DE2826285A1

DE2826285A1 - Hydrostatisches drehmomentmessgeraet fuer drehende wellen

Info

Publication number: DE2826285A1
Application number: DE19782826285
Authority: DE
Inventors: Ivan Jaroslav Dipl In Cyphelly
Original assignee: Cyphelly ivan Jaroslav dipl-Ing
Current assignee: Moog GAT GmbH
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-15
Publication date: 1978-12-21
Also published as: FR2395498B1; CH619299A5; DE2826285C2; FR2395498A1; US4176548A

Description

Γ R ^r' Q

B es c h reibung

Hydrostatisches Drehmomentmessgerät für sich drehende Wellen

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Drehmomentinessgerät für sich drehende Wellen, mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, von welchen die eine mit einem Drehflügelkolben und die andere mit einem Zylinder, in welchem der Drehflügelkolben angeordnet ist, fest verbunden ist, wobei durch den Drehflügelkolben im Zylinder Druckkammern ausgebildet sind, denen ein Druckmedium zugeführt ist, und wobei der Zylinder mit Nocken zur Bildung von selbstabgleichenden Drosselspalten mit dem Drehflügelkolben versehen ist, derart, dass die im Gleichgewicht mit dem ausgeübten Drehmoment stehende Druckkraft des Druckmediums ein Mass für die Grosse des Drehmoments bildet.

Bei einem solchen Drehmomentmessgerät wird durch die selbstabgleichenden Drosselstellen der eingespeiste Druckmediumstrom, insbesondere Oelstrom, auf e'inen Messdruck gebracht, der dem ausgeübten Drehmoment proportional ist.

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Bekannte hydrostatische Drehmomentmessgeräte der genannten Art besitzen einen Vielkammerdrehkolben, der durch die Verdrehung von Ein- und Ausgangswelle bewegt wird und proportional zum Verdrehwinkel· Ventilöffnungen in der Seitenwand schliesst bzw. freigibt, derart, dass sich in den entsprechenden Kolbenkammern eine Druckkraft aufbaut, die mit dem angelegten Drehmoment im Gleichgewicht steht.

Die Herstellung eines reibfreien Drehkolbens bietet jedoch einige Schwierigkeiten, müssen doch auf zwei Durchmessern sehr enge Passungen mit perfekter Konzentrizität gewährleistet werden. Ausserdem ergibt die lokale Drosselung eine grosse Elastizität zwischen An- und Abtriebswelle und einen Winkelsprung bei Ausfall des hydraulischen Messstromes; beide Phänomene können zur Zerstörung der Messeinrichtung oder der Anlage führen.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein hydrostatisches Drehmomentmessgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Herstellung bloss einer einzigen Durchmesserpassung erfordert und trotzdem eine grosse Steifigkeit ohne Winkelsprung bei einem Ausfall des Messstromes, d.h. des Druckmediums, aufweist.

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Erfindungsgemäss ist das hydrostatische Drehmomentmessgerät dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselflächen der Nocken des Zylinders gleichzeitig Anschläge in beiden Drehrichtungen für den Drehflügelkolben sind und innere Begrenzungsflächen der Druckkammern im Zylinder bilden.

Bei diesem Drehmomentmessgerät üben die Seitenwände und Zylinderwände nur noch eine grobe Ventilfunktion zur Zuordnung der Druckkammern zur Drehmomentrichtung aus.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Achse des Drehmomentmessgerätes ,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II' der Fig. 1.

Von einer Eingangswelle 1 des Drehmomentmessgerätes wird auf eine Ausgangswelle 2 ein Drehmoment übertragen, dessen Wert aufgrund der nachfolgenden Erläuterungen an einem Manometer 3 abgelesen werden kann, das den Druck eines von einer Pumpe 4 in das Gerät geförderten üruckmediümstromes, z.B. eines OeI-stromes, misst.

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Die Eingangswelle 1 ist mit einem Flansch 5 versehen, der die eine Seitenwand eines Zylinders bildet, welcher zudem eine Zylinderhülse 6 und einen Deckel 8 umfasst. Diese Zylinderteile sind durch Schrauben 9 zusammengehalten. Im Innern des Zylinders sind in die Zylinderwand 6' diametral zwei Nocken 7 eingelassen und durch Schrauben 10 festgehalten. Im Zylinder 5, 6, 8 ist ein Drehkolben 11 mit einem zweiarmigen Flügel angeordnet, welcher mit der Ausgangswelle 2 fest verbunden ist bzw. mit dieser einstückig ausgebildet ist. Der Drehflügelkolben 11, die Nocken 7, die Zylinderwand 6, der Flansch 5 und der Deckel 8 bilden demnach im Innern des Zylinders zwei Druckkammerpaare a,a' und b,b'.

Der als hydraulischer Messstrom dienende Druckmediumstrom gelangt von der Pumpe 4 über eine zwischen einem Gehäuse 12 und der Eingangswelle 1 angeordnete Durchführung 13 in eine Längsbohrung 14 der Welle 1. Die Längsbohrung 14 verzweigt sich im Flansch 5 in zwei Bohrungen 15 und 15', die in der Zylinderhülse 6 zu je einem Drei-Wege-Zuordnungsventil 16 bzw. 16' führen. Die Drei-Wege-Zuordnungsventile 16, 16' umfassen je eine Oeffnung 17 bzw. 17' der Bohrung 15 bzw. 15' in der Zylinderwand sowie zwei in Unifangsrichtung versetzte Oeffnungen 17a und 17b bzw, 17a' und 17b' in den Stirnflächen der beiden Arme des Drehflügelkolbens 11. Jeder Oeffnung 17a, 17b, 17a', 17b' des Drehflügelkolbens 11 ist eine

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Querbohrung zugeordnet, die in eine der Druckkammern a,a', b;b' mündet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel steht demnach die Oeffnung 17a mit der Druckkammer a, die Oeffnung 17b mit der Druckkammer b, die Oeffnung 17a¹ mit der Druckkammer a¹ und die Oeffnung 17b¹ mit der Druckkammer b' in Verbindung. Je nach der durch die als Anschläge wirkenden Nocken 7 in Drehrichtung begrenzten Relativlage des Drehflügelkolbens zum Zylinder 5, 6, 8 wird das Druckmedium von der Pumpe 4 über die Durchführung 13, die Bohrungen 14, 15, 15' und die Zuordnungsventile 16, 16' entweder dem Druckkammerpaar a, a' oder dem Druckkammerpaar b, b^r zugeleitet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, befinden sich zwischen den Stirnflächen der Nocken 7 und den gegenüberliegenden Flächen des Drehflügelkolbens Verengungen oder Drosselspalte 18a, 18b, 18a' und 18b', welche die Druckmediumausgänge der Kammern a, b, a', b' in Rückführbohrungen 19 bilden. Die Rückführbohrungen 19 münden in einen Auffangraum 20, der zwischen dem Gehäuse 12 und der Eingangswelle 1 liegt. Mit dem Auffangraum 20 steht ein äusserer Nippel 21 in Verbindung, an welchen eine Leitung zur Ableitung des Druckmediums in einen nicht dargestellten Vorratstank anschliessbar ist.

Zur Lagerung der sich drehenden Eingangswelle 1 mit dem Zylinder 5, 6, 8 im feststehenden Gehäuse 12 sind zwei Kugel-

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lager 22 und 23 angeordnet. Die Ausgangswelle 2 mit dem Drehflügelkolben 11 ist im Deckel 8 und im Flansch 5 des Zylinders mittels Nadellagern 24 und 25 gelagert. Zur Abdichtung sind Lippendichtungen 26, 27 und 28 vorgesehen. Als Hochdruckdurchführung für das Druckmedium zwischen dem Gehäuse 12 und der Eingangswelle 1 wird mit Vorteil eine Einrichtung verwendet, wie sie in den schweizerischen Pateritschriften 522Ί53 und 526Ό61', in der deutschen Patentschrift 2'043'844, in der französischen Patentschrift 2' 065 '362 und der USA-Patentschrift 3'685'842 beschrieben ist.

Entsprechend dem jeweils von der Eingangswelle 1 auf die Ausgangswelle 2 übertragenen Drehmoment wird das Druckmedium an den Kammerausgängen in den Drosselspalten 18a, 18a¹ bzw. · 18b, 18b¹ gedrosselt und in den Vorratstank zurückgeleitet. Somit entsteht im Raum, der sich" von dem jeweils mit dem Druckmedium beaufschlagten Druckkammerpaar a, a' bzw. b, b' bis zur Pumpe 4 erstreckt, ein Druck, der ein Mass für das vom Drehmomentmessgerät übertragene Drehmoment ist und am Manometer 3 abgelesen werden kann.

Da jede Drosselstelle 18a, 18a', 18b, 18b' auf die ganze Flügelbreite des Drehflügelkolbens" 11 verteilt ist., genügt schon eine kleine Verschiebung des Drehkolbenflügels 11 gegenüber dem Zylinder 5, 6, 8, um eine grosse Druckänderung

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zu bewirken, d.h. die Steifigkeit des Systems ist sehr hoch. Die genaue Positionierung der Drosselflächen an den Kanten der Zylindernocken 7 gegenüber den Gegenflächen am Drehflügelkolben 11 ergibt sich aus der Anschlagfunktion derselben: Wird der Drehmomentmesser ohne Druckmedium unter Drehmoment gesetzt, drücken die harten Flächen des Drehflügelkolbens 11 die weichen Ecken der Zylindernocken 7 derart ein, dass eine perfekte Ausrichtung der Drosselstelle entsteht.

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Claims

Patentansprüche

1.) Hydrostatisches Drehmomentmessgerät für sich drehende Wellen, mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, von welchen die eine mit einem Drehflügelkolben und die andere mit einem Zylinder, in welchem der Drehflügelkolben angeordnet ist, fest verbunden ist, wobei durch den Drehflügelkolben im Zylinder Druckkammern ausgebildet sind, denen ein Druckmedium zugeführt ist, und wobei der Zylinder mit Nocken zur Bildung von selbstabgleichenden Drosselspalten mit dem Drehflügelkolben versehen ist, derart, dass die im Gleichgewicht mit dem ausgeübten Drehmoment stehende Druckkraft des Druckmediums ein Mass für die Grosse des Drehmoments bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselflächen der Nocken (7) des Zylinders (5,6,8) gleichzeitig Anschläge in beiden Drehrichtungen für den Drehflügelkolben (11) sind und innere Begrenzungsflächen der Druckkammern (a,a',b,b') im Zylinder (5,6,8) bilden.

2. Drehmomentmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehflügelkolben (11) zweiarmig ist und dass zwei von der Zylinderwand (6') radial ausgehende Nocken (7) dia-

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ORIGINAL INSPECTED

metral angeordnet sind, derart, dass die Arme des Drehflü-.gelkolbens (11), die Nocken (7) und die Zylinderwand (6') zwei Kammerpaare (a,a';b,b') begrenzen.

3. Drehmomentniessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Drehflügelkolben (11) und dem Zylinder (5,6,8) mindestens ein Drei-Wege-Zuordnungsventil angeordnet ist, das jeweils eines der beiden Druckkammerpaare (a,a';b,b') mit dem Druckmedium speist und das durch die Relativbewegung zwischen dem Drehflügelkolben (11) und dem Zylinder bei einer Umkehr des Drehmoments vom einen Druckkammerpaar auf das andere geschaltet wird.

4. Drehmomentmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Drei-Wege-Zuordnungsventil (16,16') in einem gemeinsamen Flächenbereich der Zylinderwand (16') und der Stirnfläche jedes Arms des Drehflügelkolbens (11) ausgebildet ist und eine mit einer Zuleitungsbohrung (15;15') für das Druckmedium verbundene Oeffnung (17;17') in der Zylinderwand (6¹) sowie zwei Oeffnungen (17a,17a¹;17b,17b') in der Stirnfläche des Arms des Drehflügelkolbens (11) umfasst, die über je eine zugeordnete Bohrung in die eine Kammer des einen bzw. des andern Druckkammerpaares (a,a';b,b') münden und die je in einer von zwei Relativdrehlagen des Drehflügelkolbens (11) mit der Oeffnung (17,17') in der Zylinderwand (6¹) korrespondieren.

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