ein Drehmoment, auf das angetriebene Rad 14 zurSinwirkung gebracht wird, übt das Zwischenrad 12 eine Kraft auf seine Achse 18 und damit längs eines Armes 19 aus.
  • Mit Bezug auf Fig. 2 ist dort ersichtlich, dass die Achse bzw. Welle 18 und ihr zugeordnete Kugellager2o unabhängig durch einen Gabelarm 19 und eine Stösselanordnung 22 getragen sind, die in Belastungsrichtung innerhalb einer vertikalen Fuhrung 24 frei bewegbar ist.
  • Der Boden des Stössels 20 ist durch eine austauschbare Belastui'szelle 28 getragen. Diese Belastungszelle, die ein Druckz«zandler sein oder einen solchen enthalten kann, wird von einer (nicht gezeigten) Energiequelle gespeist. Das Signal von dieser Belastungszelle wird dann einem Aufzeichrlungs- oder Anzeigegerät zugeführt. Stattdessen kann das elektrische Signal auch als Warn- oder Kontrollsignal verwendet werden, wie beispielsweise bei der Anwendung zur Qualitätsüberwachung bei der Messung der Viskosität oder Plastizität von Materialien, wie beispielsweise Kunststoff, die durch einen Mixer, Rotor, Extruder oder ähnlichen Apparat hindurchgeführt werden.
  • Belastungszellen wie die Zelle 28 sind mit unterschiedlichen Graden der Druckempfindlichkeit im Handel erhältlich und innerhalb einer Vorrichtung nach der Erfindung leicht ausführbar, Infolgedessen kann die Erfindung für Zwecke der Messung von praktisch in jedem beliebigen Bereich von dynamischen, mechanischen Drehmomenten verwendet werde Um ein deutliches, starkes Signal zu erhalten, das durch Störfaktoren wie Schwingungen, Zahnrad- oder Lagergeräusche nicht beeinträchtigt wird, ist eine mechanische Dämpfungseinrichtung, ein Scii'tiingungsfter oder Stossfänger an der Berührungsstelle 30 zwischen dem Stössel 22 und der Belastungszelle 28 eingeschaltet. Diese mechanische Dämpfungseinrichtung kann im allgemeinen zweckmässig die Gestalt einer flachen Scheibe 26 aus elastomerem Material haben. Dicke und Härte dieses Materials hängt dabei von dem gewünschten Mass der Störfilterung ab.
  • Durch die Verwendung einer solchen mechanischen Dämpfungseinrichtung entfällt das Erfordernis eines elektronischen Geräuschfilters am Ausgang der Belastungszelle 28. Blfolgedessen entsteht keine zeitlicze Verzögerung der endgültigen Messwertangabe dieses Systems.
  • /Ansprüche

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Messen des Drehmoments in einem Getriebe von mindestens drei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern bzw. Verzahnungen, darunter ein Antriebsrad, ein Zwischenrad und ein angetriebenes Rad, g e k e n n z e i c h n e t, durch die Kombination folgender Merkmale: Eine auswechselbare Belastungszelle (28) mit einem Druckwandler, der ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Amplitude von der einwirkenden Kraft abhängt; ein mit dem Zwischenrad (12) koppelbarer Ubertragungsarm der derdie im Betriebszustand auf das Zwischenrad einwirkende Kraft bzw. eine Komponente derselben in einer Richtung senkrecht zu der Ebene, welche die Achsen des Antriebsrades (10) und des Zwischenrades (12) enthält, auf die Belastungszelle (28) überträgt; und eine Dämpfungseinrichtung 26, die sich zwischen der Belastungszelle (28) und dem übertragungsarm (19) befindet.
  2. 2, Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dämpfungseinrichtung (26) eine elastomeres Material enthält.
  3. 3. Verfahren zum Messen des Drehmoments in einem Getriebe, das mindestens drei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder, darunter ein Antriebsrad , ein Zwischenrad und ein angetriebenes Rad enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit dem Zwischenrad (12) gekoppelt wird und dass die im Betriebszustand auf dieses wirkende Kraft oder Kraftkomponente in Richtung senkrecht zu der Ebene, welche die Achsen des Antriebsrades (10) und des Zwischenrades (12) enthält, mittels des Ubertragungsarms (19) auf die Belastwlgszelle (28) übertragen wird.
DE19752530602 1975-07-09 1975-07-09 Vorrichtung zum messen eines drehmoments Withdrawn DE2530602A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752530602 DE2530602A1 (de) 1975-07-09 1975-07-09 Vorrichtung zum messen eines drehmoments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752530602 DE2530602A1 (de) 1975-07-09 1975-07-09 Vorrichtung zum messen eines drehmoments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2530602A1 true DE2530602A1 (de) 1977-01-27

Family

ID=5951049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752530602 Withdrawn DE2530602A1 (de) 1975-07-09 1975-07-09 Vorrichtung zum messen eines drehmoments

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2530602A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0061821A1 (de) * 1981-03-27 1982-10-06 General Signal Corporation Vorrichtung zum Fernmessen eines Drehmoments
EP0474121A2 (de) * 1990-09-04 1992-03-11 Applikations- Und Technikzentrum Für Energieverfahrens-, Umwelt-, Und Strömungstechnik Vorrichtung zur Messung eines Massestroms
US5509314A (en) * 1992-04-02 1996-04-23 Heidelberger Druckmaschinen Ag Torque-measuring arrangement in a gear drive for transmitting a rotary movement
DE19530524A1 (de) * 1995-08-19 1997-03-13 Peter Haake Vorrichtung zur Messung von Wellendrehmomenten
DE10206352A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-28 Claas Selbstfahr Erntemasch Vorrichtung zur Ermittlung des momentanen Drehmomentes in einem Antriebsstrang einer landwirtschaftlichen Entemaschine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0061821A1 (de) * 1981-03-27 1982-10-06 General Signal Corporation Vorrichtung zum Fernmessen eines Drehmoments
EP0474121A2 (de) * 1990-09-04 1992-03-11 Applikations- Und Technikzentrum Für Energieverfahrens-, Umwelt-, Und Strömungstechnik Vorrichtung zur Messung eines Massestroms
EP0474121A3 (en) * 1990-09-04 1992-03-25 Atz Energie Umwelt Stroemungstechnik Mass flow measuring device
US5509314A (en) * 1992-04-02 1996-04-23 Heidelberger Druckmaschinen Ag Torque-measuring arrangement in a gear drive for transmitting a rotary movement
DE19530524A1 (de) * 1995-08-19 1997-03-13 Peter Haake Vorrichtung zur Messung von Wellendrehmomenten
DE10206352A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-28 Claas Selbstfahr Erntemasch Vorrichtung zur Ermittlung des momentanen Drehmomentes in einem Antriebsstrang einer landwirtschaftlichen Entemaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2559987C2 (de) Vorrichtung zum Ermitteln der Steifigkeit eines Bauteils und Schaltung zum Bestimmen eines Gradienten
DE3143014C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeug-Übersetzungsgetriebes für Prüfzwecke
DE2723527A1 (de) Vorrichtung zur ermittlung der daempfung von radaufhaengungen fuer kraftfahrzeuge
DE2645902B2 (de) Einrichtung zur Reib- und VerschleißprUfung von Werkstoffproben
DE2530602A1 (de) Vorrichtung zum messen eines drehmoments
DE2460036C2 (de) Trägheitswalzenprüfstand
DE19704605C1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder zur Demonstration der auf die Profilelemente eines Fahrzeugrads wirkenden Kräfte
DE2653864C3 (de) Verfahren zur Bestimmung des Endpunktes eines Prozesses sowie Meßeinrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens
DE2031792A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Verlust bzw Dampfungs winkeis von Kautschuk oder Kunststoffen
DE2550402A1 (de) Elektronisches transmissions- dynamometer
DE19704606C2 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Demonstration des Abrollverhaltens eines Fahrzeugreifens
DE1911250C3 (de) Rotationsviskosimeter
DE2811809C2 (de) Meßumformer zum Messen von Verdrehwinkeln zwischen zwei Meßstellen eines ein Drehmoment übertragenden Maschinenelementes
EP0496969B1 (de) Messvorrichtung zur Messung von Kräften und Momenten in einer Gelenkanordnung
DE2326582C2 (de) Drehmomentmeßvorrichtung in einem Zahnräderuntersetzungsgetriebe
DE1473466B2 (de) Verfahren und vorrichtung zur leistungs und drehmomenten messung von kraftfahrzeugen
DE19959995A1 (de) Drehmoment-Messvorrichtung als statisch/dynamischer Drehmoment-Messsimulator
DE19641228A1 (de) Vorrichtung zur Drehmomentmessung
DE1082434B (de) Messgeraet zur Bestimmung rheologischer Eigenschaften fliessender Substanzen
DE1473531C3 (de) Einrichtung zur Messung der rheologischen Eigenschaften elastomerer Stoffe
DE845271C (de) Mechanischer Leistungsmesser
DE2356350C3 (de) Viskosimeter
DE3104092A1 (de) Drehmomentmesseinrichtung
DE384427C (de) Abnuetzungspruefmaschine
DE1498565A1 (de) Rotationsviskosimeter

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee