DE2919946A1 - Optische drehmoment-messeinrichtung - Google Patents
Optische drehmoment-messeinrichtungInfo
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/12—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving photoelectric means
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Description
R. 5481
17.4.1979 Lr/Sm
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Erfassung des'
auf einen definierten Längen-Abschnitt einer Welle einwirkenden Drehmoments j insbesondere zur Steuerung eines automatischen
Getriebes für ein Kraftfahrzeug.
Unter Maximallast tordiert die Abtriebswelle eines Kraftfahrzeug-Getriebes
über eine Länge von etwa 10 cm um einen Drehwinkel von etwa 1 . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Meßeinrichtung zu schaffen, mit welcher derart kleine Torsionswinkel an einem drehenden Teil mit optischen Mitteln
gemessen werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Kennzeichen des Hauptanspruchs
angegebenen Maßnahmen vorgesehen.
..Ii
030048/0176
- /- Ψ- R. 5U81
Lr/Sm
In der axialen Durchsicht durch beide Scheiben entsteht jeweils ein Schnittpunkt für jeweils ein zu den beiden Scheiben
gehörendes Linienpaar. Dieser Schnittpunkt kann durch gegenseitige Einstellung der beiden Scheiben so gelegt werden, daß
er beim Drehmoment Null auf einem Radius rl liegt, welcher der Drehachse benachbart ist. Mit zunehmender Verdrehung der
Scheiben gegeneinander wandert dieser Schnittpunkt dann von dem inneren Radius rl bis zum äußersten Radius r2, an welchem
die Striche des Strichrasters endigen. Man erhält demgemäß bereits
bei Bruchteilen eines Verdrehwinkels von 1° eine hohe Auflösung und kann demgemäß aus dem jeweiligen Schnittpunkt
eines zu den beiden Scheiben gehörenden Linienpaares den zugehörigen Radius ablesen und daraus auf das mit dem Verdrehwinkel
in linearem Zusammenhang stehende Drehmoment schließen.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsbexspielen, welche in der Zeichnung
dargestellt sind.
Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, eine optische Meßeinrichtung, dient zur Erfassung des auf einen definierten
Abschnitt von der Länge e einer Welle 1 einwirkenden Drehmomentes Md und ist zur Steuerung eines nicht dargestellten
automatischen Getriebe eines Kraftfahrzeugs bestimmt, bei welchem in einen niedrigeren Gang des Getriebes geschaltet
werden soll, wenn das Drehmoment einen vorgegebenen Höchstwert erreicht.
Zur Messung des Drehmoments wird die über die Meßlänge e der Welle 1 auftretende Verdrehung der Welle 1 gemessen, die in
dem skizzierten Ausführungsbeispiel bei einer Länge e von 10 cm einen Torsionswinkel von + 1 erreichen kann. Um derart kleine
Verdrehwinkel zuverlässig messen zu können, ist auf der Welle eine erste Meßscheibe 2 befestigt und in unmittelbarer axialer
Nachbarschaft eine zweite Meßscheibe 3 angeordnet, welche über
../3 030048/0176
ORIGINAL INSPECTED
S" R. 5U8I
Lr/Sm
ein zur Welle 1 gleichachsiges Rohr 4 mit einem stirnseitigen
Plansch 5 in der der Meßlänge e entsprechenden Entfernung von der ersten Meßscheibe auf der Welle 1 drehfest befestigt ist.
Die beiden Meßscheiben 2 und 3 bestehen aus transparentem Werkstoff, beispielsweise aus Polystyrol und tragen an ihren
beiden, einander zugekehrten Scheiben Stirnflächen je ein radiales Strichraster der in Figur 2 vergrößert wiedergegebenen
Art. Diese radialen Strichraster bestehen aus einer Vielzahl von beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach
Figur 2 jeweils um einen Zentriwinkel von beispielsweise 10° versetzten Rasterlinien, welche in Figur 2 für die erste der
beiden Meßscheiben mit ausgezogenen Linien dargestellt und ir.it 11, 12, 13 bis 18 bezeichnet sind. Bei der ersten Meßscheibe
gehen alle Rasterlinien durch die in Figur 2 bei A angedeutete Drehachse der Welle 1 und der ersten Meßscheibe 2.
Die zur zweiten Meßscheibe 3 gehörenden Rasterlinien sind in
Figur 2 durch unterbrochene Striche versinnbildlicht, in Wirklichkeit
jedoch kontinuierlich durchgehend von einem kleineren Radius rl bis zu nahe an den Rand der Scheibe geführter. Radius
r2 durchgezogen. In Figur 2 sind die zu der zweiten Meßscheibe gehörenden Rasterlinien mit 21 bis 28 bezeichnet. Wie aus
dieser Darstellung deutlich hervorgeht, sind die Rasterlinien
21 bis 28 zu den mit der gleichen Endziffer bezeichneten Rasterlinien 11 bis l8 der ersten Meßscheibe um einen Winkel
cc derart so geneigt, daß sie gleichsinnig an der Achse A im
Abstand rO vorbeiweisen.
Bei der in Figur 2 wiedergegebenen Anordnung sind die beiden Meßscheiben so zueinander eingestellt, daß die Schnittpunkte
S, 'die sich bei achsparalleler Durchsicht durch die Meßscheiben ergeben, auf einem mittleren Radius r = r. + r~ zu liegen
2 kommen, wenn die Welle 1 keinem Drehmoment Md ausgesetzt ist. Wenn jedoch an dem rechten Wellenendabschnitt ein in
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-/^(r>- R. 5U81
Lr/Sm
Achsrichtung gesehen rechtsdrehendes Moment Md auftritt, tordiert die Welle 1 mit dem Ergebnis, daß die zweite Meßscheibe
3 gegenüber der ersten Meßscheibe 2 im Uhrzeigersinne gedreht wird. Dies hat zur Folge, daß die Schnittpunkte S
zwischen den Rasterlinien beider Scheiben umsoweiter gegen den Rand wandern, je größer der Torsionswinkel und demgemäß
das sich auf den Wellenabschnitt mit der Länge e auswirkende Drehmoment Md ist. Wenn die Drehrichtung des wirksamen Drehmomentes
Md sich umkehrt, was beim Schiebebetrieb des Kraftfahrzeugs auftreten kann, wandern die Schnittpunkte S umsoweiter
gegen die Achse A, je größer dieses Bremsmoment wird.
Beim ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Scheiben 2 und
3 in genügend geringem axialem Abstand voneinander angeordnet, um bei der axialen Durchsicht das Auftreten von Parallaxen-Fehlern
zu vermeiden, jedoch die Meßlänge e voll ausnützen zu können.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 sind in den Strahlengang
zwischen einer Lichtquelle 4, welche auf die zweite Meßscheibe 3 gerichtet ist, und der ersten Meßscheibe 2 sowie zwei
lichtempfindlichen Zellen 5 und 6 gebündelte Glasfasern 7 vorgesehen.
Diese Lichtleiter erlauben die Zu- und Ableitung des Lichtes zu den elektrischen Bauelementen 5 und 6 so, daß diese
am jeweils günstigsten Ort angeordnet werden können.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung besteht darin, daß die im Bereich r ^r ^r- entstehenden Schnittpunkte
S ein torsionsabhängiges Hell-Dunkelmuster erzeugen,
welches auch bei rotierender Torsionswelle 1 mittels feststehender, optischer Geber abgetastet werden kann. Gleichzeitig
erlaubt die st-richförmige Rasterung die zur Getriebesteuerung
ebenfalls notwendigen Messung der Drehzahl der Welle mittels optischer, nicht näher dargestellter Sensoren.
030048/0176
ORIGINAL INSPECTED
Lr/Sm
Das optoelektronische Abtastsystem kann auch aus einer linienförmigen,
radial im Bereich zwischen rl und r2 angeordneten Lichtquelle und einem in gleicher Weise angeordneten, ebenfalls
linienförmigen Lichtempfänger bestehen. Diese beiden Elemente
besitzen eine endliche Breite, die hinsichtlich der Strichzahl optimiert werden kann.
Zur Verwendung als Lichtquelle 4 nach Figur k kommen Glühfäden,
LED-Leuchtbänder, beleuchtete Spalte usw. in Betracht. Als Empfänger können vorteilhaft linienförmige Fotodioden verwendet
werden.
Bei der Anordnung nach Figur 4 sind zwei Fotozellen 5 und 6 vorgesehen, mit welchen das durch die beiden Scheiben 2 und 3
hindurchgetretene Licht in radialer Richtung halbiert wird. Für die Auswertung kann dann das Verhältnis der von den Fotozellen
5 und 6 erzeugten Halbströme 1.,/I2 verwendet werden.
Eine andere Auswertemöglichkeit besteht darin, daß mittels einer Nachführeinrichtung oder Einzelauswertung der Lichtfasern
die Lage des Helligkeitsmaximums bzw. Helligkeitsminimums ermittelt wird.
Der besondere' Vorteil der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung besteht
darin, daß berührungsfrei eine genaue Messung auch sehr kleiner Torsionswinkel an einer rotierenden Welle möglich
ist, wobei gleichzeitig die Momentandrehzahl gemessen werden kann.
030048/0176
Claims (6)
17.4.1979 Lr/Sm
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Ansprüche
.j Optische Meßeinrichtung zur Erfassung des auf einen definierten
Abschnitt einer Welle einwirkenden Drehmoments, insbesondere zur Steuerung eines automatischen Getriebes für ein
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des Wellenabschnittes (e) je eine von zwei quer von der Welle
(1) abstehenden Scheiben (2, 3) angeordnet ist, die mit einem radialen, jeweils gleiche ümfangswinkel aufweisenden Strichraster
versehen sind, wobei die Rasterlinien (11 bis 18 und
21 bis 28) einer der beiden Scheiben jeweils um einen kleinen Winkel (cO von weniger als 15 , vorzugsweise zwischen 3 und
10° am Zentrum (A) der Scheibe vorbeiweisen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Scheiben (2, 3) aus transparentem Werkstoff,
insbesondere aus Polystyrol besteht.
. .12
ORIGINAL INSPECTED
COPY
- 2 - R. 5^81
Lr /Sm
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet3 daß
die Rasterlinien (11 bis 18 und 21 bis 28) mit dunkler Farbe
auf eine der Scheibenflächen aufgetragen sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rasterlinien aus einer undurchsichtigen, auf eine der Scheibenflächen einer Scheibe angebrachten Deckschicht entfernt
oder in der Deckschicht ausgespart sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet,
daß zur parallelaxenfreien Ablesung der Schnittstellen (S) zweier zu je einer der Scheiben (2, 3) gehörigen Rasterlinien
(11 bis 18 und 21 bis 28) zur Achse (A) der Welle (1) parallele Lichtleitfasern (7) zwischen den Scheiben angeordnet
sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen einer Lichtquelle (4) und einer (3) der beiden
Scheiben sowie zwischen der anderen Scheibe (2) und einer lichtempfindlichen Zelle (5, 6) je ein Bündel aus Lichtleitfasern
(7) angeordnet ist.
030048/0176
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792919946 DE2919946A1 (de) | 1979-05-17 | 1979-05-17 | Optische drehmoment-messeinrichtung |
FR8010904A FR2456947A1 (fr) | 1979-05-17 | 1980-05-14 | Dispositif optique de mesure de couple de rotation |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=6070977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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FR (1) | FR2456947A1 (de) |
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DE19932965A1 (de) * | 1999-07-14 | 2001-01-25 | Siemens Ag | Optischer Drehmomentsensor mit MoirE-Musterdetektion und Nullpunktabgleich |
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FR2564586A1 (fr) * | 1984-05-18 | 1985-11-22 | Honda Motor Co Ltd | Appareil optique de detection de couple |
FR2575282A1 (fr) * | 1984-12-20 | 1986-06-27 | Technomesure | Dispositif pour la mesure d'un angle de rotation de faible valeur et application a la mesure du couple de torsion d'un arbre |
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1979
- 1979-05-17 DE DE19792919946 patent/DE2919946A1/de not_active Withdrawn
-
1980
- 1980-05-14 FR FR8010904A patent/FR2456947A1/fr active Granted
- 1980-05-16 GB GB8016229A patent/GB2062257A/en not_active Withdrawn
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Also Published As
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Legal Events
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