DE2719712A1

DE2719712A1 - Drehmoment-aufnehmer

Info

Publication number: DE2719712A1
Application number: DE19772719712
Authority: DE
Inventors: Horst Henning Dr Ing Winter
Original assignee: Winter horst Henning dr-Ing
Current assignee: Winter horst Henning dr-Ing
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1977-05-03
Publication date: 1978-11-09

Description

Drehmoment - Aufnehmer
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von Drehmomenten, insbesondere für Anwendungsfälle, bei denen das Drehmoment sehr klein ist, aber ansonsten relativ große Axialkräfte und Biegemomente wirken.
Ein Maschinenelement verformt sich unter Torsion infolge des aufgebrachten Drehmomentes. Die Verformung ist umso größer, je größer das Drehmoment ist. Man kann die Deformation messen (z.B. mit Wegaufnehmern, Dehnungsmeßstreifen) und daraus das anliegende Drehmoment ermitteln. Wenn jedoch außer dem Drehmoment auch noch andere Belastungen auftreten, so rufen diese zusätzliche Verformungen hervor, die ebenfalls in die Messung eingehen. Ein Drehmoment-Aufnehmer muß so gebaut sein, daß es möglich ist, das Drehmoment unabhängig von anderweitigen Belastungen zu messen. Ein bekanntes derartiges Meßsystem ist der Torsionstab oder das auf Torsion Y hstete Rohr.
Ein Drehmoment-Aufnehmer muß festigkeitsmäßig so ausgelegt sein, daß er außer dem zu messenden Drehmoment auch zusätzlichen Belastungen wie Biegemomenten, Zug- und Druckkräften standhält.
Der Aufnehmer muß deshalb oft steifer ausgelegt werden als es für die Drehmoment-Messung allein erwünscht wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Drehmoment-Aufnehmer zu bauen, der Biegemomenten standhält, die um das vielfache größer sind als die zu messenden Drehmomente. Da in vielen Fällen die zu messenden Drehmomente absolut gesehen sehr klein sind, muß der Drehmoment-Aufnehmer reibungsfrei gelagert und zentriert sein. Um den Aufnehmer auch in Gegenwart von aggressiven Dämpfen und Flüssigkeiten einsetzen zu können, soll der Drehmoment-Aufnehmer in einem Gehäuse abgeschlossen sein und trotzdem noch kleine äußere Drehmomente messen können.
Außerdem soll der Aufnehmer gegen mechanische Überisstung geschützt sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Drehmoment-Aufnehmer durch radial angeordnete Blattfedern gehalten und zentriert wird. Die Blattfedern sind dabei so angeordnet, daß sie mit ihrer Schmalseite in Achsrichtung zeigen. Die Blattfedern sind an ihren Enden, also innen und außen am Drehmoment-Aufnehmer, gehalten. Die innere Einspannung der Blattfedern befindet sich dabei nicht im Zentrum des Aufnehmers, sondern in einem kleinen Abstand außerhalb des Zentrums, um so einen hinreichend großen Hebelarm zur Aufnahme eines etwaigen Biegemomentes zu haben.
Das System ist relativ nachgiebig gegenüber Verdrehung und relativ steif gegenüber Biegung, Zug und Druck. Die Messung des Drehmoments erfolgt über die Messung des Verdrehwinkels des Aufnehmers.
Für besondere Anwendungen muß der Drehmoment-Aufnehmer gegen mechanische Uberlastung und gegen Eindringen von aggressiven Gasen und Flüssigkeiten geschützt werden. Zum Schutz gegen mechanische Überlastung dienen Anschläge, die die Auslenkung des Drehmoment-Aufnehmers begrenzen. Zum Schutz gegen Gase und Flüssigkeiten wird der Drehmoment-Aufnehmer dicht in ein Gehäuse gebettet, wobei fest mit dem Drehmoment-Aufnehmer verbundene Füße dicht, aber reibungsfrei beweglich durch das Gehäuse hindurchgeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt: Der Drehmoment-Aufnehmer besteht aus zwei Ringen 1 und 2, die über radial angeorElete Blattfedern 3 verbunden sind. Der Au-Benring 1 ist an der Grundplatte 4 befestigt, und der Innenring 2 bildet zusammen mit zwei Füßen 5 und der außerhalb des Gehäuses liegenden Platte 6 ein verdrehbares System. Bei Belastung der Platte 6 mit einem Drehmoment dreht sich dieses gesamte System, und die Auslenkung der Blattfedern ist ein Maß für Drehmoment. Gemessen wird die Auslenkung mit Dehnmeßstreifen oder einem Wegaufnehmer (nicht gezeigt). Das System ist relativ weich, d.h. es verdreht sich schon bei Belastungen durch kleine Drehmomente. Gegen Belastung durch Axial- oder Radialkräfte ist das System jedoch sehr steif, da dabei die Blattfedern auf Zug oder ( in Richtung ihres großen Biegewiderstandsmoments) auf Biegung belastet werden. Zur Sicherung gegen Überlastung wird im beweglichen Innenzylinder ein(oder mehrere)Bolzen 7 radial angebracht, der im Außenring als mechanischer Anschlag mit so viel Spiel 8 geführt ist, daß die Drehmomentmessung noch möglich ist. Eine über den Meßbereich hinausgehende Torsionsbelastung oder Belastungen durch zu große Biegemomente oder zu gro-Be Axialkräfte werden von dem Anschlag aufgenommen ohne die Blattfedern zu überdehnen. Der gesamte Aufnehmer befindet sich in einem dicht geschlossenen Gehäuse 4, 9. Die Durchtrittsöffnungen der Füße 5 sind mit Balgen 10 reibungsfrei beweglich abgedichtet. Das Spiel 11 zwischen Durchtrittsöffnung und Füßen 5 ist nur so groß bemessen, wie es für die Auslenkung bei der Drehmomentmessung erforderlich ist. Dadurch ist ein weiter Schutz vor Überlastung geschaffen.
L e e r s ei t e

Claims

Patent ansprüche S Drehmoment-Aufnehmer mit einem zentrisch drehbar gelagerten Meßsystem dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem gleichzeitig durch eine oder mehrere Federn gehalten und reibungsfrei zentriert wird.
2. Drehmoment-Aufnehmer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Federn drei oder mehr radial verlaufende Blattfedern sind, die innen und außen eingespannt sind, wobei der Außenradius der inneren Einspannung mindestens ein Viertel der freien Federlänge ist.
3. Drehmoment-Aufnehmer nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß er durch einen oder mehrere Anschläge gegen mechanische Überlastung gesichert ist.
4. Drehmoment-Aufnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring 1 vorzugsweise fest an einer Grundplatte angebracht ist, und daß der Innenring dann beweglich an den Federn aufgehängt ist.
5. Drehmoment-Aufnehmer nach dem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß er dicht in einem Gehäuse angebracht ist, und daß mindestens ein Fuß, der am beweglichen Teil des Drehmoment-Aufnehmers befestigt ist, dicht mit gewisser Bewegungsfreiheit durch das Gehäuse nach außen geführt wird.
6. Drehmoment-Aufnehmer nach den Ansprüchen 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Fuß bzw. den Füßen durch Manschette(n) erfolgt.
7. Drehmoment-Aufnehmer nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Feder(n) so steif ausgelegt werden, daß der Verdrehwinkel bei Anliegen des maximalen Drehmoments kleiner als 1,5 Grad ist.