UA23762U

UA23762U - Torque measuring unit

Info

Publication number: UA23762U
Application number: UAU200613853U
Authority: UA
Inventors: Dmytro Oleksandrovych Miakotin
Original assignee: Dmytro Oleksandrovych Miakotin
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2007-06-11

Abstract

Torque measuring unit has wheel with springy element. It is arranged as signal wheel with sandwich-like springy element, this has identical measuring, for instance toothed, discs that are fixed without possibility of motion on coaxial shafts of engine and executive mechanism, installed with possibility of springy mutual radial shift by value proportional to increasing load on shafts. Each disc has contactless connection to pulse indicator for registration of frequency of rotation of shafts at permanent or varying load, this leads to phase shift of coming information pulses.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до машинобудування, до двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), може бути 2 використаною в інших областях - у способах і пристроях загального призначення для виміру моментів приводного двигуна і виконавчого органа (робочої машини). Переважна область використання автомобілебудування.A useful model applies to mechanical engineering, to internal combustion engines (ICE), it can be used in other areas - in methods and devices of general purpose for measuring moments of the drive engine and the executive body (working machine). The predominant field of use is automotive.

Аналогом є двоканальний вимірювач крутного моменту обертового вала (а.с. СРСР Мо1802302, БО11І. З/10, 1988р.), датчик якого містить два ідентичних перетворювача скручування торсійного вала в електричний сигнал. 70 Вони виконані у вигляді феромагнітних зубцюватих індукторів, закріплених на вимірювальних перерізах торсійного вала. Нерухомо встановлені магнітні системи, що мають постійні магніти, з полюсними наконечниками, виконаними у вигляді двох Н-подібних магнітопроводів, на перемичках яких намотані сигнальні обмотки. Однойменні полюси попарно з'єднані феромагнітними пластинами, причому відстань Ї між цими полюсами дорівнює 0,5 зубцюватого кроку індуктора, де | - 0,1,2,3... 12 В описаному аналогу основним недоліком є те, що точність виміру залежить від якості забезпечення ідентифікації сигналів кожного каналу та отримання співвідношень величин - відстаней між полюсам щодо зубцюватого кроку індуктора.An analogue is a two-channel torque meter of a rotating shaft (a.s. USSR Mo1802302, BO11I. Z/10, 1988), the sensor of which contains two identical converters of torsion of the torsion shaft into an electrical signal. 70 They are made in the form of ferromagnetic toothed inductors fixed on the measuring sections of the torsion shaft. Immovably installed magnetic systems with permanent magnets, with pole tips made in the form of two H-shaped magnetic conductors, on the jumpers of which the signal windings are wound. The poles of the same name are connected in pairs by ferromagnetic plates, and the distance Y between these poles is equal to 0.5 of the tooth pitch of the inductor, where | - 0,1,2,3... 12 In the described analogue, the main drawback is that the accuracy of the measurement depends on the quality of ensuring the identification of the signals of each channel and obtaining the ratios of the values - the distances between the poles in relation to the toothed pitch of the inductor.

Недоліком також є необхідність зміни апаратної частини під час зміни характеристик, або алгоритму роботи всієї системи.The disadvantage is also the need to change the hardware part when changing the characteristics or the algorithm of the entire system.

За прототип обраний відомий вимірювач крутного моменту, описаний у ас. СРСР Мо1778561, 5011. З/10, 1990р., що містить циліндричний пружний елемент у вигляді "білячого колеса", та прилад, яким роздільно вимірюють зсув середньої площини перерізу відносно кожного з торців колеса.The well-known torque meter described in As. USSR Mo1778561, 5011. Z/10, 1990, containing a cylindrical elastic element in the form of a "whitening wheel" and a device that separately measures the shift of the middle plane of the section relative to each of the ends of the wheel.

Основним недоліком прототипу є низька точність виміру, обумовлена тим, що через роздільний вимір пружного зсуву середньої площини перерізу щодо кожного з торців пружного "білячого колеса", збільшуються погрішності усереднення, обумовлені переміщеннями складових крутних моментів. Коливальні процеси, що з протікають у пружному елементі, також збільшують погрішність виміру параметрів. Та в загалі під час виміру лінійних розмірів (що характерно для прототипу) виникають значні погрішності, що спотворюють одержуваний результат.The main drawback of the prototype is the low accuracy of the measurement, due to the fact that due to the separate measurement of the elastic displacement of the middle plane of the section relative to each of the ends of the elastic "whitening wheel", the averaging errors due to the movements of the component torques increase. The oscillatory processes occurring in the elastic element also increase the error in the measurement of the parameters. But in general, during the measurement of linear dimensions (which is characteristic of a prototype), there are significant errors that distort the obtained result.

Для усунення зазначених недоліків удосконалено вимірювач крутного моменту. сTo eliminate the mentioned shortcomings, the torque meter has been improved. with

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення зазначеного об'єкту з метою одержання Ге) інформації з високою точністю вірогідності про обертовий момент, за рахунок підвищення точності вимірів шляхом зменшення погрішності усереднення. вThe basis of the useful model is the task of improving the specified object with the aim of obtaining Ge) information with high probability accuracy about the torque, due to increasing the accuracy of measurements by reducing the error of averaging. in

Поставлена задача досягається тим, що вимірювач крутного моменту, який заявляється, має колесо з со пружним елементом, він виконаний у вигляді сигнального колеса з сендвичоподібним пружним елементом, у якого є ідентичні вимірювальні, наприклад зубцюваті, диски, нерухомо закріплені на співвісних валах двигуна і сч виконавчого механізму, що встановлені з можливістю пружного взаємного радіального зсуву на величину пропорційну зростаючому навантаженню на валах. Та при цьому кожен диск безконтактно зв'язаний з імпульсним датчиком для реєстрації частоти обертання валів під час постійного чи змінного навантаження, що « викликає зрушення фази інформаційних імпульсів, які надходять. З 70 Точність виміру підвищують за рахунок конструктивних особливостей вимірювача, які дозволяють знизити с контролюючі параметри (треба вимірювати тільки зміщення фаз імпульсів, реєстрацію здійснюють датчикамиThe task is achieved by the fact that the torque meter, which is claimed, has a wheel with an elastic element, it is made in the form of a signal wheel with a sandwich-shaped elastic element, which has identical measuring, for example toothed, discs fixed on coaxial engine shafts and of the executive mechanism, which are installed with the possibility of elastic mutual radial displacement by an amount proportional to the increasing load on the shafts. At the same time, each disk is contactlessly connected to a pulse sensor for recording the frequency of rotation of the shafts during a constant or variable load, which "causes a phase shift of the incoming information pulses." With 70 The accuracy of the measurement is increased due to the design features of the meter, which make it possible to reduce the controlling parameters (only the phase shift of the pulses should be measured, registration is carried out by sensors

Із» обертання імпульсного типу під час взаємного радіального переміщення за рахунок пружного сендвичоподібного елемента). Крутний момент відраховують за різницею між силами обертання двигуна та опору обертанню виконавчого механізму. При цьому погрішності зведені практично до нуля завдяки наявності зубцюватих дисків, закріплених на відповідних валах, та датчиків, які безконтактно зв'язані (не мають механічного зв'язку). о Коливання пружного елемента практично відсутні. оз Пошук, здійснений за джерелами науково-технічної і патентної інформації, показав, що сукупність істотних ознак технічного рішення, яке заявляється, невідома. Таким чином, воно відповідає вимогам новизни. 7 Корисна модель пояснюється графічними матеріалами.From" pulse-type rotation during mutual radial movement due to an elastic sandwich element). The torque is calculated by the difference between the engine rotation forces and the resistance to rotation of the executive mechanism. At the same time, the errors are reduced to almost zero due to the presence of toothed discs fixed on the corresponding shafts and sensors that are contactless connected (have no mechanical connection). o Oscillations of the elastic element are practically absent. оз The search carried out on the sources of scientific and technical and patent information showed that the totality of essential features of the claimed technical solution is unknown. Thus, it meets the requirements of novelty. 7 A useful model is explained with graphic materials.

Ге») 20 На кресленні зображено вимірювач в системі виміру крутного моменту.Ge") 20 The drawing shows the meter in the torque measurement system.

У систему виміру крутного моменту входить двигун 1 і виконавчий механізм 2, у яких є співвісні (обертові їз в одному напрямку) вали відповідно З і 4. Імпульсні датчики 5, 6 безконтактно зв'язані з валами (відповідно З і 4 виконавчого механізму 2, вони зв'язані між собою пружним елементом сендвичоподібної форми 7. Сигнали (імпульси) з датчиків 5 і б формуються за допомогою спеціальних схем перед подачею їх у пристрої для 29 реєстрації й обробки сигналів 8. Аналогові сигнали з датчиків 5 і б перетворяться в цифрову форму за с допомогою пристроїв 8.The torque measurement system includes engine 1 and actuator 2, which have coaxial (rotating in one direction) shafts З and 4, respectively. they are connected to each other by an elastic sandwich-shaped element 7. Signals (pulses) from sensors 5 and b are formed using special circuits before being fed to the device 29 for registering and processing signals 8. Analog signals from sensors 5 and b will be converted into digital form with the help of devices 8.

Імпульсні датчики 5 і б, а також пружний елемент 7 і вимірювальні, наприклад зубцюваті, диски 9 і 10 утворюють вимірник крутного моменту. Вимірник являє собою сигнальне колесо, у якого вимірювальні (зубцюваті) диски 9 і 10 жорстко закріплені на співвісних валах З і 4 двигуна 1 і виконавчого механізму 2. бо Диски 9 ї 10 встановлені з можливістю пружного взаємного радіального зсуву на величину пропорційну зростаючому навантаженню на валах З і 4 в межах пружних властивостей елемента 7. Кожен диск 9 і 10 безконтактно зв'язаний з відповідним імпульсним датчиком 5 і 6 для реєстрації частоти обертання валів З |і4 під час постійного навантаження і під час перемінного, то викликає зсув фази інформаційних імпульсів, що надходять. бо Спосіб реалізується так. Під час обертання валів З і 4 без навантаження, імпульси з обох датчиків 5 і 6 мають однакову частоту і фазу (відставання або випередження інформаційних імпульсів - зсув фаз - відсутній).Pulse sensors 5 and b, as well as elastic element 7 and measuring, for example toothed, disks 9 and 10 form a torque meter. The meter is a signal wheel, in which the measuring (toothed) discs 9 and 10 are rigidly fixed on the coaxial shafts Z and 4 of the engine 1 and the executive mechanism 2. Because the discs 9 and 10 are installed with the possibility of elastic mutual radial displacement by an amount proportional to the increasing load on the shafts C and 4 within the elastic properties of element 7. Each disk 9 and 10 is contactless connected to the corresponding pulse sensor 5 and 6 to register the frequency of rotation of the shafts C | and 4 during constant load and during variable load, then causes a phase shift of the information pulses, that are coming because the Method is implemented like this. During rotation of shafts C and 4 without load, pulses from both sensors 5 and 6 have the same frequency and phase (lagging or leading informational pulses - phase shift - absent).

Під час зростання навантаження вали З і 4 зміщаються радіальне відносно один одного в межах пружних властивостей елемента 7, при цьому зсув фази інформаційних імпульсів збільшується пропорційно зростаючому навантаженню. Далі проводять цифрову або аналогову обробку на пристроях для обробки сигналів 8, після чого одержують величину контрольованого крутного моменту.As the load increases, shafts C and 4 move radially relative to each other within the elastic properties of element 7, while the phase shift of the information pulses increases in proportion to the increasing load. Next, digital or analog processing is carried out on signal processing devices 8, after which the value of the controlled torque is obtained.

За допомогою заявленого вимірювача можна одержувати інформацію з високою точністю достовірності про обертовий момент за рахунок підвищення точності вимірів шляхом спрощення процесу виміру: при вимірі відсутні проміжні сигнали (імпульси) і знижений час ведення вимірів, максимально зменшена кількість залежних /о одна від одної величин, відсутній часовий поріг під час реєстрації зсуву фази між імпульсами. У зв'язку з цим пристрій, що заявляються, найбільше повно відповідають сучасним умовам.With the help of the declared meter, it is possible to obtain information with high accuracy of reliability about the torque by increasing the accuracy of measurements by simplifying the measurement process: during measurement, there are no intermediate signals (pulses) and reduced measurement time, the maximally reduced number of variables dependent on each other, no time threshold when registering the phase shift between pulses. In this regard, the declared devices most fully meet modern conditions.

Датчики крутного моменту 2 можна ефективно використовувати в системах гідромеханічної автоматичної коробки передач, антиблокувальній системі гальм, у системі перерозподілу крутного моменту по осях, якщо їх встановити у відповідні точки трансмісії.Torque sensors 2 can be effectively used in hydromechanical automatic transmission systems, anti-lock braking system, in the torque redistribution system along the axes, if they are installed in the appropriate points of the transmission.

Claims

The formula of the invention Torque meter having a wheel with an elastic element, which is distinguished by the fact that it is made in the form of a signal wheel with a sandwich-shaped elastic element, which has identical measuring, for example toothed, discs, immovably fixed on the coaxial shafts of the engine and the executive mechanism, which installed with the possibility of elastic mutual radial displacement by an amount proportional to the increasing load on the shafts, while each disk is contactlessly connected to a pulse sensor for registering the frequency of rotation of the shafts during a constant or variable load, which causes a phase shift of the incoming information pulses. z o s (Se) y (ze) s

-

I.Y and? name) (95) -i (o) Ko) 60 b5