DE3708103A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung des drehmomentes - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur messung des drehmomentesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Messung des durch ein drehbares Maschinenelement
hindurchgeleiteten Drehmomentes mittels zweier unter
axialer und/oder radialer Distanz mit diesem Ma
schinenelement verbundener Teile, die sich bei Durch
leitung eines Drehmomentes durch das Maschinenelement
relativ zueinander verdrehen, wobei die in Umfangs
richtung erfolgende Relativdrehung zwischen diesen
beiden Teilen zur Bestimmung des übertragenen Dreh
momentes herangezogen wird.
Bei einem derartigen bekannten Meßverfahren sind auf
dem Maschinenelement, beispielsweise einer Welle zwei
als Impulsgeber fungierende Zahnräder in axialem Ab
stand montiert. Ihr Abstand ist so gewählt, daß es
bei Drehmomentübertragung zu einer meßbaren Relativ
drehung zwischen beiden Rädern aufgrund der Elastizität
der Welle kommt. Dadurch ergibt sich ein zeitlicher Ver
satz der von beiden Rädern erzeugten Impulsfolgen. Aus
ihm kann das übertragene Drehmoment berechnet werden.
Allerdings ist damit nur eine Drehmomentmessung bei
einem sich drehenden Maschinenelement möglich, wohingegen
es in der Praxis häufig wünschenswert ist, auch bei
stillstehenden Maschinenteilen das auf sie einwirkende
Drehmoment zu messen, etwa um eine Maschine erst dann
in Betrieb zu nehmen, wenn das gemessene Drehmoment in
den vorgeschriebenen Grenzen liegt.
Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Meßsystems liegt
darin, daß man eine große axiale Baulänge benötigt. Denn
die beiden Impulsgeber müssen weit voneinander entfernt
sein, damit sich zwischen ihnen eine für Meßzwecke aus
reichende Winkeldifferenz ergibt.
Ein anderes Meßprinzip wird bei den Drehmoment-Meßnaben
verwendet. Dabei muß aber das zu messende Maschinen
element unterbrochen werden, um die Maßnabe einzubauen.
Außerdem muß an beiden Seiten der Meßnabe eine neue
Lagerung für das unterbrochene Maschinenelement vorge
sehen werden. Man benötigte also ebenfalls viel Einbau
raum. Ein nachträglicher Einbau in bestehende Anlagen
ist nicht möglich.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, das Meßsystem der eingangs be
schriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß es
sich durch geringeren Einbauraum und höhere Meßgenauig
keit auszeichnet. Außerdem soll es die Drehmoment
messung auch im Stillstand erlauben. Schließlich soll
es gleichermaßen für Wellen, Naben und Verbindungen
dieser Maschinenelemente geeignet und noch nachträg
lich in bestehende Anlagen einbaubar sein.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Verfahrensmerkmale
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Relativdrehung
zwischen den zur Drehmomentmessung herangezogenen Tei
len in eine verstärkte Axialbewegung übersetzt und
diese Axialbewegung als Maß für das übertragene Dreh
moment gemessen wird.
Die bei Drehmomentübertragung erzeugte Relativbewegung
in Umfangsrichtung wird also in eine Axialbewegung um
gewandelt und bei dieser Umwandlung verstärkt. Hier
durch ergeben sich folgende Vorteile: Eine Axialbe
wegung ist meßtechnisch günstiger als eine Bewegung
in Umfangs- oder Radialrichtung. Denn bei drehendem Ma
schinenelement ist eine Bewegung in Umfangsrichtung
schlecht zu erfassen und eine Bewegung in Radialrich
tung unterliegt dem Fliehkrafteinfluß. Gleichzeitig mit
der Umwandlung kann eine mechanische Verstärkung der
Bewegung erfolgen, wodurch man mit viel geringeren Aus
gangsverformungen auskommt. Dadurch können die Teile,
deren Relativdrehung zur Drehmomentmessung verwendet wird,
wesentlich näher beieinander positioniert
werden als bei dem bisher bekannten Meßsystem und
gleichzeitig ergibt sich ein wesentlich größeres Meß
signal, also eine höhere Meßgenauigkeit. Man kann
mit so geringen Ausgangswerten für die Relativdrehung
arbeiten, daß das erfindungsgemäße System auch für
kurze Wellenstummel und Nabenstücke und sogar für
solche Maschinenelemente geeignet ist, bei denen die
sich relativ zueinander verdrehenden Teile nicht axial,
sondern radial benachbart sind.
Die Verstärkung hat den weiteren Vorteil, daß bei der
Messung der Axialbewegung die Verfälschung des Meßer
gebnisses durch naturgemäß vorhandene Lagerspiele,
elastische Verformungen und Wärmedehnungen herabge
setzt wird, und zwar um so mehr je größer der Ver
stärkungsfaktor ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
verschiedene Konstruktionen vorgeschlagen.
Gemäß einem ersten Vorschlag erfolgt die Übersetzung
der Relativdrehung in eine verstärkte Axialbewegung
durch zumindest einen zwischen den sich relativ zuein
ander verdrehenden Teilen angeordneten, mit ihnen in
Wirkverbindung stehenden und bei Relativdrehung sich
mitdrehenden Drehkörper, der zur Meßwertübersetzung
einen in Umfangsrichtung laufenden Zeiger aufweist,
dessen axiale Auslenkung am Zeigerende meßbar ist. Die
Relativdrehung in Umfangsrichtung wird also zur Er
zeugung eines Zeigerausschlages in Axialrichtung ver
wendet, wobei der Zeigerausschlag in Abhängigkeit von
der Zeigerlänge ein Vielfaches des ursprünglichen
Stellweges in Umfangsrichtung ist.
Für die Ausbildung des Drehkörpers und für das Herbei
führen seiner Wirkverbindung mit den sich drehenden
Teilen des Maschinenelementes bestehen verschiedene
Realisierungsmöglichkeiten. Er kann beispielsweise
als Schneidenkörper ausgebildet sein, der in gegenüber
liegenden Kerben der sich relativ zueinander ver
drehenden Teile angeordnet ist. Statt dessen kann der
Drehkörper aber auch über elastische Gelenke mit den
beiden sich relativ zueinander verdrehenden Teilen ver
bunden sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, ihn
als plane oder abgewinkelte Platte aus Federstahl oder
ähnlichen Werkstoffen auszubilden. Der Zeiger kann als
separates Bauteil oder einstückig mit dem Drehkörper
verbunden sein.
Eine zweite Möglichkeit zur Übersetzung der Relativ
drehung in eine verstärkte Axialbewegung besteht
darin, zwischen den sich relativ zueinander verdrehen
den Teilen mehrere Keile anzuordnen, deren Neigungs
winkel zur Axialrichtung größer als der Haftreibungs
winkel ist und die mit entsprechenden Keilflächen
des einen und/oder des anderen Teiles in Wirkverbin
dung stehen und bei Drehmomentübertragung relativ
zu diesen axial gegen eine Rückstellkraft verschieb
bar sind, wobei die Axialposition der Keile meßbar
ist.
Bei dieser Konstruktion erfolgt also die Bewegungs-
Umwandlung und -übersetzung durch schräge Keilflächen.
Im Sinne einer hohen Meßwertübersetzung wird ihr
Neigungswinkel gegenüber der Axialrichtung so niedrig
wie möglich gewählt. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich,
zwischen korrespondierenden Keilflächen Zwischenlagen
aus reibwertmindernden Werkstoffen vorzusehen.
Damit die Keile mit den sich relativ zueinander ver
drehenden Teilen in Wirkverbindung bleiben, können sie
durch Federn axial gegenüber diesen Teilen verspannt
sein.
Eine dritte Möglichkeit zur Übersetzung der Relativ
drehung in eine verstärkte Axialbewegung arbeitet mit
Kniehebeln, die jeweils mit ihrem einen Ende an dem
einen oder dem anderen der sich relativ zueinander ver
drehenden Teile und an ihrem anderen Ende mit einem ge
samten Stellglied verbunden sind, dessen Axialposition
meßbar sind, wobei die Kniehebel unter einem spitzen
Winkel zur Umfangsrichtung verlaufen und eine Winkel
differenz zwischen den mit dem einen sich drehenden
Teil verbundenen Kniehebeln und den mit dem anderen
sich drehenden Teil verbundenen Kniehebeln besteht.
Hier erfolgt also die Bewegungs-Umwandlung und -über
setzung durch mehrere Hebel, die aufgrund ihrer zur
Umfangsrichtung spitzwinkligen Anordnung aus kleinen
Umfangsbewegungen große Axialbewegungen erzeugen.
Zweckmäßig verlaufen die mit dem einen drehbaren Teil
verbundenen Kniehebel spiegelbildlich zu den mit dem
anderen drehbaren Teil verbundenen Kniehebeln, damit
der Proportionalitätsfaktor zwischen Drehmoment und
Stellglied-Auslenkung unabhängig von der Richtung
des Drehmomentes ist.
Die Kniehebel können einstückig mit den beiden sich
verdrehenden Teilen und dem gemeinsamen Stellglied her
gestellt werden, etwa durch Ausfräsen entsprechend ge
neigter Schlitze aus einem dünnwandigen Zylinder.
Ebenso können aber auch separate Kniehebel verwendet
werden, wobei die Kniehebel in sich elastisch oder starr
sein können. Im zuletzt genannten Fall müssen sie
elastisch mit den relativ zueinander verdrehbaren
Teilen verbunden sein.
Der Kniehebel kann beispielsweise die Form einer mit
dem Stellglied verbundenen Gabel aufweisen, deren
eine Zinke mit dem einen drehbaren und deren andere,
dazu verschränkte Zinke mit dem anderen drehbaren Teil
verbunden ist. Dabei bestehen die Zinken zweckmäßig
aus drucksteifen Plättchen, die über elastische Ge
lenke mit den beiden drehbaren Teilen verbunden sind.
Bei einer vierten, ähnlichen Lösung erfolgt die Über
setzung der Relativdrehung in eine verstärkte Axial
bewegung ebenfalls durch Kniehebel, die unter einem
spitzen Winkel zur Umfangsrichtung verlaufen, die aber
nur an ihrem einen Ende mit dem einen der beiden sich
relativ zueinander verdrehenden Teile, mit ihrem anderen
Ende hingegen mit einem Stellglied verbunden sind,
das seinerseits drehfest, aber axial verschiebbar
mit dem anderen der beiden sich drehenden Teile ver
bunden ist und dessen Axialposition meßbar ist. Die drehfeste,
aber axial verschiebbare Verbindung des anderen der beiden
sich drehenden Teile mit dem Kniehebel erfolgt in einfacher
Weise durch eine Membran.
Für alle genannten Bauformen empfiehlt es sich, daß die Zei
ger bzw. Keile bzw. Stellglieder, deren Axialposition ge
messen werden soll, jeweils an einem gemeinsamen Geberring
befestigt sind. Dadurch ist sichergestellt, daß die Axial
position dieses Geberringes in jeder beliebigen Stellung
des Maschinenelementes berührungslos von außen gemessen
werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Aus
führungsbeispiele; dabei zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Drehmoment-
Meßeinrichtung mit einem Schneidenkörper,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Meßeinrichtung
nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine ähnliche Meß
einrichtung, bei der der Schneidenkörper
durch eine Platte ersetzt ist,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Meßeinrichtung
nach Fig. 3,
Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine Meßeinrichtung
mit Keilen,
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Meßeinrichtung
nach Fig. 5,
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer Meßeinrichtung mit einstückig ange
formten Kniehebeln,
Fig. 8 eine Seitenansicht einer anderen Meßein
richtung mit Kniehebeln,
Fig. 9 eine Draufsicht in Axialrichtung auf ein
Teil dieser Meßeinrichtung,
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 9,
Fig. 11 eine Draufsicht in Axialrichtung auf eine
Drehmomentmeßeinrichtung mit gabelförmigen
Kniehebeln,
Fig. 12 eine radiale Draufsicht auf die Meßein
richtung nach Fig. 11,
Fig. 13 einen Axialschnitt durch den oberen Teil
der Meßeinrichtung nach Fig. 11,
Fig. 14 bis 16 Ansichten entsprechend den Fig. 11 bis 13
jedoch mit einer anderen Meßeinrichtung,
Fig. 17 eine axiale Draufsicht auf eine andere
Meßeinrichtung mit Kniehebeln,
Fig. 18 einen teilweisen Axialschnitt durch die
Meßeinrichtung nach Fig. 14,
Fig. 19 eine axiale Draufsicht auf eine andere Meß
einrichtung mit schrägstehenden Biegehebeln,
Fig. 20 einen Axialschnitt durch die Meßeinrichtung
nach Fig. 19,
Fig. 21 eine Draufsicht wie in Fig. 19, jedoch mit
gelenkig gelagerten Biegehebeln,
Fig. 22 einen Axialschnitt durch die Meßeinrichtung
nach Fig. 21.
In den Fig. 1 bis 10 handelt es sich bei dem Maschinen
element, dessen hindurchgeleitetes Drehmoment gemessen
werden soll, jeweils um eine Welle 1. Sie ist im Gegen
satz zu den bekannten Drehmoment-Meßnaben im Bereich
der Meßeinrichtung nicht unterbrochen, sondern läuft
durch diese hindurch.
Bei den mit dem Maschinenelement verbundenen Teilen,
die sich bei Durchleitung eines Drehmomentes relativ
zueinander verdrehen, handelt es sich um zwei axial
benachbarte Ringe 2 und 3, die drehfest und axial unver
schiebbar auf der Welle 1 festgelegt sind. Diese Fest
legung erfolgt zweckmäßigerweise nahe den abgewandten
Enden der Ringe, etwa durch die eingezeichneten Quer
bolzen 4 und 5, damit die axiale Baulänge der beiden
Ringe soweit wie möglich zur Erzeugung einer möglichst
großen Relativdrehung zwischen diesen Ringen ausge
nützt wird, wenn durch die Welle 1 ein Drehmoment
hindurchgeleitet wird.
An ihren einander zugewandten Stirnseiten weisen die
Ringe mehrere über den Umfang verteilte, einander
jeweils axial gegenüberstehende Kerben 2 a und 3 a auf.
Zwischen diesen gegenüberstehenden Kerben ist jeweils
ein sich radial erstreckender Schneidenkörper 6 ge
lagert, wie dies aus der Detailzeichnung oberhalb
von Fig. 1 deutlich wird. Die bei Drehmomentübertragung
durch die Welle 1 ausgelöste Relativdrehung zwischen
den Ringen 2 und 3 führt somit zur Verdrehung der
Schneidenkörper 6 um eine radial zur Welle 1 verlaufen
de Achse. Aus dieser Verdrehung wird eine gravierend
verstärkte Axialbewegung abgeleitet, in dem jeder
Schneidenkörper außerhalb der Kerben 2 a und 3 a einen
in Umfangsrichtung laufenden Zeiger 7 trägt. Dieser
Zeiger ist in Fig. 2 gut erkennbar.
Zweckmäßig läuft der Zeiger 7 von dem Schneidenkörper 6
ausgehend nicht nur in einer, sondern in beiden Umfangs
richtungen, und zwar mit der jeweils gleichen Zeiger
länge. Dann addiert sich zu der Zeigerauslenkung am
einen Ende eine gleichgroße Zeigerauslenkung am anderen
Ende und das aufgrund der Zeigerlänge an sich schon
erheblich verstärkte Meßsignal wird nochmals verdoppelt.
Die Zeigerenden sind durch radial zur Welle 1 verlaufende
Zylinder 7 a ballig ausgebildet und liegen mit diesen
Enden spielfrei zwischen zwei sich beidseits axial an
schließenden Geberringen 8 und 9. Diese Geberringe
sind axial verschiebbar auf den Ringen 2 und 3 gela
gert und werden durch jeweils außen angreifende Druck
federn 10 und 11 in Anlage mit den Zylindern 7 a der
Zeiger 7 gehalten.
Auf diese Weise führt die Durchleitung eines Drehmo
mentes durch die Welle 1 zu einem axial Auseinander
fahren der beiden Geberringe 8 und 9, wobei die von
den Geberringen zurückgelegte Weglänge direkt pro
portional im Drehmoment ist.
Die Axialposition der Geberringe 8 und 9 wird in an sich
bekannter Weise abgefühlt, insbesondere berührungslos,
etwa durch einen außen angeordneten, stationären Induktions
ring. Aus der in ihm erzeugten Spannung wird schließlich
in bekannter Weise, etwa mittels einer elektronischen
Recheneinheit das gesuchte Drehmoment berechnet.
Damit Wärmedehnungen der Welle 1 zu keiner Verfälschung
des Meßergebnisses führen, empfiehlt es sich grundsätzlich,
die Axialposition der Geberringe nicht absolut, sondern in
Relation zu solchen Bezugsflächen zu messen, die der
gleichen Wärmedehnung unterliegen. Solche Bezugsflächen sind
insbesondere die radial verlaufenden Stirnflächen der sich
relativ zueinander verdrehenden Teile 2 und 3.
Wie man sich leicht vorstellen kann, erzeugt die im
µ-Bereich oder im 1/100-mm-Bereich liegende Torsion
der Welle 1 eine zigfach vergrößerte Axialverschiebung
der Geberringe 8 und 9. Die Befestigungspunkte der
Teile 2 und 3 auf der Welle können also axial wesent
lich näher als bisher zusammengerückt werden und zu
sätzlich ergibt sich noch ein wesentlich stärkeres
Meßsignal, das eine genauere Messung selbst geringer
Drehmomente erlaubt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen im Prinzip ähnlichen
Aufbau. Funktionsmäßig einander entsprechende Teile
sind daher mit den gleichen Bezugszeichen wie in
den vorherigen Fig. versehen. Anstelle der Schneiden
körper 6 sind hier jedoch kleine elastische Platten
16 an den Ringen 2 und 3 montiert. Die Platten 16
sind jeweils mit ihrem einen Ende am Ring 2, mit
ihrem anderen Ende am Ring 3 befestigt und über
brücken den Zwischenraum zwischen beiden Ringen.
Zweckmäßig sind sie so eingebaut, daß sie genau
axial verlaufen, wenn die Welle 1 drehmomentfrei
ist.
An ihrem Mittelbereich ist ein senkrecht abstehen
der, sich etwa in Umfangsrichtung erstreckender Zeiger
17 angeordnet. Er erstreckt sich im Gegensatz zum vor
herigen Ausführungsbeispiel nur in der einen Umfangs
richtung und wirkt daher auch nur mit einem Geberring
19 zusammen. Dieser Geberring braucht keine Führung
auf den Teilen 2 oder 3. Er kann allein durch seine
Befestigung an den Enden der Zeiger 17 gehalten werden.
Selbstverständlich braucht die Platte 17 nicht plan
verlaufen. Sie kann ebensogut abgewinkelt sein. Wesent
lich ist nur, daß sie hinreichend elastisch ist, um
die Relativdrehungen zwischen den Ringen 2 und 3 mit
machen zu können. Insbesondere kann die Platte 16
teilweise starr sein und nur am Übergang zu den be
festigungsstellen mit den Ringen 2 und 3 jeweils einen
flexiblen Zwischenabschnitt aufweisen.
Ebenso bestehen auch für die Verbindung der Platte
16 mit den beiden Ringen 2 und 3 zahlreiche konstruktive
Varianten. Die Verschraubung in Radialrichtung hat
sich jedoch gegenüber einer von den Stirnseiten aus
gehenden Axialverschraubung als günstiger erwiesen,
weil dabei die Schraubverbindung einer geringeren
Belastung ausgesetzt ist. Zu diesem Zweck weisen die
einander zugewandten Stirnseiten der Ringe 2 und 3
Ausfräsungen 2 b und 3 b auf, wobei diese Ausfräsungen
jeweils die Axial- und Radialrichtung verlaufende
Anlageflächen für die Platten 16 aufweisen.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, anstelle der Platten
16 einen Hebel zu verwenden, dessen Enden derart ge
lenkig an den Ringen 2 und 3 festgelegt sind, daß diese
Enden bei Relativdrehung zwischen den Ringen um radiale
Achsen verschwenken. In diesem Fall ist der Hebel
durchgehend starr auszuführen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Meßeinrichtung, bei der
die Ringe 2 und 3 über Keilflächen miteinander in
Wirkverbindung stehen.
Hierzu weist der Ring 2 einen radial vorstehenden
Bund 2 c auf, in dem mehrere in Umfangsrichtung ver
teilte Ausnehmungen 2 d vorgesehen sind. In diese Aus
nehmungen ragen einerseits axial Vorsprünge 3 d eines
entsprechenden Bundes 3 c des Ringes 3, andererseits
axial vorstehende Keile 29 a eines Geberringes 29.
Die Keile 29 a stehen über Keilflächen mit dem radialen
Bund 2 c in Wirkverbindung, die mit einem flachen An
stellwinkel gegenüber der Wellenachse verlaufen.
Dadurch bewirkt eine Relativdrehung zwischen den
Ringen 2 und 3 in Pfeilrichtung ein axiales Heraus
schieben des drehfest, aber axial nachgiebig am Teil
3 geführten Geberringes 29, bis die zunehmende Rück
stellkraft der Feder 25 im Gleichgewicht steht mit
der vom Drehmoment verursachten axialen Verschiebe
kraft.
Soll die Meßeinrichtung in beiden Drehrichtungen wirk
sam sein, so braucht lediglich die der schrägstehenden
Keilfläche gegenüberliegende Berührfläche zwischen dem
Teil 29 a und dem Vorsprung 3 d spiegelbildlich geneigt
zu sein.
In beiden Fällen empfiehlt es sich, zwischen den Gleit
flächen eine in der Zeichnung nicht dargestellte
Zwischenlage aus reibwertminderndem Werkstoff vorzu
sehen. Dadurch kann mit flachem Anstellwinkel an den
Gleitflächen gearbeitet werden, woraus sich eine hohe
Verstärkung bei der Umsetzung der Umfangsbewegung
in die Axialverschiebung des Geberringes 29 ergibt.
Fig. 7 zeigt eine Bauform, bei der die beiden Ringe
2 und 3 durch eine Reihe von Kniehebeln 35 a und 35 b
einstückig mit einem gemeinsamen Geberring 39 ver
bunden sind. Dabei bilden die Ringe 2 und 3, die
Kniehebel 35 a und 35 b und der Geberring 39 einen
Zylinder, in den durch zahlreiche schraubenförmige
Ausfräsungen eine Reihe nebeneinander angeordneter
Kniehebel erzeugt worden ist. Die Kniehebel 35 a und
35 b verlaufen spiegelbildlich zueinander und unter
einem möglichst flachen Anstellwinkel gegenüber
der Umfangsrichtung damit Relativdrehungen zwischen
den Ringen 2 und 3 eine starke Axialverschiebung
des Geberringes 39 bewirken.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine vom prinzipiellen
Aufbau her ähnliche Konstruktion. Dabei liegen aber
Kniehebel als separate Bauteile vor. Sie bestehen aus
Federstäben 45 a und 45 b und sind zweckmäßig einteilig
ausgeführt. Während der Federstab 45 a an seinem einen
Ende mit dem Ring 2 und an seinem anderen Ende mit
dem Geberring 49 verbunden ist, ist der andere Feder
stab 45 b an seinem einen Ende mit dem Ring 3, an
seinem anderen Ende mit dem Geberring verbunden. Da
beide Federstäbe bevorzugt zu einem einzigen Element
kombiniert sind, können sie in der Mitte dieses
Elementes gemeinsam mit dem Geberring 49 verbunden
werden.
Die Federstäbe sind jeweils an sich radial erstreckenden
Stirnflächen der Ringe 2 und 3 und des Geberringes
49 montiert, wobei der eine Ring, im Ausführungs
beispiel der Ring 2 axiale Vorsprünge aufweist, die
so bemessen sind, daß die mit den Ringen 2 und 3 ver
bundenen Enden der Federstäbe in einer gemeinsamen
Ebene senkrecht zur Wellenachse liegen. Von dieser
Ebene ausgehend verlaufen die Federstäbe unter einem
flachen Anstellwinkel zum Geberring 49, damit dieser
eine möglichst große Axialverschiebung bezogen auf
das durch die Welle 1 hindurchgeleitete Drehmoment
durchführt.
Aufgrund der Eigenelastizität der Federstäbe brauchen
sie an ihren Enden nicht gelenkig mit den jeweiligen
Anschlußteilen verbunden werden, sondern können fest
verschraubt werden. Durch entsprechende Querschnitts
bemessung ist lediglich sicherzustellen, daß sie
sich nicht willkürlich und unregelmäßig verbiegen,
sondern präzise Schwenkbewegungen ausführen. Dies
läßt sich dadurch herbeiführen, daß sie nahe ihrer
Anschlußenden einen definierten Biegebereich aufweisen,
während das Mittelstück durch entsprechende Profilierung
biegesteif gehalten wird.
Auch hier liegt es selbstverständlich im Rahmen der
Erfindung, die Federstäbe nicht an den einander zuge
wandten Stirnseiten des Ringes 2 und 3 anzuordnen,
sondern sie an ihren Enden abzuwinkeln und etwa wie
in Fig. 4 dargestellt zu montieren.
Auch brauchen die Federstäbe in der Draufsicht nicht
gradlinig zu verlaufen, sondern können abgewinkelt sein,
insbesondere damit die Befestigungspunkte am Geber
ring 49 (vergl. Fig. 9) weiter nach außen zu liegen
kommen.
Im Gegensatz zu den vorangegangenen Fig. zeigen die
Fig. 13 bis 15 die erfindungsgemäße Meßeinrichtung
an einem nabenförmigen Maschinenelement, wobei die
sich relativ zueinander verdrehenden Teile nicht
axial, sondern radial benachbart angeordnet sind.
In den Fig. 11 bis 13 ist das Maschinenelement, an dem
die Meßeinrichtung eingebaut ist, eine Riemenscheibe
50. Sie weist in ihrem Mittelbereich zahlreiche in
Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Axialbohrungen 51
auf. Durch diese Querschnittsschwächung kommt es bei
der Drehmomentübertragung zu einer elastischen Ver
lagerung in Umfangsrichtung zwischen den radial inner
halb und den radial außerhalb der Bohrungen 51 liegen
den Umfangsbereichen der Riemenscheibe. Diese Relativ
drehung wird zur Bestimmung des durchgeleiteten Dreh
momentes herangezogen. Die vorgenannten, sich bei
Drehmomentübertragung relativ zueinander verdrehenden
Teile werden hier also durch den inneren Umfangs
bereich 52 bzw. den äußeren Umfangsbereich 53 der
Riemenscheibe gebildet.
An diesen Umfangsbereichen sind stirnseits - im Falle
des inneren Umfangsbereiches 52 unter Zwischenschaltung
eines Ringes 52 a - mehrere in Umfangsrichtung ver
teilte gabelförmige Kniehebel 55 montiert. Die Knie
hebel laufen in der Draufsicht ähnlich wie im voran
gegangenen Ausführungsbeispiel in Tangentialrichtung.
Dasjenige Ende des Kniehebels, bei dem die Gabel
zinken 55 a und 55 b zusammenlaufen, ist an einem Geber
ring 59 festgelegt, während das Ende der einen Gabel
zinke 55 a an dem mit dem inneren Umfangsbereich 52
verbundenen Ring 52 a, das Ende der anderen Gabel
zinke 55 b hingegen an dem äußeren Umfangsbereich
53 festgelegt ist.
Wesentlich ist nun, daß die Gabelzinken in eingebautem
Zustand gegeneinander verschränkt sein müssen. Diese
Verschränkung ist in Fig. 12 erkennbar. Die Befestigungs
punkte der Gabelzinken an den sich relativ zueinander
verdrehenden Teilen 52 a und 53 müssen also in Axial
richtung etwas gegeneinander versetzt sein, sollten
aber aus Symmetriegründen in einer gemeinsamen Radial
ebene liegen. Der andere Befestigungspunkt am Geber
ring 59 liegt aus Symmetriegründen in einer Mittel
ebene zwischen den beiden genannten Radialebenen. Da
durch ist der Proportionalitätsfaktor zwischen Dreh
moment und Axialverschiebung des Geberringes 59 unab
hängig von der Richtung des Drehmomentes.
Die Zinken 55 a und 55 b des gabelförmigen Kniehebels
laufen spiegelbildlich unter einem sehr flachen An
stellwinkel relativ zur Umfangsrichtung, damit Relativ
drehungen zwischen den Teilen 52 a und 53 eine möglichst
große Axialverschiebung des Geberringes 59 bewirken.
Die Kniehebel sind im Ausführungsbeispiel aus Feder
stahl hergestellt und in ihrem Mittelbereich durch
eine Profilierung ausgesteift. Dadurch ist wie im vor
angegangenen Ausführungsbeispiel eine unkontrollierte
Verbiegung vermieden. Vielmehr werden definierte Ab
winkelungsbereiche zwischen der Profilierung und den
Befestigungspunkten des Kniehebels geschaffen, in
denen sich die Zinken des Kniehebels elastisch ab
winkeln können.
Selbstverständlich könnte statt dessen auch mit durch
gehend steifen Kniehebeln gearbeitet werden, wenn sie
an den Enden gelenkig an den Teilen 52 a und 53 ange
ordnet werden.
Die Fig. 14 bis 16 zeigen eine ähnliche Bauform wie in
den Fig. 11 bis 13 dargestellt. Im Gegensatz zu der
vorbeschriebenen Bauform wird hier ein relativ massiver
Kniehebel 155 verwendet. Er kann durch Ausfräsung eines
Vollmaterials hergestellt werden und ist dadurch wesent
lich steifer als der vorbeschriebene Kniehebel 55. Man
erhält dadurch eine höhere Eigenfrequenz des elastischen
Systems Kniehebel und Geberring. Dadurch wird die Gefahr,
daß die Anzeigegenauigkeit des Geberringes durch Schwingungen
verfälscht wird, wesentlich verringert.
Wie man insbesondere in Fig. 15 sieht, besteht der gabel
förmige Kniehebel 155 aus zwei parallel verlaufenden
Zinken 155 a und 155 b, die mit den beiden sich relativ
zueinander verdrehenden Teilen 52 und 53 verbunden sind.
Da hier im Gegensatz zur vorbeschriebenen Bauform die
Anlenkpunkte der beiden Gabelzinken axial miteinander
fluchten, ist das Innere der beiden sich relativ zuein
ander verdrehenden Teile 52 über einen Winkelring 52 a
nach außen gezogen bis etwa auf den Radius des äußeren
Teiles 53. So kann der Kniehebel 155 mit seinen Zinken an
einander zugewandten Planseiten 52 b und 53 montiert
werden. Das andere Ende, also das Kopfstück ist wie bei
der vorbeschriebenen Bauform an dem Geberring 59 montiert
und verschiebt diesen je nach dem zwischen den Teilen
52 und 53 sich einstellenden Drehwinkel und Drehrichtung
mehr oder weniger stark in der einen oder anderen Axial
richtung.
Da die beschriebene Verdrehung zwischen den Teilen 52
und 53 auch zu einer Verschränkung der Anlenkpunkte der
Gabelzinken 155 a und 155 b führt, kann zweckmäßig einer
der beiden Zinken über ein in Radialrichtung nachgiebiges
Gelenk an dem Teil 52 b oder 53 befestigt sein.
Des weiteren kann es zur Schwingungsdämpfung zweckmäßig
sein, die Kniehebel mit Dämpfungsmaterial zu kombinieren
oder den Zwischenraum zwischen dem Stellglied 59 und
seinem Nachbarring (hier der Winkelring 52 b) mit elasti
schen oder plastischen Massen zu füllen. Dies gilt gleicher
maßen auch für die anderen Ausführungsvarianten der Er
findung.
In den Fig. 17 und 18 ist die Meßeinrichtung an
ein Zahnrad 60 angebaut. Auch hier ist durch zahl
reiche in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Axial
bohrungen 61 die Elastizität des Zahnrades in Um
fangsrichtung so erhöht, daß es bei Drehmomentüber
tragung zwischen dem innen liegenden Umfangsbereich
62 und dem außen liegenden Umfangsbereich 63 zu einer
gewissen Relativdrehung kommt. Diese Umfangsbereiche
fungieren also wieder als die vorgenannten, sich
relativ zueinander verdrehenden Teile, von denen die
Messung des Drehmomentes abgeleitet wird.
Um die Relativdrehung in eine verstärkte Axialbewegung
zu übersetzen, werden mehrere Kniehebel 65 verwendet,
die wieder symmetrisch über den Umfang verteilt sind,
die jedoch im Gegensatz zu den beiden vorangegangenen
Ausführungsbeispielen nicht zweiarmig, sondern einarmig
sind.
Wie die Zeichnung zeigt, ist das eine, in Fig. 17 das
rechte Ende des Kniehebels am äußeren Umfangsbereich
63 und das andere Ende des Kniehebels an einem mit dem
inneren Umfangsbereich 62 verbundenen Ring 62 a fest
gelegt. Die Festlegung erfolgt jeweils an den Stirn
flächen des Umfangsbereiches 63 bzw. des Ringes 62 a,
wobei diese Stirnflächen in Axialrichtung etwas ver
setzt sind, damit der Kniehebel 65 unter dem gewünschten
flachen Anstellwinkel relativ zur Umfangsrichtung ver
läuft.
Wesentlich ist nun, daß der Ring 62 a nur drehfest,
aber axial verschiebbar mit dem inneren Umfangsbereich
62 verbunden ist. Dies geschieht mittels einer radial
verlaufenden Membranscheibe 66, die innen am Umfangs
bereich 62, außen an dem Ring 62 a befestigt ist. Auf
diese Weise wird der Ring 62 a je nach Drehmomentrichtung
in der einen oder in der anderen Axialrichtung ver
schoben und fungiert selbst als Geberring.
Der in Fig. 17 dargestellte Kniehebel besteht aus einem
Federstahlband 65 a, das im Mittelbereich und an den
beiden Anschlußenden verstärkt ist. Dadurch wird die
elastische Abwinkelung des Kniehebels auf die genau
definierten, unverstärkten Zwischenbereiche beschränkt.
Schließlich zeigt Fig. 18 noch die Verwendung eines
Referenzringes 67. Er ist am inneren Umfangsbereich
62 festgelegt und fluchtet, wenn kein Drehmoment über
tragen wird, mit dem Ring 62 a. Die Verwendung eines
derartigen Referenzringes, der sinngemäß auch bei
den vorangegangenen Ausführungsbeispielen eingebaut
werden kann, empfiehlt sich dann, wenn das zu messende Maschinenteil
starken Temperatureinflüssen und damit einhergehenden
Verlagerungen in Axialrichtung ausgesetzt ist. Diese
axialen Verlagerungen, die sich zwangsläufig auch auf
die Axialposition des Geberringes auswirken, würden
das Meßergebnis verfälschen. Diese Verfälschung wird
ausgeschlossen, in dem die Axialposition des Geberringes
nicht absolut, sondern relativ zu dem Referenzring ge
messen wird. Hierzu können an sich bekannte elektronische
Meßeinrichtungen verwendet werden.
Die Fig. 19 und 20 zeigen eine Meßeinrichtung bei einer
Bauform ähnlich wie in den Fig. 17 und 18. Auch hier
ist die Nabe durch geeignete Formgebung, beispielsweise
durch Speichen 64 in axialer Richtung sehr steif, in
Umfangsrichtung aber drehelastisch ausgebildet, so daß
es bei Drehmomentbeaufschlagung zu einer Relativdrehung
zwischen dem inneren Umfangsbereich 62 und dem äußeren
Umfangsbereich 63 kommt.
Wie aus der unteren Hälfte von Fig. 20 hervorgeht, wird
die Relativdrehung des äußeren Umfangsbereiches 63 über
mehrere tangential verlaufende Zuglaschen 70 auf einen
koaxial angeordneten Stellring 71 übertragen.
Innerhalb des Stell- oder Geberringes 71 befindet sich ein
mit dem inneren Umfangsbereich 62 unverrückbar verbundener
Ring 67, der als Referenzring fungieren kann. Um nun die
Verdrehung des Geberringes 71 relativ zum Referenzring 67
in eine Axialverschiebung des Geberringes umzuwandeln, sind
diese beiden Ringe durch mehrere Biegehebel 72 miteinander
verbunden. Wesentlich dabei ist, daß diese Biegehebel 72
nicht genau innerhalb einer Radialebene liegen, sondern
schräg unter einem Anstellwinkel α, wie Propellerflügel
eingebaut sind. Dadurch bewirken sie, daß bei Relativ
drehungen zwischen den Ringen 62 und 71 dem letztge
nannten eine Axialverschiebung aufgezwungen wird. Je nach
Wahl des Winkels α läßt sich eine merkliche Vergrößerung
des Axialweges gegenüber der ursprünglichen Verdrehung in
Umfangsrichtung herbeiführen. Die Axialverschiebung des
Geberringes 71 kann wiederum über geeignete berührungslose
Wegmeßeinrichtungen abgegriffen werden.
Die Zuglaschen 70 und die Biegehebel 72 sind als massive
Zug- oder Druckstäbe ausgebildet und an ihren Enden jeweils
über Gelenke schwenkbar an den genannten Anschlußteilen
gelagert.
Die notwendige Verspannung zwischen den beweglichen Teilen
der Meßeinrichtung erfolgt durch mehrere über den Umfang
verteilte Druckfedern 73, die axial zwischen dem Nabenteil 60
und dem Geberring 71 verspannt sind.
Damit die Einrichtung für links- und rechtsdrehende Momente
geeignet ist, können die Zuglaschen 70 vorgespannt sein,
das heißt, daß der Geberring 71 bereits beim Drehmoment = 0
eine definierte Auslenkung hat, was der Null-Stellung des
Systems entspricht.
Die Fig. 21 und 22 zeigen eine Meßeinrichtung, bei der
die Umwandlung der Relativdrehung in eine verstärkte
Axialverschiebung nach dem gleichen Prinzip wie in Fig. 19
und 20 erfolgt. Im Gegensatz dazu sind hier die beiden sich
relativ zueinander verdrehenden Teile aber nicht radial,
sondern axial benachbart. Es handelt sich dabei um Ringe 102
und 103, die axial nebeneinander auf der Welle 1 angeordnet
sind. Ihre starre Verbindung mit der Welle erfolgt jeweils
über ein Paar konischer Klemmringe 102 a und 103 a, die durch
äußere Flanschringe 104 und 105 axial übereinandergeschoben
werden und so die radiale Verspannung zwischen den Teilen
102, 103 mit der Welle 1 herbeiführen.
Ähnlich wie in Fig. 19 und 20 wird auch hier die Relativ
drehung des einen Teiles, nämlich des Teiles 103 über
zahlreiche über den Umfang angeordnete, etwa tangential
verlaufende Zuglaschen 70 auf den Geberring 71 übertragen.
Und der Geberring 71 ist seinerseits, wie vorher beschrieben,
über mehrere radial verlaufende Biegehebel 72′ mit dem
anderen der beiden sich relativ zueinander verdrehenden
Teile, nämlich dem Teil 102 drehfest, aber axial verschieb
bar verbunden. Die Biegehebel 72′ sind wiederum propeller
artig unter einem Anstellwinkel α eingebaut, so daß es
bei Relativdrehungen zwischen den Ringen 102 und 103 zu
einer Axialverschiebung des Geberringes 71 kommt.
Der Geberring 71 und das Teil 102 sind so angeordnet, daß
ihre radial verlaufenden Stirnflächen an der einen Seite
miteinander fluchten. Dadurch kann das Teil 102 als
Referenzring für die Messung der Axialverschiebung des
Geberringes 71 verwendet werden.
Während die Zuglaschen 70 und die Biegehebel 72 in Fig. 19
und 20 als massive Zug- oder Druckstäbe ausgebildet sind,
handelt es sich hier um Zuglaschen 70′ und Biegehebel 72′
aus Federstahl. Sie können dadurch die auftretenden Ver
formungen bei der Axialverschiebung des Geberringes 71
elastisch aufnehmen und können an ihren Enden unmittelbar
fest an ihren jeweiligen Anschlußteilen montiert werden.
Die in Fig. 19 und 20 gezeigten Gelenke sind hier also
nicht notwendig.
Zusammenfassend zeichnen sich alle Ausführungsbeispiele
dadurch aus, daß die Meßeinrichtung ohne Unterbrechung des
Drehmoment-Stranges montiert werden kann, daß sie bei
kompaktem Aufbau ein wesentlich höheres Meßsignal als bisher
erzeugt und daß dieses Meßsignal auch bei stehendem, nicht
rotierendem Maschinenelement und sogar unabhängig von
dessen Winkellage berührungslos abgenommen werden kann.
Einzelmerkmale einzelner Ausführungsbeispiele können mit
Merkmalen anderer Beispiele kombiniert oder ausgetauscht
werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen
wird.
Claims (30)
1. Verfahren zur Messung des durch ein drehbares
Maschinenelement hindurchgeleiteten Drehmomentes
mittels zweier unter axialer und/oder radialer Distanz
mit diesem Maschinenelement verbundener Teile, die
sich bei Durchleitung eines Drehmomentes durch das
Maschinenelement relativ zueinander verdrehen, wobei
die in Umfangsrichtung erfolgende Relativdrehung
zwischen diesen beiden Teilen zur Bestimmung des
übertragenen Drehmomentes herangezogen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Relativdrehung in eine verstärkte Axialbe
wegung übersetzt und diese Axialbewegung als Maß
für das übertragene Drehmoment gemessen wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Über
setzung der Relativdrehung in eine verstärkte Axialbe
wegung durch zumindest einen zwischen den sich
relativ zueinander verdrehenden Teilen (2, 3) ange
ordneten, mit ihnen in Wirkverbindung stehenden und
bei Relativdrehung sich mitdrehenden Drehkörper (6,
16) erfolgt, der zur Meßwertübersetzung einen sich in Umfangs
richtung erstreckenden Zeiger (7, 17) aufweist, des
sen axiale Auslenkung am Zeigerende meßbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehkörper als in gegenüberliegenden Kerben
(2 a, 3 a) der sich relativ zueinander verdrehenden
Teile (2, 3) eingesetzter Schneidenkörper (6) aus
gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehkörper (16) über elastische Gelenke mit
den beiden sich relativ zueinander verdrehenden Teile
(2, 3) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehkörper (16) mitsamt seinen Gelenken als
plane oder abgewinkelte Platte aus Federstahl oder
ähnlichem Werkstoff ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (6, 16) ein
stückig mit seinem Zeiger (7, 17) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung
der Relativdrehung in eine verstärkte Axialbewegung
durch zwischen den sich relativ zueinander verdrehenden
Teilen (2, 3) angeordnete Keile (29 a) erfolgt, deren
Neigungswinkel zur Axialrichtung größer als der Haft
reibungswinkel ist und die mit entsprechenden Keil
flächen des einen und/oder des anderen Teiles (2, 3)
in Wirkverbindung stehen und bei Drehmomentübertragung
relativ zu diesen axial gegen eine Rückstellkraft ver
schiebbar sind, wobei die Axialposition der Keile (29 a)
meßbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen korrespondierenden Keilflächen Zwischen
lagen aus reibwertmindernden Werkstoffen angeordnet
sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Keile (29 a) durch Federn (25) axial
gegenüber zumindest dem einen (3) der sich relativ
zueinander verdrehenden Teile (2, 3) verspannt sind.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Über
setzung der Relativdrehung in eine verstärkte Axial
bewegung durch mit den beiden sich relativ zueinander
verdrehenden Teilen (2, 3) verbundene Kniehebel (35 a,
35 b; 45 a, 45 b; 55 a, 55 b) erfolgt, die jeweils an ihrem
einen Ende mit dem einen bzw. anderen der sich relativ
zueinander verdrehenden Teile (2, 3) und an ihrem
anderen Ende mit einem gemeinsamen Stellglied (39, 49, 59)
verbunden sind, dessen Axialposition meßbar ist, wobei
die Kniehebel (35 a, 35 b; 45 a, 45 b; 55 a, 55 b) unter
einem spitzen Winkel zur Umfangsrichtung verlaufen
und zwischen den mit dem einen sich drehenden Teil
(2) verbundenen Kniehebeln (35 a, 45 a, 55 a) und den
mit dem anderen sich drehenden Teil (3) verbundenen
Kniehebeln (35 b, 45 b, 55 b) eine Winkeldifferenz be
steht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mit dem einen drehbaren Teil (2)
verbundenen Kniehebel (35 a, 45 a, 55 a) spiegelbild
lich zu den mit dem anderen drehbaren Teil (3) ver
bundenen Kniehebeln (35 b, 45 b, 55 b) verlaufen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kniehebel (35 a, 35 b) ein
stückig mit den beiden sich verdrehenden Teilen
(2, 3) und dem gemeinsamen Stellglied (39) herge
stellt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
kennzeichnet, daß jeder Kniehebel durch eine mit
dem Stellglied (59) verbundene Gabel (55) gebildet
ist, deren eine Zinke (55 a) mit dem einen drehbaren
Teil (52) und deren andere, dazu verschränkter Zinke
(55 b) mit dem anderen drehbaren Teil (53) verbunden
ist.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung
der Relativdrehung in eine verstärkte Axialbewegung durch
Kniehebel (155) in Form von Gabeln erfolgt, deren beide
Zinken (155 a, 155 b) parallel laufen und mit dem einen bzw.
dem anderen der beiden sich relativ zueinander verdrehenden
Teile (52, 53) verbunden sind, während der Kopf der Gabel
jeweils mit einem gemeinsamen Stellglied (59) verbunden ist,
dessen Axialposition meßbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gabelzinken (155 a, 155 b) in Axialrichtung der sich
verdrehenden Teile (52, 53) miteinander fluchten.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung der
Relativdrehung in eine verstärkte Axialbewegung durch Knie
hebel (65) erfolgt, die unter einem spitzen Winkel zur
Umfangsrichtung verlaufen und nur an ihrem einen Ende mit
dem einen (63) der beiden sich relativ zueinander verdre
henden Teile (62, 63), an ihrem anderen Ende dagegen mit
einem Zwischenglied (62 a) verbunden sind, das seinerseits
drehfest, aber axial verschiebbar mit dem anderen (62) der
beiden sich drehenden Teile verbunden ist und ein Stellglied
trägt oder selbst als Stellglied fungiert und dessen
Axialposition meßbar ist.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung der
Relativdrehung in eine verstärkte Axialbewegung durch Biege
hebel (72) erfolgt, die etwa radial verlaufen, gegenüber
einer Radialebene jedoch einen Anstellwinkel (α ) aufweisen
und nur an ihrem einen Ende mit dem einen (62; 102)
der beiden sich relativ zueinander verdrehenden Teile
an ihrem anderen Ende dagegen mit einem Zwischenglied (71)
verbunden sind, das seinerseits drehfest, aber axial ver
schiebbar mit dem anderen (63; 103) der beiden sich
drehenden Teile verbunden ist und ein Stellglied trägt oder
selbst als Stellglied fungiert und dessen Axialposition
meßbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Zwischenglied eine Membran (66) ist, die
ein ringförmiges Stellglied (62 a) trägt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die drehfeste, aber axial verschiebbare
Verbindung des Zwischengliedes (71) mit dem sich drehenden
Teil (63, 103) durch mehrere, etwa tangential laufende
Gelenkhebel (70) oder Metallbänder (70′) erfolgt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kniehebel (35 a, 35 b; 45 a, 45 b; 55 a,
55 b; 65) oder die Biegehebel (72′) aus Federstahl oder
ähnlichen Werkstoffen bestehen.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kniehebel (45 a, 45 b; 55 a, 55 b; 65)
oder die Biegehebel (72′) aus drucksteifen Metallblättchen
bestehen und ihre Verbindung mit den drehbaren Teilen (2, 3;
52, 53; 62, 63, 102) und mit dem Stellglied (49, 59, 62 a, 71)
über elastische Gelenke erfolgt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kniehebel (155) oder die Biege
hebel (72) als starre Hebel ausgebildet sind, die über Ge
lenke mit einem oder beiden drehbaren Teilen und dem Stell
glied verbunden sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kniehebel (155) durch Ausfräsen eines
Metallblockes hergestellt sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kniehebel mit Dämpfungsmaterial
kombiniert sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zeiger (7, 17) bzw. die Keile (29 a)
mit einem gemeinsamen, axial beweglichen Geberring (8, 9;
19; 29) in Wirkverbindung stehen, dessen Axialposition meßbar
ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stellglieder (39, 49, 59, 62 a) als
axial beweglicher Geberring ausgebildet sind, dessen
Axialposition meßbar ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenraum zwischen dem Stellglied (39, 49, 59,
62 a, 71) und einem seiner axial unverschiebbaren Nachbar
teile mit Dämpfungsmaterial gefüllt ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Geberring (62 a, 71) mit einem axial un
verschiebbar an der Welle (1) montierten Referenzring (67)
korrespondiert und das die Axialposition des Geberringes (62 a,
71) relativ zum Referenzring (67) meßbar ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,
daß der Referenzring (67) mit einem der beiden sich relativ
zueinander verdrehenden Teile (62) verbunden ist oder mit
einem dieser Teile (102) identisch ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Referenzring (67) an demjenigen Teil (62)
der beiden sich relativ zueinander verdrehenden Teile (62, 63)
angeordnet ist, mit dem der Geberring (62 a) drehfest, aber
axial verschiebbar verbunden ist.
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DE3708103C2 (de) | 1989-07-13 |
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