DE729993C

DE729993C - Torque meter

Info

Publication number: DE729993C
Application number: DER104053D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Fritz Altmann
Original assignee: Rheinmetall Borsig AG
Current assignee: Rheinmetall AG
Priority date: 1938-12-17
Filing date: 1938-12-17
Publication date: 1943-01-06

Description

Drehmomentmesser Die Erfindung betrifft Drehmomentmesser mit einer als Torsionsstab dienenden Hauptwelle und einer mit -dieser :in gleicher Achse liegenden Nebenwelle.Torque Meter The invention relates to torque meters having a serving as a torsion bar and a main shaft with -this: lying in the same axis Secondary shaft.

Bei derartigen Drehmomentmessern ,ist es bekannt, die tangentialen Ausschläge der belasteten Haupt- oder Antriebwelle gegenüber der gleichachsig darin gelagerten unbelasteten Nebenwelle über eine Winkelhebelanordnung in eine Radialbewegung und diese wiederum durch ein zweites Winkelhebelpaar in eins - Axialbewegung umzusetzen. Die Verdrehung »zwischen der Haupt- und der Nebenwelle wird an dem frei zugänglichen Ende der Hauptwelle als axialer Ausschlag herausgeleitet und auf eine im Achsenmittel angeordnete Schubstange übertragen: Von dieser wird eine Anzeigevorrichtung beeinflußt, die im Ruhezustand die vorliegende Verdrehung der zu messenden "Welle abzulesen .gestattet. Bei unzugänglichen Wellenenden wird die Nebenwelle parallel zur Hauptwelle angeordnet, und durch miteinander kämmende Zahnräder auf beiden Wellen findet dann die Übertragung statt.In such torque meters, it is known to use the tangential Rashes of the loaded main or drive shaft compared to the coaxial one therein Bearing unloaded auxiliary shaft in a radial movement via an angle lever arrangement and this in turn by a second pair of angle levers to convert it into one - axial movement. The rotation »between the main and the secondary shaft is made on the freely accessible The end of the main shaft is passed out as an axial deflection and onto one in the center of the axis Arranged push rod transmitted: A display device is influenced by this, read the existing rotation of the "shaft to be measured" in the idle state .allowed. If the shaft ends are inaccessible, the secondary shaft becomes parallel to the main shaft arranged, and then takes place through meshing gears on both shafts the transfer takes place.

Bekannt sind. ferner auch Drehmomentmesser, die an eine geeignete Welle von verhältnismäßig großer Länge zusätzlich angeschlossen werden können. Ihre Verwendungsmöglichkeit ist zufolge der Abhängigkeit von .dem Vorhandensein einer Welle von bestimmter Länge begrenzt. Weiterhin sind Geräte vorgeschlagen worden, bei denen zur Übertragung der Meßgröße die Nebenweile durch Seilzug oder Kette angetrieben wird. Wegen .der unvermeidlichen Teilungsfehler, der Längung und des Durchhanges - der Kette bzw. des Schlaffwerdens des Seiles können. genaue Messungen nicht durchgeführt %verden.. Überdies sind derartige Geräte ihrem Aufbau nach sperrig, verwickelt und unhandlich. Durch die Zwischenschaltung von Winkelhebeln entstehen beträchtliche Reibungsverluste, welche die Messung beeinträchtigen. Da überdies diese Geräte stets parallel zu einer geeigneten vorhandenen Welle geschaltet werden müssen, ist die einzuspannende erforderliche Meßlänge groß zu wählen, damit überhaupt meßbare Ausschläge erreicht werden, Dieses zwingt zur Verwendung von entsprechend langen Nebenwellen, die ihrerseits wiederum durch die nun entstandenen unerwünschten großen Verdrehungen Meßfehler verursachen.Are known. also torque meters, which are connected to a suitable Shaft of relatively great length can also be connected. Her The possibility of use is according to the dependency on the presence of a Wave limited by a certain length. Devices have also been proposed in which the auxiliary shaft is driven by a cable or chain to transfer the measured variable will. Because of the inevitable pitch errors, the elongation and the sag - the chain or the slack of the rope. exact measurements not carried out % verden .. In addition, such devices are bulky, intricate and unwieldy. The interposition of angle levers creates considerable Frictional losses that affect the measurement. There, moreover these devices are always connected in parallel to a suitable existing wave must, the required measuring length to be clamped must be chosen large, so at all measurable deflections can be achieved, this forces the use of accordingly long side waves, which in turn are caused by the undesirable effects that have now arisen large rotations cause measurement errors.

Der Erfindung liegt,die Aufgabe zugrunde, einen Drehmomentmesser der eingangs angegebenen Art so gedrungen und in -sich abgeschlossen aufzubauen, daß er leiht und an beliebiger Stelle in den Wellenzug eingesetzt werden kann. Die Nebenwelle ist dabei als ein .die Torsionsfeder -umhüllendes kurzes verdrehungssteifes Rohr ausgebildet. Erfindungsgemäß werden dazu die im Vergleich zu einer leer laufenden hohlen Nebenwelle auftretenden Verdrehungen der belasteten Hauptwelle durch die unterschiedliche Winkelstellung von gleichartigen Trieben zweier im Meßabstand auf der Hauptwelle angeordneter Umlaufgetriebe gemessen, die- durch Kupplung gleichartiger Getriebeteile mit Hilfe der Nebenwelle an einem Freigang relativ zueinander gehindert sind. Außerdem sind diese Umlaufgetriebe mit einer das Gehäuse -des Gerätes und die Lagerung der Hauptwelle bildenden Skalentrommel und finit einer auf die Skalentrommel einspielenden Zeigerscheibe verbunden. Letztere bildet für das andere Umlaufgetriebe den Achsträger der gleichen Getriebeteile, wie sie die Skalentrommel trägt.The invention is based on the object of providing a torque meter initially specified type so compact and self-contained that it borrows and can be used anywhere in the wave train. The secondary shaft is here as a short torsion-resistant tube enveloping the torsion spring educated. According to the invention, the compared to an idle hollow secondary shaft twisting of the loaded main shaft caused by the different angular position of similar shoots of two at the measuring distance the main shaft arranged epicyclic gears measured, the same type by coupling Transmission parts prevented from moving freely relative to one another with the aid of the auxiliary shaft are. In addition, these epicyclic gears are equipped with the housing of the device and the bearing of the main shaft forming the scale drum and finite one on the scale drum incoming pointer disk connected. The latter forms for the other epicyclic gear the axle support of the same gear parts as the scale drum carries.

In :der Zeichnung ist der Drehmomentinesser nach der Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.In: the drawing shows the torque meter according to the invention in several embodiments shown schematically.

Es zeigen im Längsschnitt Fig. i einen Drehmomentmesser mit Stirnradumlaufgetrieben, bei denen die Zwischenrä:der mit dem Amzeigeteilen verbunden sind und die Sonnenräder angetrieben werden, Fig. 2 einen Drehmomentmesser mit Stirnradumlaufgetrieben, bei denen die Zahnkränze zu Anzeigeteilen ausgebildet sind und die Zwisehenräder angetrieben werden, Fig. 3 einen Drehmomentmesser mit außenliegenden Stirnradumlaufgetrieben, bei. denen die Zahnkränze angetrieben werden und die Anzeigeteile mit den Zwischenrädern verbunden sind, Fig. 4 einen Drehmomentmesser mit Kegelradumlaufgetrieben, bei denen die Anzeigeteile mit Iden Planetenkegelrädern verbunden sind. und die Sonnenkegelräder angetrieben wenden, Fig. 5 einen Drehmomentmesser mit Kegelradumlaufgetrieben, bei denen die Umlaufräder angetrieben werden und die Anzeigeteile mit feststehenden Kegelrädern verbunden sind.It shows in longitudinal section Fig. I a torque meter with helical epicyclic gears, where the intermediate gears are connected to the display parts and the sun gears are driven, Fig. 2 shows a torque meter with epicyclic spur gears which the ring gears are designed to display parts and driven the idler gears 3 shows a torque meter with external spur gears, at. which the ring gears are driven and the display parts with the intermediate gears are connected, Fig. 4 shows a torque meter with epicyclic bevel gears in which the display parts are connected to Iden planetary bevel gears. and the bevel gears turn driven, Fig. 5 shows a torque meter with bevel gears, at which the planetary gears are driven and the display parts with fixed Bevel gears are connected.

Fig. 6 zeigt in Ansicht. und Längsschnitt ein Übersetzungsgetriebe, das aus einem Zahnsegment, einem darauf abrollenden Ritzel mit Zeiger und einem Zifferblatt besteht.Fig. 6 shows in view. and longitudinal section of a transmission gear, that consists of a tooth segment, a rolling pinion with a pointer and a Dial consists.

Bei dem Drehmomentmesser nach Fig. i sind-in einem festliegenden- Meßabstand auf der Hauptwelle i Stirnradumlaufgetriebe angebracht, die aus den mit der Hauptwelle i fest verbundenen Sonnenrädern 2, 3, den umlaufenden Zwischenrädern 4, 5, 6, 7 und den durch eine leer laufende hohle Nebenwelle Io starr verbundenen Zahnkränzen 8, g bestehen. Die Meßanzeige wird durch eine irgendwie . festgehaltene Trommel i i und eine die Trommel an der Abtriebseite abschl.ießeride Scheibe i2 bewirkt. Die Trommel i i bildet die Lagerung der belasteten Hauptwelle i und der. unbelasteten Nebenwelle Io und steht durch leinenseitig angebrachte Achszapfen 13 mit den Zwischenrädern 4, 5 in Verbindung. Die Trommel i i trägt. außen einen Lappen 14 zu .ihrer Befestigung und hat an der Ablesestelle einen Flansch 14" mit Skaleneinteilung. Die Scheibe 12 trägt einen Zeiger 15 und hat zur Hauptwelle i symmetrisch angeordnete Achszapfen 16, 17 als Lageraehse der Zwischenräder 6, 7.In the torque meter according to Fig. I - in a fixed - Measuring distance on the main shaft i helical planetary gear attached, which consists of the the main shaft i firmly connected sun gears 2, 3, the rotating intermediate gears 4, 5, 6, 7 and rigidly connected by an idle hollow auxiliary shaft Io Toothed rings 8, g exist. The gauge is through a somehow. arrested Drum i i and a bottom disc i2 on the output side of the drum causes. The drum i i forms the bearing of the loaded main shaft i and the. unloaded auxiliary shaft Io and is supported by axle journals 13 on the line side with the intermediate gears 4, 5 in connection. The drum i carries i. a rag on the outside 14 to .your attachment and has a flange 14 "with graduations at the reading point. The disk 12 carries a pointer 15 and is arranged symmetrically to the main shaft i Axle journals 16, 17 as the bearing axle of the intermediate gears 6, 7.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bestehen die Stirnradumlaufgetriebe an den Enden der Hauptwelle 17 ,aus den durch die hohle Nebenwelle 2o starr verbundenen Sonnenrädern 18, I9, den auf den Achszapfenträgern 2i, 22 gelagerten und durch diese mit der Hauptwelle fest verbundenen Zwischenrädern 23, 24, 25, 26 sowie aus den Zahnkränzen 27, 28. Letztere sind mit der Skalentrommel 2g und der Zeigerscheibe 30 innen- und längsseitig fest verbunden. Die Skalentrommel 2g, die einen Befestigungslappen 31 trägt, ist auf der Hauptwelle 17 und auf der Nebenwelle 2o gelagert. . An der Meßstelle :besitzt .die Trommel wie in Fig. i einen Flansch 31" mit Ableseskafa. Die den Zeiger 32 tragende Scheibe 30 ist an. der Abtriebseite auf der Hauptwelle 17 drehbar gelagert. , Bei der Ausführung -in Fig. 3 umfassen die an den Enden der Hauptwelle 33, außerhalb der Trommel 43 sitzenden S.tirnradumlaufgetriebe die durch eine hohle Nebenweile 34 verbundenen Sonnenräder 35, 36, j die auf der Hauptwelle befestigten Zahnkranzscheiben 37, 38 und die Zwischenräder 39, 40, 44 42. An der auf der Nebenwelle 34 drehbar gelagerten Trommel 43, die einen Befestigungslappen 47 trägt, sind außenseitig Achszapfen 45 für die Zwischenräder 39, 40 angebracht. An der abtriebsseitig auf der Nebenwelle 34 drehbar gelagerten Scheibe 44 mit dem Ablesezeiger 48 sind die Achszapfen 46 angebracht, die die Zwischenräder 41, 42 tragen. Die Trommel 43 trägt an der Abtriebseite einen mit Skala versehenen Flansch 48, Bei dem Drehmomenlmesser in Fig. 4 die an der Hauptwelle 49 endseitig angebrachtem Umlaufgetriebe aus Kegelrädern und umfassen die auf .der Hauptwelle befestigten äußeren Kegelräder 5I, 52, die durch eine hohle Nebenwelle So starr. verbundenen inneren Kegelläger 53; 54 und die Zwischenräder 55, 56, 57, 58- Die auf der Haupt- und der Nebenwelle drehbar gelagerte Skalentrommel 59 trägt zu ihrer Befestigung einen Lappen 6i - und - hat .innen-und längsseitig die die Zwischenräder 55, 56 tragenden Achszapfen 6o. Die den Zeiger 62 tragende Scheibe 63 ist über die innenseitigen Achszapfen 64 -mit den Zwischenrädern 57, 58 verbunden und abtriebsseitig auf der Hauptwelle drehbar gelagert. Der Zeiger 62 spielt auf einer an dem Trommelflansch 62Q sitzenden Skala.In the embodiment according to FIG. 2, the epicyclic spur gears at the ends of the main shaft 17 consist of the sun gears 18, I9 rigidly connected by the hollow auxiliary shaft 2o, the intermediate gears 23, which are mounted on the journal carriers 2i, 22 and are firmly connected to the main shaft by them. 24, 25, 26 and from the gear rings 27, 28. The latter are firmly connected to the scale drum 2g and the pointer disk 30 on the inside and along the lengthways. The scale drum 2g, which carries a fastening tab 31, is mounted on the main shaft 17 and on the secondary shaft 2o. . At the measuring point: has .the drum as shown in Figure i a flange 31 "with Ableseskafa The pointer 32 supporting disk 30 is on the output side on the main shaft 17 rotatably mounted, comprise In the embodiment -in Figure 3, the..... At the ends of the main shaft 33, outside the drum 43 seated S.tirnradumlauftrieb the sun gears 35, 36, j the ring gears 37, 38 fixed on the main shaft and the intermediate gears 39, 40, 44 42 connected by a hollow auxiliary shaft 34 The drum 43, which is rotatably mounted on the secondary shaft 34 and carries a fastening tab 47, is fitted on the outside with axle journals 45 for the intermediate gears 39, 40. The axle journals 46, which form the intermediate gears, are attached to the disc 44, which is rotatably mounted on the secondary shaft 34 on the output side and has the reading pointer 48 41, 42. On the output side, the drum 43 has a flange 48 provided with a scale driven from bevel gears and comprise the outer bevel gears 5I, 52, which are attached to the main shaft and which are rigid by a hollow auxiliary shaft So. connected inner taper bearing 53; 54 and the intermediate gears 55, 56, 57, 58- The scale drum 59, which is rotatably mounted on the main and secondary shaft, carries a tab 6i for its fastening - and has the axle journals 6o carrying the intermediate gears 55, 56 on the inside and along the sides. The disk 63 carrying the pointer 62 is connected to the intermediate gears 57, 58 via the inside journal 64 and is rotatably mounted on the main shaft on the output side. The pointer 62 plays on a scale seated on the drum flange 62Q.

Auch :bei der Ausführung in Fig. 5 bestehen die an den Enden der Hauptwelle 65 angebrachten Kegelradumlaufgetrsebe aus den durch Achszapfenträger 75,-76 mit der Hauptwelle fest verbundenen Zwischenrädern 71, 72, 73, 74, den. mit den Anzeigeteilen 77, 78 vereinigten äußeren Kegelrädern 67, 68 und den durch eine hohle Nebenwelle 66 starr verbundenen - inneren Kegelrädern 69, 70. Auf :der Hauptwelle 65 und der Nebenwelle 66 ist -die Skalentrommel 77 drehbar gelagert; diese trägt einen Befestigungslappen 79. Die abtriebsseitige Scheibe 78 trägt einen Zeiger 8o, der auf einer Skala .des Trommelflansches 8o" spielt.Also: in the embodiment in FIG. 5, the bevel gears attached to the ends of the main shaft 65 consist of the intermediate gears 71, 72, 73, 74, the. with the display parts 77, 78 united outer bevel gears 67, 68 and the rigidly connected by a hollow auxiliary shaft 66 - inner bevel gears 69, 70. On: the main shaft 65 and the secondary shaft 66 - the scale drum 77 is rotatably mounted; this carries a fastening tab 79. The drive-side disc 78 carries a pointer 8o, which plays on a scale .des drum flange 8o ".

Das Übersetzungsgetriebe nach Fig. 6 besteht aus einem Zahnsegment 81 und einem darauf abrollenden Ritzel 82, das mit dem Zeiger 83 fest verbunden ist. Der Zeiger 83. spielt auf einer ringscheibenartigen Skala 84.The transmission gear according to FIG. 6 consists of a tooth segment 81 and a pinion 82 rolling on it, which is firmly connected to the pointer 83 is. The pointer 83 plays on a ring-disk-like scale 84.

Die Wirkungsweise des Drehmomentinessers gemäß der Erfindung ist bei sämtlichen Ausführungen folgende: Die durch einen linksseitigen Antrieb in der Hauptwelle verursachte Verdrehung wird von den endseitig angebrachten Stirn- oder Kegelmdumlaufgetrieben so aufgenommen, daß ,die auf der Hauptwelle befestigten Getrieberäder entsprechend dem Umlauf dieser Welle gedreht werden, wobei die durch die hohle Nebenwelle verbundenen Getriebeelemente eine eigenmächtige Relativbewegung der sich zugeordneten Umlaufräderteile nicht zulassen. Die durch die Verdrehung der . Hauptwelle hervorgerufene unterscihliedliche Winkelbewegung kann daher lediglich von den am Umlauf der Hauptwelle nicht beteiligten Zwischenrädern 4,'5, 6, 7 (Fig. i) bzw. Zahnkränzen 27, 28 (Fig. -2) oder. Achszapfenträgern 45, 46 (Fig. 3), 6o, 64 (Fig. 4) bzw. Sonnenrädern 67, 68 (Fig. 5) aufgenommen werden. Infolge ihrer Lagerung übertragen diese Getriebeelemente auf die mit ihnen verbundenen Anzeigeteile so ihre Bewegung, daß durch diese .die Ablesung der Verdrehung von der feststehenden Skala erfolgen 'kann. Die Verbindung der Anzeigeteile mit den entsprechenden gleichartigen Getriebeelementen der beiden Ausgleichgetriebe ist für die. Größe des Verdrehungsausschlages bestimmend.The mode of operation of the torque meter according to the invention is at all versions: The one by a left-hand drive in the main shaft The torsion caused is caused by the face or bevel epicyclic gears attached to the ends added so that the gears mounted on the main shaft accordingly the revolution of this shaft are rotated, the connected by the hollow auxiliary shaft Gear elements an unauthorized relative movement of the assigned epicyclic gear parts not allow. The by twisting the. Main wave caused different Angular movement can therefore only be done by those not involved in the rotation of the main shaft Intermediate gears 4, '5, 6, 7 (Fig. I) or sprockets 27, 28 (Fig. -2) or. Journal carriers 45, 46 (Fig. 3), 6o, 64 (Fig. 4) or sun gears 67, 68 (Fig. 5). As a result of their storage, these transmission elements transfer to those connected to them Display parts so their movement that through this .the reading of the rotation of the fixed scale 'can be done. The connection of the display parts with the corresponding similar gear elements of the two differential gears for the. Determining the size of the torsional deflection.

Eine Vergrößerung des Zeigerausschlages zur besseren Ablesung kann durch an sich bekannte Mittel, wie Übersetzungsgetriebe, Hebelwerke, .Zahnräder o. dgl., . erreicht werden.An increase in the pointer deflection for better reading can be by means known per se, such as transmission gears, lever mechanisms, or the like. can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Torque meter with a torsion bar serving Main shaft and one with this in the same axis = the auxiliary shaft, marked by means of two epicyclic gears (2, 4, 5 and 3, 6, 7), the .by coupling similar gears (4, 5 and 6, 7) , with the help of the 'hollow secondary shaft (Io)' prevented from moving freely relative to each other are, in connection with the housing of the device and the bearing of the main shaft (i) forming solid scale drum (Ii, I4Q) and with one on the scale drum (II, I4Q) one pointer disc (12, 15) for the other epicyclic gear forms the axle support of the same gear parts as it carries the scale drum (Fig. I).

2. Torque meter according to claim L, characterized in that the scale drum (II, I4Q) like the pointer disk (I2, IS) axle carrier of the intermediate gears (4, 5 and 6, 7) of the two spur gears and the shaft rotation on the The sun gears (2, 3) of the planetary gears attached to the main shaft (i) are guided, while the ring gears of both epicyclic gears are connected by the hollow auxiliary shaft (i o) are (Fis. i):

3. Torque meter according to claim i and 2, characterized in that that the scale drum (29, 34) and Zeigersgheütxe (30, 32) inside the ring gears (27, '28) 'who suffer from helical epicyclic gears and: the Welden twist over the intermediate gear carriers (2I, 22) attached to the main shaft (I7) directed is'. the secondary shaft (20) connecting the two sun gears (i8; i9) (Fig. 2).

4. Torque converter according to claim i, characterized in that the scale drum (43, 48a) on the outside of the journal (45) the intermediate gears (39, 4o) of the drive-side Helical planetary gear and the shaft rotation on: the main shaft (33) attached ring gear disks (37, 38) is directed (Fig. 3) -

5. Torque meter according to claim i, characterized in that the display parts, scale drum (77, Boa) and pointer disk (78, 8o), with the outer bevel gears (67, 68) of the two epicyclic bevel gears are connected and the. Shaft rotation is guided via the intermediate gears (7i, 72, 73, 74 ) firmly connected to the main shaft (65), which are in engagement with one another via bevel gears (69, 70) connected by the secondary shaft (66) (Fig. 5).

6. Torque meter according to one of the preceding claims, characterized in that to enlarge the measurement deflection a on a scale. (84) playing Zeijer (83) via a transmission gear (tooth segment 8i and pinion 82), a chain or belt drive or a lever transmission with which the shaft rotation dissipative parts of the device.