WO2018007227A1 - Machine unit and method for determining a torque - Google Patents

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WO2018007227A1
WO2018007227A1 PCT/EP2017/066022 EP2017066022W WO2018007227A1 WO 2018007227 A1 WO2018007227 A1 WO 2018007227A1 EP 2017066022 W EP2017066022 W EP 2017066022W WO 2018007227 A1 WO2018007227 A1 WO 2018007227A1
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WO
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drive element
torque
drive
strain gauge
machine unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/066022
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen SCHIMMER
Erkan Arslan
Tilo MOSER
Dirk Scheibner
Jürgen ZETTNER
Stefan Von Dosky
Original Assignee
Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01L3/14—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/1464—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving screws and nuts, screw-gears or cams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01L3/108—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving resistance strain gauges

Definitions

  • Machine unit and method for determining a torque The invention relates to a method for determining a torque and a machine unit.
  • a torque which is transmitted by a shaft from a first drive element to a second drive element is determined by means of complicated mechanisms.
  • the axis, which transmits the torque from the first drive element to the second drive element is acted upon mechanically with the aid of a counter-torque by a brake or a sensor.
  • Next can be determined by current-voltage characteristics in electric motors, the transmitted torque.
  • a disadvantage of the current state of the art is therefore influencing the movement and in particular the transmission of the torque in a determination of the torque, in particular in the direct measurement of the transmitted torque.
  • the object of the invention is therefore to provide a device or a method for easy determination of the torque.
  • the object is achieved by a machine unit according to claim 1 and a method according to claim 12.
  • the machine unit comprises a first Annebselement, a second drive element and at least one Dehnmesselement, wherein the first drive element is connected to the second drive element such that a torque from the first drive element to the second drive element via a rotatable shaft is transferable, wherein a Dehnmesselement to the shaft is radially spaced and is secured to the first drive element and the second drive element, wherein the strain gauge for determining the torque which is transmitted from the first drive element to the second drive element is formed.
  • the method is used to determine a torque, wherein the torque is transmitted from a first drive element to a second drive element, in particular by means of a shaft, wherein the transmission of torque, a strain gauge is deformed, wherein the strain gauge to the shaft radially spaced at the the first drive element and the second drive element is fixed, wherein the deformation of the Dehnmesselements is registered and determined by an evaluation of the deformation of the Dehnmesselements the transmitted torque.
  • a drive element is in particular a motor, preferably a
  • Electric motor a transmission, a load, a torque converter or a brake understood.
  • a machine unit is understood in particular to mean a motor with a torque transmitter, with a gearbox and / or a load.
  • the torque is preferably transmitted by a shaft from the first drive element to the second drive element.
  • the shaft is rotatably mounted here. With a temporal change of the rotational speed or a rotational resistance against the direction of rotation of the shaft torque is transmitted through the shaft.
  • the torque of the shaft causes a counter torque.
  • the counter torque is the same amount, but acts in the opposite direction.
  • the Counter torque causes a rotation of the second Ant ebselements relative to the first drive element.
  • the twisting which preferably takes place elastically, is determined with the aid of the expansion measuring element.
  • An expansion measuring element is understood to mean, in particular, an expansion measuring strip (also known as strain gauges), the strain gage element providing a change in its shape into a measurable signal, in particular an electrical resistance.
  • a strain gauge can also be understood to mean a sensor which registers the displacement of a surface to another surface, in particular with the aid of a light source and a light sensor. By such a sensor, the torque can be determined particularly accurately when the light sensor is attached to one of the drive elements and the light source to the other drive element.
  • the light sensor provides the signal.
  • the measurable signal can be evaluated and closed by the signal on the change in its shape and thus on the torque and / or the counter torque.
  • a calculation of the torque can be assisted in particular by a measurement or by an oak of the expansion measuring element.
  • the strain gauge is preferably associated with both drive elements.
  • part of the expansion measuring element is fastened to the first drive element and a second part of the expansion measuring element is fastened to the second drive element.
  • the strain gauge Upon rotation of the first drive element to the second drive element, the strain gauge is changed in its length.
  • the strain gauge is deformed or stretched during a displacement, rotation or other effect of the counter torque.
  • the deformation or expansion is advantageously elastic.
  • the Dehnmesselennent is connected to the first drive element at a first position of the Dehnmesselements and connected to a second position of the Dehnmesselements with the second drive element.
  • a plurality of strain gauges are preferably associated with the drive elements.
  • two strain gauges can be provided for determining a torque in one direction and the corresponding opposite direction.
  • the directions are not necessarily parallel.
  • a shaft is understood as a solid which is suitable for transmitting torque from a first drive element to a second drive element.
  • the strain gauge does not touch the axis of rotation of the shaft. In other words, the strain gauge is removed from the shaft, in particular near the outside of the respective drive element.
  • the deformation is accommodated in a fastening element and / or by a connecting element, wherein the fastening element and / or the connecting element are deformed.
  • the strain gauge for determining the deformation of the connecting element and / or the fastener.
  • the strain gauge is assigned to each of the connecting element or each of the fastening element.
  • the strain gauge is preferably designed as a variable electrical resistance, wherein a resistor bridge circuit is provided for Bestinnnnung the strain state. By means of a resistance bridge circuit, the strain state of the expansion element can be determined very accurately.
  • the strain gauge provides a signal, preferably for the controller.
  • the signal is preferably proportional to the rotation of the first drive element and the second drive element.
  • the evaluation device is preferably designed as a microcomputer or as a microcontroller.
  • the evaluation device is used to receive the signal from the strain gauge.
  • the evaluation determines the torque based on the signal, preferably based on a characteristic.
  • the transmitted torque causes a slight rotation or displacement of the drive elements to each other.
  • This rotation or displacement is elastic and is compensated by a counter torque, the counter torque counteracts the torque.
  • the counter torque and the torque can be converted accordingly.
  • the torque can be determined. Also possible is a direct determination of the torque based on a characteristic curve from the signal of the strain gauge or the signals of the respective strain gauge elements.
  • the first drive element is connected to at least one connecting element and / or a fastening means, wherein the connecting element and / or the fastening means is arranged at a distance from the shaft.
  • the connecting element is fastened to the first drive element.
  • the connecting element can be fastened in an opening of the drive element, preferably with a press connection.
  • the connecting element is preferably used for receiving a fastening means for the second drive element.
  • a drive element advantageously has two, three, four or more connecting elements, wherein the respective connecting element is preferably formed by means of a fastening element for fastening the second drive element.
  • the strain gauge may also be associated with the fastener.
  • a fastening element is preferably understood to mean a screw or a rivet, the screw also finding support in a thread of the drive element and / or of the connecting element.
  • the strain gauge can be enclosed in a recess of the fastener. In a deformation of the fastener deformed so to speak, the strain gauge. The deformation of the fastener is initiated by the torque or the counter torque. The deformation of the fastening element and / or the connecting element is determined by the respective associated strain gauge. The strain gauge element serves to convert the deformation of the connecting element and / or the fastening element into a signal. The signal is fed to an evaluation unit.
  • the fastening elements and / or the connecting elements are arranged such that external influences on the determination of the torque or the counter torque have no influence.
  • the strain gauges are preferably arranged on respectively opposite sides of the drive element. Further advantageously, the strain gauges be arranged so that the effect of gravity or other action on one of the Ant ibs elements is not effective or balanced.
  • the strain gauges are arranged at two or four respective opposite points of the connection of the first drive element and the second drive element.
  • the strain gauge is associated with the connecting element, wherein the connecting element has a recess, wherein the edge of the recess is formed by the torque for deformation and the deformation is provided for determining the torque by means of Dehnmesselements.
  • the connecting element is advantageously made of easily flexible metal, such as aluminum, copper or plastic.
  • the recess of the connecting part is arranged and shaped such that a force acting on the connecting element causes the greatest possible deformation of the connecting element.
  • the recess may be exemplified as a slot and / or as a bore, wherein the edge of the bore protrudes beyond one side of the connecting element.
  • the recess advantageously serves to increase the deformation of the connecting element.
  • the deformation is caused by the torque.
  • the torque causes a rotation of the first drive element in relation to the second drive element.
  • the rotation causes a deformation of the connecting element.
  • the deformation of the connector causes expansion of a portion of a side surface of the connector. The extent is determined by the strain gauge. Since the deformation of the connecting element is proportional to the transmitted torque, the torque transmitted can be determined by determining the deformation of the connecting element.
  • the attachment means may also have a recess for receiving a strain gauge element. This is then advantageously secured in the recess and serves to Bestinnnnung the deformation of the fastener. The deformation of the fastening element takes place by the rotation of the first drive element in relation to the second drive element.
  • the fastening element can also be aligned in the direction of the transmitted torque.
  • the shearing load of the fastener initiates deformation of the fastener.
  • the deformation of the fastener is effected by the shear stress and leads to a region-wise change in the length of the fastener and thus to a change in the length of the Dehnmesselements.
  • As a result of the determined deformation of the fastening element can be closed to the transmitted torque.
  • the determination of the transmitted torque takes place with the aid of the evaluation unit.
  • a plurality of strain gauges can be provided in connection elements and / or the fastening elements for determining the transmitted torque.
  • the strain gauge can also be attached to an outer side of the connecting element and / or the fastening element.
  • the strain gauge can partially cover the recess.
  • the change in the shape of the recess leads to a change in the distance between the sides to which the strain gauge is attached.
  • Due to the recess of the connecting element the counter torque leads to a greater deformation of the connecting element and thus to a greater deformation of the Dehnmesselements.
  • the measurement accuracy of the Torque or the counter torque can be increased.
  • the expansion measuring element is advantageously protected from external influences.
  • the strain gauge is attached to a side surface of the connecting element.
  • the side surface of the connecting element is preferably the side surface opposite the recess, wherein the recess cuts out a part of the opposite side surface.
  • the arrangement of the expansion measuring element on a side surface can preferably be used to determine the torque or the counter torque more precisely.
  • the strain gauge is associated with the fastening means.
  • the strain gauge is in this case preferably in the fastening means, in particular a screw, integrated.
  • the fastening means has a, in particular centrally disposed, bore, which is filled by a filler again.
  • the recess of the fastening means and the strain gauge wherein the filler serves both to protect the Dehnmesselements and for fixing the Dehnmesselements.
  • the strain gauge can also be arranged on a side surface of the fastening means.
  • the connecting element is connected to the first drive element.
  • the connecting element is designed to receive the fastening means.
  • the fastening means for fastening the second drive element is provided on the first drive element.
  • the connecting element is connected to the first drive element, wherein the connecting element is designed to receive the fastening means, wherein the fastening means is provided for fastening the second drive element on the first drive element.
  • the fastening means is preferably designed as a screw, wherein the fastening means is designed for fastening the second drive element to the connecting element, wherein the connecting element is connected to the first drive element.
  • the two drive elements are firmly connected to each other. Due to the preferred embodiment of the connection of the two drive elements, the rotation of the two drive elements causes each other a deformation of the connecting or the fastening element. The degree of rotation can be increased by advantageously placed recesses.
  • connection of the two drive elements both a firm connection and a good determination of the transmitted torque is possible.
  • a plurality of connecting elements for connecting the first drive unit with the second drive unit is provided, wherein the connecting elements each comprise a strain gauge and the respective strain gauge are provided for determining the torque.
  • the accuracy of the determination of the transmitted torque increase. Furthermore, measurement inaccuracies due to vibrations or vibrations can be compensated.
  • the respective expansion measuring elements which are associated with the connecting element or the fastening means are connected to the evaluation unit.
  • the evaluation unit registers the signals of the respective expansion measuring element and calculates the transmitted torque from the signals.
  • the connecting element is inserted in an opening of the first drive element and / or in an opening of the second drive element.
  • connection element increases the stability of the connection.
  • connection of the two drive elements can be reinforced.
  • a plurality of drive elements can furthermore be combined.
  • the connecting element has a further recess, in particular for carrying out an electrical line or a fastening means.
  • connecting lines For transmission of signals of the first drive to the second drive unit (and vice versa) connecting lines can be laid on the edge of the drive units.
  • the connecting elements may for this purpose have openings, wherein the openings are designed for the passage of connecting lines.
  • the latter further has an evaluation device, wherein the evaluation device is connected to the respective strain gauge element, wherein the evaluation unit is designed to determine the counter torque and / or the torque.
  • the evaluation device is preferably a computing unit, for example a microcomputer or a microcontroller.
  • the evaluation unit is used to receive the signals which provide the strain gauges of the evaluation.
  • the evaluation unit calculates the transmitted torque or the counter torque from the signals, in particular with the aid of a characteristic curve or a semiempirical model. In most cases, the counter torque is equal in magnitude to the torque.
  • the respective strain-measuring element in particular in accordance with its deformation, is designed to transmit a signal to the evaluation unit.
  • the signal is preferably transmitted by an electrical connection line from the strain gauge to the evaluation unit. By transmitting the signal from the strain gauge to the evaluation device, the signal of the evaluation device is made available.
  • the invention finds application in electrically powered vehicles or hybrid vehicles, wherein the drive units correspond to the engine or the transmission and / or the differential of the electric or hybrid vehicles.
  • the invention can also be used in the transmission of torques in industrial installations or in rail vehicles.
  • the machine unit has a first drive element 3, a second drive element 5 and a strain gauge 1.
  • the first drive element 3 is connected via a shaft A to the second drive element 5.
  • the shaft A serves to transmit a torque D from the first drive element 3 to the second drive element 5
  • the counter-torque G causes a rotation of the second drive element 5 with respect to the first drive element 3.
  • the rotation by the counter-torque G is determined by the strain gauge 1.
  • the strain gauge 1 is in this case arranged at a distance from the shaft A.
  • the strain gauge 1 is disposed near the outside of the housing of the first drive element 3 and the second drive element 5.
  • 2 shows another view of a machine unit.
  • the machine unit shown here also has a first drive element 3 and a second drive element 5.
  • the drive elements 3, 5 are connected at their edge by strain gauges 1.
  • a rotation of the first drive element 3 with respect to the second drive element 5 is determined by the two strain gauges 1.
  • the rotation takes place along the axis of the transmitted torque D.
  • the strain gauges 1 represent a signal proportional to the rotation of the first drive element 3 to the second lifting element 5 of an evaluation unit AE.
  • the evaluation unit AE determines from the signals of Dehnmess institute 1, the torque D and the counter torque G.
  • the strain gauges 1 are arranged such that a rotation in one side increases a strain gauge 1 in length and relaxes the other strain gauge 1 or in his Length reduced. A rotation in the other direction of the drive elements 3, 5 thus causes an expansion of the other Dehnmesselements first Due to the arrangement of the strain gauges 1, both the magnitude and the direction of the transmitted torque D can be determined.
  • the connecting element 13 serves to connect the first drive element 3 and the second drive element 5.
  • the connecting element 13 has a recess 7, wherein the recess 7 upon application of the connecting element 13 with a force to a deformation of a side surface of the connecting element 13 leads.
  • a strain gauge 1 is arranged along the side surface, which is deformed by the load with the force.
  • the connecting element 13 also has openings, wherein the openings 1 1 a, 1 1 b for carrying electrical lines or for receiving a fastener 9 are used.
  • the opening 1 1 a, 1 1 b preferably has a thread.
  • the force on the connecting element 13 is induced by the rotation of the drive elements 3, 5 to each other.
  • the force on the connecting element 13 acts parallel to the side surfaces on which the strain gauge 1 is arranged in each case.
  • the connecting element 13 further has a further recess 7 or opening 1 1 a, wherein the further recess 7 / opening 1 1 a, preferably for the implementation of a connecting line 10 is formed.
  • the recess 7, which contributes to the reinforcement of the deformation, can be provided for the passage of a connecting line 10.
  • 4 shows a side surface of the connecting element 13.
  • the connecting element 13 has two strain gauges 1 on the side surface.
  • the strain gauges 1 are each arranged so that the recess 7 is changed in a load of the connecting element 13 by the rotation of the drive elements 3, 5 in the length or shape.
  • an opening 1 1 a for receiving a fastener 9 or a connecting line 10 is indicated.
  • the strain gauge 1 is, as also shown in FIG. 3, preferably arranged either above the recess 7 or on the opposite side surface of the recess 7.
  • the connecting element 13 shows a connecting element 13 for connecting a first drive element 3 to the second drive element 5.
  • the connecting element 13 is connected to the first drive element 3, preferably in a press connection.
  • the connecting element 13 serves to receive the fastening means 9, wherein the fastening means 9 is provided for fastening the second drive element 5 to the connecting element 13.
  • the connecting element 13 can also be connected to the first drive element 3 via further fastening means (not shown).
  • 6 shows a first drive element 3 and a second drive element 5, wherein the first drive element 3 is connected to the second drive element 5 by the fastening means 9.
  • the fastening means 9 is located in each case in an opening 11a or recess 7 of the first or second drive element 3, 5.
  • the fastening means 9 has a recess 7, wherein the recess 7 of the fastening means 9 is designed to receive the Dehnmesselements 1.
  • the strain gauge 1 is preferably fixed with a composite material in the recess 7.
  • the fastening means 9 is stretched, the elongation measuring element 1 being changed in its shape or orientation as a result of the expansion of the fastening means 9 and the change being signaled by an evaluation unit (not shown) AE is provided.
  • the festungs ungsm means 9 formed by a screw, wherein the screw connection is designed by a nut.
  • the Schaub connection connects the first drive element 3 with the second drive element 5.
  • the compound is designed to be stable in the rule.
  • the strain gauge 1 is fixed in the recess 7 with the aid of the filling material.
  • the filling material is preferably a polymer, in particular a fusible plastic.
  • FIG. 7 shows a possible arrangement of the connecting elements 13. Shown in the left half of FIG a possible arrangement for fastening elements, wherein the outer circles as openings 1 1 a, for the respective fastening means 9, are configured. In the right part of FIG the two mutually arranged openings 1 1 a to a wide opening 1 1 b for a connecting element 13 are executed.
  • the fastening means 9 or connecting elements 3, 5 are respectively arranged on opposite sides.
  • the large circle in the middle of the openings 1 1 a, 1 1 b symbolizes the merger of the first drive element 3 and / or the second drive element 5.
  • the openings 1 1 a, 1 1 b serve accordingly for connecting the first drive element 3 to Second drive element to 5.
  • the shaft A is shown, wherein the shaft A is formed for transmitting the torque D.
  • FIG. 8 shows another attachment of the drive elements 3, 5.
  • a seal 10 is inserted between the first drive element 3 and the second drive element 5.
  • the seal 10 is preferably designed by a plastic or a cellulose-containing material and serves to seal the gap between the first drive element 3 and the second drive element 5.
  • a fastening means 9 for connecting the first drive element 3 and the second drive element 5 is a fastening means 9, wherein the fastening means 9 is designed as a threaded rod.
  • the fastening means 9 is screwed into the second drive element 5 and a nut fixes the first drive element 3 to the second drive element 5.
  • the fastening means 9 has a strain gauge element 1. Upon rotation of the first drive element 3 with respect to the second Drive element 5 expands the strain gauge 1 and provides proportional to its elongation a signal to the (not shown) evaluation unit AE ready.
  • the embodiment of the invention may also be configured with the connecting element, wherein the connecting element 13 for receiving the Dehnmesselements 1, in particular in an opening 1 1 a, is formed.
  • the strain gauge 1 can be fixed with filler in an opening 1 1 a or recess 7 of the connecting element 13.
  • 9 shows a further arrangement of a connection of a first drive element 3 and a second drive element 5.
  • the first drive element 3 and the second drive element 5 each have an opening 1 1 a, wherein the opening 1 1 a is equipped with a strain gauge 1.
  • the expansion measuring element 1 can be located in a connecting element 13 and / or a fastening element 9.
  • the invention relates to a machine unit and a method for determining a torque D and an electric or hybrid vehicle.
  • the machine unit has a first drive element 3 and a second drive element 5. Furthermore, the machine unit has at least one strain gauge element 1, wherein the strain gauge element 1 preferably determines a rotation of the first drive element 3 in relation to the second drive element 5.
  • the rotation of the first drive element 3 to the second drive element 5 is effected by a (counter) torque D, G, which is caused by the torque D.
  • the transmission of the torque D is preferably carried out by a shaft A, in particular along an axis.
  • the first drive element 3 and the second drive element 5 are connected via a connecting element 13 and / or a fastening element. gungsstoff 9 interconnected.
  • the strain gauge 1 preferably detects a deformation of a connecting element 13 and / or a fastening element 9 and provides a signal for an evaluation device AE.
  • the evaluation device AE calculates from the determined deformation of the connecting element 13 and / or the fastening element 9 the transmitted torque D.
  • a favorable and direct measurement of the transmitted torque D is possible.

Abstract

The invention relates to a machine unit and a method for determining a torque (D), as well as an electric or hybrid vehicle. The machine unit has a first drive element (3) and a second drive element (5). In addition, the machine unit has at least one strain gauge element (1), wherein the strain gauge element (1) preferably determines a rotation of the first drive element (3) in relation to the second drive element (5). The rotation of the first drive element (3) relative to the second drive element (5) occurs via a counter torque (G) which is brought about via the torque (D). The transmission of the torque (D) occurs preferably via a shaft (A), in particular along an axis. The first drive element (3) and the second drive element (5) are connected to one another via a connection element (13) and/or a securing means (9). The strain gauge element (1) detects preferably a deformation of a connection element (13) and/or of a securing element (9) and provides a signal for an evaluation device (AE). The evaluation device (AE) calculates the transmitted torque (D) from the determined deformation of the connection element (13) and/or the securing element (9). In this way, an advantageous and direct measurement of the transmitted torque (D) is possible.

Description

Beschreibung  description
Maschineneinheit und Verfahren zur Ermittlung eines Drehmoments Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Drehmoments und eine Maschineneinheit. Machine unit and method for determining a torque The invention relates to a method for determining a torque and a machine unit.
Gewöhnlich wird ein Drehmoment, welches durch eine Welle von einem ersten Antriebselement zu einem zweiten Antriebselement übertragen wird, mit Hilfe komplizierter Mechanismen bestimmt. Beispielhaft wird die Achse, welche das Drehmoment vom ersten Antriebselement zum zweiten Antriebselement hin überträgt, mit einer Bremse oder einem Sensor jeweils mechanisch mit Hilfe eines Gegendrehmoments beaufschlagt. Weiter kann durch Strom-Spannungskennlinien bei Elektromotoren das übertragene Drehmoment ermittelt werden. Usually, a torque which is transmitted by a shaft from a first drive element to a second drive element is determined by means of complicated mechanisms. By way of example, the axis, which transmits the torque from the first drive element to the second drive element, is acted upon mechanically with the aid of a counter-torque by a brake or a sensor. Next can be determined by current-voltage characteristics in electric motors, the transmitted torque.
Nachteilig am gegenwärtigen Stand der Technik sind daher die Beeinflussung der Bewegung und insbesondere die Übertragung des Drehmoments bei einer Bestimmung des Drehmoments, insbesondere bei der direkten Messung des übertragenen Drehmoments. A disadvantage of the current state of the art is therefore influencing the movement and in particular the transmission of the torque in a determination of the torque, in particular in the direct measurement of the transmitted torque.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur einfachen Bestimmung des Drehmoments bereitzustellen. The object of the invention is therefore to provide a device or a method for easy determination of the torque.
Die Aufgabe wird durch eine Maschineneinheit gemäß Anspruch 1 und ein Verfah- ren gemäß Anspruch 12 gelöst. The object is achieved by a machine unit according to claim 1 and a method according to claim 12.
Die Aufgabe wird weiter durch ein Elektro- oder Hybridfahrzeug nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Maschineneinheit weist ein erstes Antnebselement, ein zweites Antriebselement und zumindest ein Dehnmesselement auf, wobei das erste Antriebselement mit dem zweiten Antriebselement derart verbunden ist, dass ein Drehmoment vom ersten Antriebselement zum zweiten Antriebselement über eine drehbare Welle übertragbar ist, wobei ein Dehnmesselement zu der Welle radial beabstandet ist und an dem ersten Antriebselement und dem zweiten Antriebselement befestigt ist, wobei das Dehnmesselement zur Bestimmung des Drehmoments, welches vom ersten Antriebselement zum zweiten Antriebselement übertragen wird, ausgebildet ist. The object is further achieved by an electric or hybrid vehicle according to claim 13. Advantageous developments are the subject of the dependent claims. The machine unit comprises a first Annebselement, a second drive element and at least one Dehnmesselement, wherein the first drive element is connected to the second drive element such that a torque from the first drive element to the second drive element via a rotatable shaft is transferable, wherein a Dehnmesselement to the shaft is radially spaced and is secured to the first drive element and the second drive element, wherein the strain gauge for determining the torque which is transmitted from the first drive element to the second drive element is formed.
Das Verfahren dient zur Bestimmung eines Drehmoments, wobei das Drehmoment von einem ersten Antriebselement zu einem zweiten Antriebselement, insbesondere mit Hilfe einer Welle, übertragen wird, wobei bei der Übertragung des Drehmoments, ein Dehnmesselement verformt wird, wobei das Dehnmesselement zur Welle radial beabstandet an dem ersten Antriebselement und dem zweiten Antriebselement befestigt ist, wobei die Verformung des Dehnmesselements registriert wird und eine Auswerteeinrichtung aus der Verformung des Dehnmesselements das übertragene Drehmoment ermittelt. Unter einem Antriebselement wird insbesondere ein Motor, vorzugsweise einThe method is used to determine a torque, wherein the torque is transmitted from a first drive element to a second drive element, in particular by means of a shaft, wherein the transmission of torque, a strain gauge is deformed, wherein the strain gauge to the shaft radially spaced at the the first drive element and the second drive element is fixed, wherein the deformation of the Dehnmesselements is registered and determined by an evaluation of the deformation of the Dehnmesselements the transmitted torque. Under a drive element is in particular a motor, preferably a
Elektromotor, ein Getriebe, eine Last, ein Drehmomentwandler oder eine Bremse verstanden. Electric motor, a transmission, a load, a torque converter or a brake understood.
Unter einer Maschineneinheit werden insbesondere ein Motor mit einem Drehmo- mentübertrager, mit einem Getriebe und/oder einer Last verstanden. Das Drehmoment wird vorzugsweise durch eine Welle vom ersten Antriebselement zum zweiten Antriebselement übertragen. Die Welle ist hierbei drehbar gelagert. Bei einer zeitlichen Änderung der Drehgeschwindigkeit oder einem Drehwiderstand entgegen der Drehrichtung der Welle wird durch die Welle ein Drehmoment übertragen. A machine unit is understood in particular to mean a motor with a torque transmitter, with a gearbox and / or a load. The torque is preferably transmitted by a shaft from the first drive element to the second drive element. The shaft is rotatably mounted here. With a temporal change of the rotational speed or a rotational resistance against the direction of rotation of the shaft torque is transmitted through the shaft.
Das Drehmoment der Welle bewirkt ein Gegendrehmoment. Das Gegendrehmoment ist von gleichem Betrag, wirkt jedoch in die entgegengesetzte Richtung. Das Gegendrehmoment bewirkt eine Verdrehung des zweiten Ant ebselements gegenüber dem ersten Antriebselement. Die Verdrehung, die vorzugsweise elastisch erfolgt, wird mit Hilfe des Dehnmesselements bestimmt. Unter einem Dehnmesselement wird insbesondere ein Dehnungs-Messstreifen (auch als Dehnmessstreifen bekannt) verstanden, wobei das Dehnmesselement eine Veränderung in seiner Form in ein messbares Signal, insbesondere einen elektrischen Widerstand, bereitstellt. Unter einem Dehnmesselement kann auch ein Sensor verstanden werden, der die Verschiebung einer Oberfläche zu einer anderen Oberfläche registriert, insbesondere mit Hilfe einer Lichtquelle und einem Lichtsensor. Durch einen solchen Sensor kann das Drehmoment besonders genau bestimmt werden, wenn der Lichtsensor an einem der Antriebselemente und die Lichtquelle am anderen Antriebselement befestigt sind. Hierbei stellt der Lichtsensor das Signal bereit. The torque of the shaft causes a counter torque. The counter torque is the same amount, but acts in the opposite direction. The Counter torque causes a rotation of the second Ant ebselements relative to the first drive element. The twisting, which preferably takes place elastically, is determined with the aid of the expansion measuring element. An expansion measuring element is understood to mean, in particular, an expansion measuring strip (also known as strain gauges), the strain gage element providing a change in its shape into a measurable signal, in particular an electrical resistance. A strain gauge can also be understood to mean a sensor which registers the displacement of a surface to another surface, in particular with the aid of a light source and a light sensor. By such a sensor, the torque can be determined particularly accurately when the light sensor is attached to one of the drive elements and the light source to the other drive element. Here, the light sensor provides the signal.
Das messbare Signal kann ausgewertet werden und durch das Signal auf die Veränderung seiner Form und damit auf das Drehmoment und/oder das Gegendrehmoment geschlossen werden. Eine Berechnung des Drehmoments kann insbesondere durch eine Messung bzw. durch ein Eichen des Dehnmesselements un- terstützt werden. The measurable signal can be evaluated and closed by the signal on the change in its shape and thus on the torque and / or the counter torque. A calculation of the torque can be assisted in particular by a measurement or by an oak of the expansion measuring element.
Das Dehnmesselement ist vorzugsweise beiden Antriebselementen zugeordnet. Hierbei ist ein Teil des Dehnmesselements am ersten Antriebselement befestigt und ein zweiter Teil des Dehnmesselements am zweiten Antriebselement befes- tigt. Bei einem Verdrehen des ersten Antriebselements zum zweiten Antriebselement wird das Dehnmesselement in seiner Länge verändert. Mit anderen Worten wird das Dehnmesselement bei einer Verschiebung, Verdrehung oder einer sonstigen Auswirkung des Gegendrehmoments verformt oder gedehnt. Die Verformung bzw. Dehnung erfolgt vorteilhaft elastisch. In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist das Dehnmesselennent an einer ersten Position des Dehnmesselements mit dem ersten Antriebselement verbunden und mit einer zweiten Position des Dehnmesselements mit dem zweiten Antriebselement verbunden. The strain gauge is preferably associated with both drive elements. In this case, part of the expansion measuring element is fastened to the first drive element and a second part of the expansion measuring element is fastened to the second drive element. Upon rotation of the first drive element to the second drive element, the strain gauge is changed in its length. In other words, the strain gauge is deformed or stretched during a displacement, rotation or other effect of the counter torque. The deformation or expansion is advantageously elastic. In a particularly simple embodiment, the Dehnmesselennent is connected to the first drive element at a first position of the Dehnmesselements and connected to a second position of the Dehnmesselements with the second drive element.
Um ein Drehmoment oder ein Gegendrehmoment in mehrere Richtungen bestimmen zu können, sind vorzugsweise eine Mehrzahl von Dehnmesselementen den Antriebselementen zugeordnet. So können zwei Dehnmesselemente zur Bestimmung eines Drehmoments in eine Richtung und die entsprechend entgegenge- setzte Richtung vorgesehen sein. Die Richtungen sind hierbei nicht notwendig parallel. In order to be able to determine a torque or a counter torque in several directions, a plurality of strain gauges are preferably associated with the drive elements. Thus, two strain gauges can be provided for determining a torque in one direction and the corresponding opposite direction. The directions are not necessarily parallel.
Unter einer Welle wird ein Festkörper verstanden, der geeignet ist, ein Drehmoment von einem ersten Antriebselement zu einem zweiten Antriebselement zu übertragen. A shaft is understood as a solid which is suitable for transmitting torque from a first drive element to a second drive element.
Unter einer beabstandeten Befestigung des Dehnmesselements von der Welle wird verstanden, dass das Dehnmesselement nicht die Drehachse der Welle berührt. Mit anderen Worten ist das Dehnmesselement von der Welle entfernt, insbe- sondere nahe der Außenseite des jeweiligen Antriebselements, befestigt. By a spaced attachment of the Dehnmesselements of the shaft is understood that the strain gauge does not touch the axis of rotation of the shaft. In other words, the strain gauge is removed from the shaft, in particular near the outside of the respective drive element.
Vorzugsweise wird die Verformung in einem Befestigungselement und/oder durch ein Verbindungselement aufgenommen, wobei das Befestigungselement und/oder das Verbindungselement verformt werden. Preferably, the deformation is accommodated in a fastening element and / or by a connecting element, wherein the fastening element and / or the connecting element are deformed.
Vorzugsweise dient hierbei das Dehnmesselement zur Bestimmung der Verformung des Verbindungselements und/oder des Befestigungselements. In diesem Fall ist das Dehnmesselement jeweils dem Verbindungselement oder jeweils dem Befestigungselement zugeordnet. Das Dehnmesselement ist vorzugsweise als veränderbarer elektrischer Widerstand ausgebildet, wobei zur Bestinnnnung des Dehnungszustandes eine Widerstandsbrückenschaltung vorgesehen ist. Mit Hilfe einer Widerstandsbrückenschaltung kann der Dehnungszustand des Dehnmesselements sehr genau bestimmt werden. Preferably, in this case serves the strain gauge for determining the deformation of the connecting element and / or the fastener. In this case, the strain gauge is assigned to each of the connecting element or each of the fastening element. The strain gauge is preferably designed as a variable electrical resistance, wherein a resistor bridge circuit is provided for Bestinnnnung the strain state. By means of a resistance bridge circuit, the strain state of the expansion element can be determined very accurately.
Das Dehnmesselement stellt ein Signal, vorzugsweise für die Steuereinrichtung, bereit. Das Signal ist vorzugsweise zu der Verdrehung des ersten Antriebselements und des zweiten Antriebselements proportional. The strain gauge provides a signal, preferably for the controller. The signal is preferably proportional to the rotation of the first drive element and the second drive element.
Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise als Mikrocomputer oder als Mikrocon- troller ausgebildet. Die Auswerteeinrichtung dient zur Aufnahme des Signals von dem Dehnmesselement. Die Auswerteeinrichtung bestimmt anhand des Signals, vorzugsweise anhand einer Kennlinie, das Drehmoment. The evaluation device is preferably designed as a microcomputer or as a microcontroller. The evaluation device is used to receive the signal from the strain gauge. The evaluation determines the torque based on the signal, preferably based on a characteristic.
Das übertragene Drehmoment verursacht eine leichte Verdrehung oder Verschiebung der Antriebselemente zueinander. Diese Verdrehung bzw. Verschiebung erfolgt elastisch und wird durch ein Gegendrehmoment ausgeglichen, wobei das Gegendrehmoment dem Drehmoment entgegenwirkt. Das Gegendrehmoment und das Drehmoment lassen sich demnach einander umrechnen. The transmitted torque causes a slight rotation or displacement of the drive elements to each other. This rotation or displacement is elastic and is compensated by a counter torque, the counter torque counteracts the torque. The counter torque and the torque can be converted accordingly.
Aus dem Gegendrehmoment und ggf. aus dem Abstand der Welle zur Position des Dehnmesselements kann das Drehmoment bestimmt werden. Möglich ist auch eine direkte Bestimmung des Drehmoments anhand einer Kennlinie aus dem Signal des Dehnmesselements oder den Signalen der jeweiligen Dehnmesselementen. From the counter torque and possibly from the distance of the shaft to the position of the Dehnmesselements the torque can be determined. Also possible is a direct determination of the torque based on a characteristic curve from the signal of the strain gauge or the signals of the respective strain gauge elements.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit ist das erste Antriebselement mit zumindest einem Verbindungselement und/oder einem Befestigungs- mittel verbunden, wobei das Verbindungselement und/oder das Befestigungsmittel von der Welle beabstandet angeordnet ist. Das Verbindungselement wird mit dem ersten Antriebselement befestigt. Das Verbindungselement kann hierzu in einer Öffnung des Antriebselements, bevorzugt mit einer Pressverbindung, befestigt sein. Das Verbindungselement dient vorzugsweise zur Aufnahme eines Befestigungsmittels für das zweite Antriebselement. Ein Antriebselement weist vorteilhaft zwei, drei, vier oder mehrere Verbindungselemente auf, wobei das jeweilige Verbindungselement vorzugsweise mit Hilfe eines Befestigungselements zur Befestigung des zweiten Antriebselements ausgebildet ist. Durch den Einsatz eines Verbindungselements kann eine Verbindung des ersten Antriebselements mit dem zweiten Antriebselement vereinfacht und insbesondere einfach modifiziert werden. In an advantageous embodiment of the machine unit, the first drive element is connected to at least one connecting element and / or a fastening means, wherein the connecting element and / or the fastening means is arranged at a distance from the shaft. The connecting element is fastened to the first drive element. For this purpose, the connecting element can be fastened in an opening of the drive element, preferably with a press connection. The connecting element is preferably used for receiving a fastening means for the second drive element. A drive element advantageously has two, three, four or more connecting elements, wherein the respective connecting element is preferably formed by means of a fastening element for fastening the second drive element. By using a connecting element, a connection of the first drive element to the second drive element can be simplified and, in particular, easily modified.
Das Dehnmesselement kann ebenso dem Befestigungselement zugeordnet sein. Unter einem Befestigungselement wird bevorzugt eine Schraube oder eine Niete verstanden, wobei die Schraube auch in einem Gewinde des Antriebselements und/oder des Verbindungselements Halt findet. The strain gauge may also be associated with the fastener. A fastening element is preferably understood to mean a screw or a rivet, the screw also finding support in a thread of the drive element and / or of the connecting element.
Das Dehnmesselement kann in einer Aussparung des Befestigungselements ein- gefasst sein. Bei einer Verformung des Befestigungselements verformt sich gleichsam so das Dehnmesselement. Die Verformung des Befestigungselements wird durch das Drehmoment bzw. das Gegendrehmoment initiiert. Die Verformung des Befestigungselements und/oder des Verbindungselements wird durch das jeweils zugeordnete Dehnmesselement ermittelt. Das Dehnmesselement dient zur Wand- lung der Verformung des Verbindungselements und/oder des Befestigungselements in ein Signal. Das Signal wird einer Auswerteeinheit zugeführt. The strain gauge can be enclosed in a recess of the fastener. In a deformation of the fastener deformed so to speak, the strain gauge. The deformation of the fastener is initiated by the torque or the counter torque. The deformation of the fastening element and / or the connecting element is determined by the respective associated strain gauge. The strain gauge element serves to convert the deformation of the connecting element and / or the fastening element into a signal. The signal is fed to an evaluation unit.
Vorzugsweise werden die Befestigungselemente und/oder die Verbindungselemente derart angeordnet, dass äußere Einflüsse auf die Bestimmung des Dreh- moments bzw. des Gegendrehmoments keinen Einfluss aufweisen. Hierzu sind die Dehnmesselemente vorzugsweise an jeweils gegenüberliegenden Seiten des Antriebselements angeordnet. Weiter vorteilhaft können die Dehnmesselemente so angeordnet sein, dass die Wirkung der Schwerkraft oder einer sonstigen Einwirkung auf eines der Ant ebselemente nicht wirksam ist oder ausgeglichen wird. Preferably, the fastening elements and / or the connecting elements are arranged such that external influences on the determination of the torque or the counter torque have no influence. For this purpose, the strain gauges are preferably arranged on respectively opposite sides of the drive element. Further advantageously, the strain gauges be arranged so that the effect of gravity or other action on one of the Ant ibs elements is not effective or balanced.
Vorzugsweise werden die Dehnmesselemente an zwei oder vier jeweils gegen- überliegenden Stellen der Verbindung von dem ersten Antriebselement und dem zweiten Antriebselement angeordnet. Preferably, the strain gauges are arranged at two or four respective opposite points of the connection of the first drive element and the second drive element.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Maschinenelements ist das Dehnmesselement dem Verbindungselement zugeordnet ist, wobei das Verbin- dungselement eine Aussparung aufweist, wobei der Rand der Aussparung durch das Drehmoment zur Verformung ausgebildet ist und die Verformung zur Bestimmung des Drehmoments mit Hilfe des Dehnmesselements vorgesehen ist. In a further advantageous embodiment of the machine element, the strain gauge is associated with the connecting element, wherein the connecting element has a recess, wherein the edge of the recess is formed by the torque for deformation and the deformation is provided for determining the torque by means of Dehnmesselements.
Das Verbindungselement ist vorteilhaft aus leicht biegsamem Metall, wie Alumi- nium, Kupfer oder Kunststoff, hergestellt. The connecting element is advantageously made of easily flexible metal, such as aluminum, copper or plastic.
Die Aussparung des Verbindungsteils ist derart angeordnet und geformt, so dass eine Krafteinwirkung auf das Verbindungselement eine möglichst große Verformung des Verbindungselements bewirkt. So kann die Aussparung beispielhaft als ein Schlitz ausgeführt werden und/oder als eine Bohrung, wobei der Rand der Bohrung über eine Seite des Verbindungselements hinausragt. The recess of the connecting part is arranged and shaped such that a force acting on the connecting element causes the greatest possible deformation of the connecting element. Thus, the recess may be exemplified as a slot and / or as a bore, wherein the edge of the bore protrudes beyond one side of the connecting element.
Die Aussparung dient vorteilhaft zur Erhöhung der Verformung des Verbindungselements. Die Verformung wird durch das Drehmoment hervorgerufen. Das Dreh- moment bewirkt eine Verdrehung des ersten Antriebselements in Bezug zum zweiten Antriebselement. Die Verdrehung bewirkt eine Verformung des Verbindungselements. Die Verformung des Verbindungselements bewirkt eine Ausdehnung eines Bereiches einer Seitenfläche des Verbindungselements. Die Ausdehnung wird durch das Dehnmesselement bestimmt. Da die Verformung des Verbin- dungselements proportional zu dem übertragenen Drehmoment ist, kann durch die Bestimmung der Verformung des Verbindungselements das übertragene Drehmoment bestimmt werden. Das Befestig ungsm ittel kann ebenfalls eine Aussparung zur Aufnahme eines Dehnmesselements aufweisen. Das wird dann vorteilhaft in der Aussparung befestigt und dient zur Bestinnnnung der Verformung des Befestigungselements. Die Verformung des Befestigungselements erfolgt durch die Verdrehung des ersten Antriebselements in Bezug zum zweiten Antriebselement. The recess advantageously serves to increase the deformation of the connecting element. The deformation is caused by the torque. The torque causes a rotation of the first drive element in relation to the second drive element. The rotation causes a deformation of the connecting element. The deformation of the connector causes expansion of a portion of a side surface of the connector. The extent is determined by the strain gauge. Since the deformation of the connecting element is proportional to the transmitted torque, the torque transmitted can be determined by determining the deformation of the connecting element. The attachment means may also have a recess for receiving a strain gauge element. This is then advantageously secured in the recess and serves to Bestinnnnung the deformation of the fastener. The deformation of the fastening element takes place by the rotation of the first drive element in relation to the second drive element.
Hierbei kann das Befestigungselement auch in Richtung des übertragenen Drehmoments ausgerichtet sein. In einem solchen Fall initiiert die Scherbelastung des Befestigungselements eine Verformung des Befestigungselements. Die Verformung des Befestigungselements erfolgt durch die Scherspannung und führt zu einer bereichsweisen Änderung der Länge des Befestigungselements und somit zu einer Veränderung der Länge des Dehnmesselements. Durch die ermittelte Verformung des Befestigungselements kann somit gleichsam auf das übertragene Drehmoment geschlossen werden. Die Bestimmung des übertragenen Drehmoments erfolgt mit Hilfe der Auswerteeinheit. In this case, the fastening element can also be aligned in the direction of the transmitted torque. In such a case, the shearing load of the fastener initiates deformation of the fastener. The deformation of the fastener is effected by the shear stress and leads to a region-wise change in the length of the fastener and thus to a change in the length of the Dehnmesselements. As a result of the determined deformation of the fastening element can be closed to the transmitted torque. The determination of the transmitted torque takes place with the aid of the evaluation unit.
Vorzugsweise können mehrere Dehnmesselemente in Verbindungselementen und/oder den Befestigungselementen zur Bestimmung des übertragenen Drehmoments vorgesehen sein. Preferably, a plurality of strain gauges can be provided in connection elements and / or the fastening elements for determining the transmitted torque.
Das Dehnmesselement kann auch an einer Außenseite des Verbindungselements und/oder des Befestigungselements befestigt sein. The strain gauge can also be attached to an outer side of the connecting element and / or the fastening element.
Das Dehnmesselement kann die Aussparung teilweise abdecken. So führt die Änderung der Form der Aussparung zu einer Änderung des Abstandes der Seiten, an denen das Dehnmesselement jeweils befestigt ist. Durch die Aussparung des Verbindungselements führt das Gegendrehmoment zu einer stärkeren Verformung des Verbindungselements und somit zu einer stärkeren Verformung des Dehnmesselements. Somit kann die Messgenauigkeit des Drehmoments bzw. des Gegendrehmoments erhöht werden. Bei der Integration des Dehnmesselements in das Befestigungsmittel ist das Dehnmesselement vorteilhaft von äußeren Einflüssen geschützt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit ist das Dehnmesselement an einer Seitenfläche des Verbindungselements befestigt. The strain gauge can partially cover the recess. Thus, the change in the shape of the recess leads to a change in the distance between the sides to which the strain gauge is attached. Due to the recess of the connecting element, the counter torque leads to a greater deformation of the connecting element and thus to a greater deformation of the Dehnmesselements. Thus, the measurement accuracy of the Torque or the counter torque can be increased. When integrating the expansion measuring element into the fastening means, the expansion measuring element is advantageously protected from external influences. In a further advantageous embodiment of the machine unit, the strain gauge is attached to a side surface of the connecting element.
Die Seitenfläche des Verbindungselements ist vorzugsweise die Seitenfläche, die der Aussparung gegenüberliegt, wobei die Aussparung ein Teil der gegenüber lie- genden Seitenfläche ausschneidet. Vorzugsweise kann durch die Anordnung des Dehnmesselements an einer Seitenfläche eine genauere Bestimmung des Drehmoments bzw. des Gegendrehmoments erfolgen. The side surface of the connecting element is preferably the side surface opposite the recess, wherein the recess cuts out a part of the opposite side surface. The arrangement of the expansion measuring element on a side surface can preferably be used to determine the torque or the counter torque more precisely.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Maschinenelements ist das Dehnmesselement dem Befestigungsmittel zugeordnet. In a further advantageous embodiment of the machine element, the strain gauge is associated with the fastening means.
Das Dehnmesselement ist hierbei vorzugsweise in das Befestigungsmittel, insbesondere eine Schraubverbindung, integriert. Hierzu weist das Befestigungsmittel eine, insbesondere mittig angeordnete, Bohrung auf, welche durch ein Füllmittel wieder ausgefüllt ist. Neben dem Füllmittel weist die Aussparung des Befestigungsmittels auch das Dehnmesselement auf, wobei das Füllmittel sowohl zum Schutz des Dehnmesselements als auch zur Fixierung des Dehnmesselements dient. Weiter kann das Dehnmesselement auch an einer Seitenfläche des Befestigungsmittels angeordnet sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit ist das Verbindungselement mit dem ersten Antriebselement verbunden. Das Verbindungselement ist zur Aufnahme des Befestigungsmittels ausgebildet. Das Befestigungsmittel zur Befestigung des zweiten Antriebselements ist am ersten Antriebselement vorgesehen. Durch die Integration des Dehnmesselements in das (oder an dem) Befestigungsmittel können mehrere Dehnmesselemente zum Einsatz kommen und somit die Genauigkeit der Bestimmung des Drehmoments erhöht werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit ist das Verbindungselement mit dem ersten Antriebselement verbunden, wobei das Verbindungselement zur Aufnahme des Befestigungsmittels ausgebildet ist, wobei das Befestigungsmittel zur Befestigung des zweiten Antriebselements am ersten Antriebselement vorgesehen ist. The strain gauge is in this case preferably in the fastening means, in particular a screw, integrated. For this purpose, the fastening means has a, in particular centrally disposed, bore, which is filled by a filler again. In addition to the filler, the recess of the fastening means and the strain gauge, wherein the filler serves both to protect the Dehnmesselements and for fixing the Dehnmesselements. Further, the strain gauge can also be arranged on a side surface of the fastening means. In a further advantageous embodiment of the machine unit, the connecting element is connected to the first drive element. The connecting element is designed to receive the fastening means. The fastening means for fastening the second drive element is provided on the first drive element. By integrating the strain gauge element into the (or at) the fastening means, a plurality of strain gage elements can be used and thus the accuracy of the determination of the torque can be increased. In a further advantageous embodiment of the machine unit, the connecting element is connected to the first drive element, wherein the connecting element is designed to receive the fastening means, wherein the fastening means is provided for fastening the second drive element on the first drive element.
Hierbei ist das Befestigungsmittel vorzugsweise als Schraube ausgebildet, wobei das Befestigungsmittel zur Befestigung des zweiten Antriebselements an das Verbindungselement ausgebildet ist, wobei das Verbindungselement mit dem ersten Antriebselement verbunden ist. Durch das Verbindungs- und das Befestigungsele- ment sind die beiden Antriebselemente fest miteinander verbunden. Durch die bevorzugte Ausgestaltung der Verbindung der beiden Antriebselemente bewirkt das Verdrehen der beiden Antriebselemente zueinander eine Verformung des Verbindungs- bzw. des Befestigungselements. Der Grad der Verdrehung kann durch vorteilhaft platzierte Aussparungen erhöht werden. In this case, the fastening means is preferably designed as a screw, wherein the fastening means is designed for fastening the second drive element to the connecting element, wherein the connecting element is connected to the first drive element. Through the connection and the fastening element, the two drive elements are firmly connected to each other. Due to the preferred embodiment of the connection of the two drive elements, the rotation of the two drive elements causes each other a deformation of the connecting or the fastening element. The degree of rotation can be increased by advantageously placed recesses.
Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Verbindung der beiden Antriebselemente ist sowohl eine feste Verbindung als auch eine gute Ermittlung des übertragenen Drehmoments möglich. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit ist eine Mehrzahl von Verbindungselementen zur Verbindung der ersten Antriebseinheit mit der zweiten Antriebseinheit vorgesehen, wobei die Verbindungselemente jeweils ein Dehnmesselement umfassen und das jeweilige Dehnmesselement zur Ermittlung des Drehmoments vorgesehen sind. By the above-described embodiment of the connection of the two drive elements both a firm connection and a good determination of the transmitted torque is possible. In a further advantageous embodiment of the machine unit, a plurality of connecting elements for connecting the first drive unit with the second drive unit is provided, wherein the connecting elements each comprise a strain gauge and the respective strain gauge are provided for determining the torque.
Durch die Ermittlung des Drehmoments durch eine Mehrzahl von Dehnmesselementen kann die Genauigkeit der Bestimmung des übertragenen Drehmoments erhöht werden. Weiter können Messungenauigkeiten durch Schwingungen bzw. Erschütterungen ausgeglichen werden. Vorzugsweise sind die jeweiligen Dehn- messelemente, die dem Verbindungselement bzw. den Befestigungsmitteln zugeordnet sind, mit der Auswerteeinheit verbunden. Die Auswerteeinheit registriert die Signale des jeweiligen Dehnmesselements und berechnet aus den Signalen das übertragene Drehmoment. Durch die Anordnung mehrerer Dehnmesselemente an mehreren Verbindungselementen können Messungenauigkeiten bzw. negative Einflüsse auf das Ergebnis der Drehmomentbestimmung ausgeschlossen werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit ist das Verbindungselement in einer Öffnung des ersten Antriebselements und/oder in einer Öffnung des zweiten Antriebselements eingefügt. By determining the torque by a plurality of strain gauges, the accuracy of the determination of the transmitted torque increase. Furthermore, measurement inaccuracies due to vibrations or vibrations can be compensated. Preferably, the respective expansion measuring elements which are associated with the connecting element or the fastening means are connected to the evaluation unit. The evaluation unit registers the signals of the respective expansion measuring element and calculates the transmitted torque from the signals. By arranging a plurality of strain gauges on a plurality of connecting elements measuring inaccuracies or negative influences on the result of the torque determination can be excluded. In a further advantageous embodiment of the machine unit, the connecting element is inserted in an opening of the first drive element and / or in an opening of the second drive element.
Durch das Verbindungselement erhöht sich die Stabilität der Verbindung. Durch weitere oder zusätzliche Befestigungselemente kann die Verbindung der beiden Antriebselemente noch verstärkt werden. Je nach Ausgestaltung der Maschineneinheit ist weiter eine Vielzahl von Antriebselementen kombinierbar. The connection element increases the stability of the connection. By additional or additional fasteners, the connection of the two drive elements can be reinforced. Depending on the configuration of the machine unit, a plurality of drive elements can furthermore be combined.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit weist das Ver- bindungselement eine weitere Aussparung auf, insbesondere zur Durchführung einer elektrischen Leitung oder eines Befestigungsmittels. In a further advantageous embodiment of the machine unit, the connecting element has a further recess, in particular for carrying out an electrical line or a fastening means.
Zur Übertragung von Signalen der ersten Antriebs- zur zweiten Antriebseinheit (und umgekehrt) können Verbindungsleitungen am Rand der Antriebseinheiten verlegt werden. Die Verbindungselemente können hierzu Öffnungen aufweisen, wobei die Öffnungen zur Durchführung von Verbindungsleitungen ausgebildet sind. Je nach Ausgestaltung der Antriebselemente ist somit eine flexible Verlegung von Verbindungsleitungen möglich, ohne dass die Antriebselemente selbst modifiziert werden müssen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit weist diese weiter eine Auswerteeinrichtung auf, wobei die Auswerteeinrichtung mit dem jeweiligen Dehnmesselement verbunden ist, wobei die Auswerteeinheit zur Bestimmung des Gegendrehmoments und/oder des Drehmoments ausgebildet ist. For transmission of signals of the first drive to the second drive unit (and vice versa) connecting lines can be laid on the edge of the drive units. The connecting elements may for this purpose have openings, wherein the openings are designed for the passage of connecting lines. Depending on the configuration of the drive elements, a flexible installation of connection lines is thus possible without the drive elements themselves having to be modified. In a further advantageous embodiment of the machine unit, the latter further has an evaluation device, wherein the evaluation device is connected to the respective strain gauge element, wherein the evaluation unit is designed to determine the counter torque and / or the torque.
Bei der Auswerteeinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Recheneinheit, beispielsweise einen Mikrocomputer oder einen MikroController. Die Auswerteeinheit dient zur Aufnahme der Signale, welche die Dehnmesselemente der Auswerteeinheit bereitstellen. Aus den Signalen errechnet die Auswerteeinheit, insbeson- dere mit Hilfe einer Kennlinie oder einem semiempirischen Modell, das übertragene Drehmoment bzw. das Gegendrehmoment. Meist ist das Gegendrehmoment betragsmäßig gleich dem Drehmoment. The evaluation device is preferably a computing unit, for example a microcomputer or a microcontroller. The evaluation unit is used to receive the signals which provide the strain gauges of the evaluation. The evaluation unit calculates the transmitted torque or the counter torque from the signals, in particular with the aid of a characteristic curve or a semiempirical model. In most cases, the counter torque is equal in magnitude to the torque.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Maschineneinheit ist das jewei- lige Dehnmesselement, insbesondere gemäß seiner Verformung, zur Übertragung eines Signals an die Auswerteeinheit ausgebildet. Das Signal wird vorzugsweise durch eine elektrische Verbindungsleitung von dem Dehnmesselement zur Auswerteeinheit übertragen. Durch die Übertragung des Signals von dem Dehnmesselement an die Auswerteeinrichtung wird das Signal der Auswerteeinrichtung be- reitgestellt. In a further advantageous embodiment of the machine unit, the respective strain-measuring element, in particular in accordance with its deformation, is designed to transmit a signal to the evaluation unit. The signal is preferably transmitted by an electrical connection line from the strain gauge to the evaluation unit. By transmitting the signal from the strain gauge to the evaluation device, the signal of the evaluation device is made available.
Vorzugsweise findet die Erfindung Anwendung in elektrisch betriebenen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, wobei die Antriebseinheiten dem Motor bzw. dem Getriebe und/oder dem Differenzial der Elektro- bzw. Hybridfahrzeuge entsprechen. Die Erfindung lässt sich ebenso bei der Übertragung von Drehmomenten in industriellen Anlagen oder in Schienenfahrzeugen einsetzen. Preferably, the invention finds application in electrically powered vehicles or hybrid vehicles, wherein the drive units correspond to the engine or the transmission and / or the differential of the electric or hybrid vehicles. The invention can also be used in the transmission of torques in industrial installations or in rail vehicles.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert. Die hierbei in den Figuren gezeigten Merkmale können einzeln und in Kombination zu neuen Ausführungsformen kombiniert werden, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen: FIG 1 eine Ansicht einer Maschineneinheit, The invention will be described and explained in more detail below with reference to FIGS. The features shown here in the figures can be combined individually and in combination to form new embodiments, without departing from the essence of the invention. Show it: 1 shows a view of a machine unit,
FIG 2 eine andere Ansicht einer Maschineneinheit,  2 shows another view of a machine unit,
FIG 3 ein Verbindungselement,  3 shows a connecting element,
FIG 4 eine Seitenfläche des Verbindungselements,  4 shows a side surface of the connecting element,
FIG 5 eine Befestigung der Antriebselemente,  5 shows a fastening of the drive elements,
FIG 6 ein Befestigungselement,  6 shows a fastening element,
FIG 7 eine mögliche Anordnung der Verbindungselemente,  7 shows a possible arrangement of the connecting elements,
FIG 8 eine andere Befestigung der Antriebselemente sowie  8 shows another attachment of the drive elements as well
FIG 9 eine weitere Anordnung.  9 shows a further arrangement.
FIG 1 zeigt eine Ansicht einer Maschineneinheit. Die Maschineneinheit weist ein erstes Antriebselement 3, ein zweites Antriebselement 5 und ein Dehnmesselement 1 auf. Das erste Antriebselement 3 ist über eine Welle A mit dem zweiten Antriebselement 5 verbunden. Die Welle A dient zur Übertragung eines Drehmo- mentes D vom ersten Antriebselement 3 zum zweiten Antriebselement 5. Bei1 shows a view of a machine unit. The machine unit has a first drive element 3, a second drive element 5 and a strain gauge 1. The first drive element 3 is connected via a shaft A to the second drive element 5. The shaft A serves to transmit a torque D from the first drive element 3 to the second drive element 5
Übertragung des Drehmomentes D vom ersten Antriebselement 3 auf das zweite Antriebselement 5 wird ein Gegendrehmoment G induziert. Das Gegendrehmoment G bewirkt eine Verdrehung des zweiten Antriebselements 5 in Bezug zum ersten Antriebselement 3. Die Verdrehung durch das Gegendrehmoment G wird durch das Dehnmesselement 1 bestimmt. Das Dehnmesselement 1 ist hierbei von der Welle A beabstandet angeordnet. Vorzugsweise ist das Dehnmesselement 1 nahe der Gehäuseaußenseite des ersten Antriebselements 3 und des zweiten Antriebselements 5 angeordnet. FIG 2 zeigt eine andere Ansicht einer Maschineneinheit. Auch die hier gezeigte Maschineneinheit weist ein erstes Antriebselement 3 und ein zweites Antriebselement 5 auf. Die Antriebselemente 3, 5 sind an ihrem Rand durch Dehnmesselemente 1 verbunden. Ein Verdrehen des ersten Antriebselements 3 in Bezug auf das zweite Antriebselement 5 wird durch die beiden Dehnmesselemente 1 ermit- telt. Die Verdrehung erfolgt hierbei entlang der Achse des übertragenen Drehmoments D. Die Dehnmesselemente 1 stellen ein Signal proportional zur Verdrehung des ersten Antriebselements 3 zum zweiten Anthebselement 5 einer Auswerteeinheit AE zur Verfügung. Die Auswerteeinheit AE bestimmt aus den Signalen der Dehnmesselemente 1 das Drehmoment D bzw. das Gegendrehmoment G. Die Dehnmesselemente 1 sind derart angeordnet, dass eine Verdrehung in einer Seite das eine Dehnmesselement 1 in der Länge vergrößert und das andere Dehnmesselement 1 entspannt bzw. in seiner Länge reduziert. Eine Verdrehung in der anderen Richtung der Antriebselemente 3, 5 bewirkt demnach eine Dehnung des anderen Dehnmesselements 1 . Durch die Anordnung der Dehnmesselemente 1 kann sowohl der Betrag als auch die Richtung des übertragenen Drehmomentes D be- stimmt werden. Transmission of the torque D from the first drive element 3 to the second drive element 5, a counter torque G is induced. The counter-torque G causes a rotation of the second drive element 5 with respect to the first drive element 3. The rotation by the counter-torque G is determined by the strain gauge 1. The strain gauge 1 is in this case arranged at a distance from the shaft A. Preferably, the strain gauge 1 is disposed near the outside of the housing of the first drive element 3 and the second drive element 5. 2 shows another view of a machine unit. The machine unit shown here also has a first drive element 3 and a second drive element 5. The drive elements 3, 5 are connected at their edge by strain gauges 1. A rotation of the first drive element 3 with respect to the second drive element 5 is determined by the two strain gauges 1. The rotation takes place along the axis of the transmitted torque D. The strain gauges 1 represent a signal proportional to the rotation of the first drive element 3 to the second lifting element 5 of an evaluation unit AE. The evaluation unit AE determines from the signals of Dehnmesselemente 1, the torque D and the counter torque G. The strain gauges 1 are arranged such that a rotation in one side increases a strain gauge 1 in length and relaxes the other strain gauge 1 or in his Length reduced. A rotation in the other direction of the drive elements 3, 5 thus causes an expansion of the other Dehnmesselements first Due to the arrangement of the strain gauges 1, both the magnitude and the direction of the transmitted torque D can be determined.
FIG 3 zeigt ein Verbindungselement 13. Das Verbindungselement 13 dient zur Verbindung des ersten Antriebselements 3 und des zweiten Antriebselements 5. Das Verbindungselement 13 weist eine Aussparung 7 auf, wobei die Aussparung 7 bei einer Beaufschlagung des Verbindungselements 13 mit einer Kraft zu einer Verformung einer Seitenfläche des Verbindungselements 13 führt. Entlang der Seitenfläche, welche durch die Belastung mit der Kraft verformt wird, ist ein Dehnmesselement 1 angeordnet. Das Verbindungselement 13 weist überdies Öffnungen auf, wobei die Öffnungen 1 1 a, 1 1 b zur Durchführung von elektrischen Leitun- gen oder zur Aufnahme eines Befestigungselements 9 dienen. Zur Aufnahme des Befestigungselements 9 in das Verbindungselement 13, weist die Öffnung 1 1 a, 1 1 b vorzugsweise ein Gewinde auf. Die Kraft auf das Verbindungselement 13 wird durch die Verdrehung der Antriebselemente 3, 5 zueinander induziert. Die Kraft auf das Verbindungselement 13 wirkt parallel zu den Seitenflächen, an denen das Dehnmesselement 1 jeweils angeordnet ist. Das Verbindungselement 13 weist weiter eine weitere Aussparung 7 bzw. Öffnung 1 1 a auf, wobei die weitere Aussparung 7/Öffnung 1 1 a, vorzugsweise zur Durchführung von einer Verbindungsleitung 10 ausgebildet ist. Auch die Aussparung 7, welche zur Verstärkung der Verformung beiträgt, kann zur Durchführung einer Verbindungsleitung 10 vorgesehen sein. FIG 4 zeigt eine Seitenfläche des Verbindungselements 13. Das Verbindungsele- ment 13 weist an der Seitenfläche zwei Dehnmesselemente 1 auf. Die Dehnmess- elemente 1 sind jeweils so angeordnet, dass die Aussparung 7 bei einer Belastung des Verbindungselements 13 durch die Verdrehung der Antriebselemente 3, 5 in der Länge bzw. Form verändert wird. Weiter ist eine Öffnung 1 1 a zur Aufnahme eines Befestigungselements 9 oder einer Verbindungsleitung 10 angedeutet. Das Dehnmesselement 1 ist, wie auch in FIG 3 gezeigt, entweder über der Aussparung 7 oder auf der gegenüberliegenden Seitenfläche der Aussparung 7 vorzugsweise angeordnet. 3 shows a connecting element 13. The connecting element 13 serves to connect the first drive element 3 and the second drive element 5. The connecting element 13 has a recess 7, wherein the recess 7 upon application of the connecting element 13 with a force to a deformation of a side surface of the connecting element 13 leads. Along the side surface, which is deformed by the load with the force, a strain gauge 1 is arranged. The connecting element 13 also has openings, wherein the openings 1 1 a, 1 1 b for carrying electrical lines or for receiving a fastener 9 are used. For receiving the fastening element 9 in the connecting element 13, the opening 1 1 a, 1 1 b preferably has a thread. The force on the connecting element 13 is induced by the rotation of the drive elements 3, 5 to each other. The force on the connecting element 13 acts parallel to the side surfaces on which the strain gauge 1 is arranged in each case. The connecting element 13 further has a further recess 7 or opening 1 1 a, wherein the further recess 7 / opening 1 1 a, preferably for the implementation of a connecting line 10 is formed. The recess 7, which contributes to the reinforcement of the deformation, can be provided for the passage of a connecting line 10. 4 shows a side surface of the connecting element 13. The connecting element 13 has two strain gauges 1 on the side surface. The strain gauges 1 are each arranged so that the recess 7 is changed in a load of the connecting element 13 by the rotation of the drive elements 3, 5 in the length or shape. Next, an opening 1 1 a for receiving a fastener 9 or a connecting line 10 is indicated. The strain gauge 1 is, as also shown in FIG. 3, preferably arranged either above the recess 7 or on the opposite side surface of the recess 7.
FIG 5 zeigt ein Verbindungselement 13 zur Verbindung eines ersten Antriebselements 3 mit dem zweiten Antriebselement 5. Das Verbindungselement 13 ist, vorzugsweise in einer Pressverbindung, mit dem ersten Antriebselement 3 verbunden. Das Verbindungselement 13 dient zur Aufnahme des Befestigungsmittels 9, wobei das Befestigungsmittel 9 zur Befestigung des zweiten Antriebselements 5 an das Verbindungselement 13 vorgesehen ist. Das Verbindungselement 13 kann auch über weitere Befestigungsmittel (nicht gezeigt) mit dem ersten Antriebselement 3 verbunden sein. FIG 6 zeigt ein erstes Antriebselement 3 und ein zweites Antriebselement 5, wobei das erste Antriebselement 3 mit dem zweiten Antriebselement 5 durch das Befestigungsmittel 9 verbunden ist. Das Befestigungsmittel 9 befindet sich jeweils in einer Öffnung 1 1 a bzw. Aussparung 7 des ersten bzw. zweiten Antriebselements 3, 5. Das Befestigungsmittel 9 weist eine Aussparung 7 auf, wobei die Aussparung 7 des Befestigungsmittels 9 zur Aufnahme des Dehnmesselements 1 ausgebildet ist. Das Dehnmesselement 1 ist vorzugsweise mit einem Verbundwerkstoff in der Aussparung 7 fixiert. Bei einem Verdrehen des ersten Antriebselements 3 in Bezug auf das zweite Antriebselement 5 erfolgt eine Dehnung des Befestigungsmittels 9, wobei durch die Dehnung des Befestigungsmittels 9 das Dehnmesselement 1 in seiner Form bzw. Ausrichtung verändert wird und die Veränderung als Signal einer (nicht gezeigten) Auswerteeinheit AE bereitgestellt wird. Hierbei ist das Be- festig ungsm ittel 9 durch eine Schraubverbindung ausgebildet, wobei die Schraubverbindung durch eine Schraubenmutter ausgestaltet ist. Die Schaubverbindung verbindet das erste Antriebselement 3 mit dem zweiten Antriebselement 5. Die Verbindung ist in der Regel stabil ausgestaltet. Das Dehnmesselement 1 ist mit Hilfe des Füllmaterials in der Aussparung 7 befestigt. Das Füllmaterial ist vorzugsweise ein Polymer, insbesondere ein schmelzbarer Kunststoff. 5 shows a connecting element 13 for connecting a first drive element 3 to the second drive element 5. The connecting element 13 is connected to the first drive element 3, preferably in a press connection. The connecting element 13 serves to receive the fastening means 9, wherein the fastening means 9 is provided for fastening the second drive element 5 to the connecting element 13. The connecting element 13 can also be connected to the first drive element 3 via further fastening means (not shown). 6 shows a first drive element 3 and a second drive element 5, wherein the first drive element 3 is connected to the second drive element 5 by the fastening means 9. The fastening means 9 is located in each case in an opening 11a or recess 7 of the first or second drive element 3, 5. The fastening means 9 has a recess 7, wherein the recess 7 of the fastening means 9 is designed to receive the Dehnmesselements 1. The strain gauge 1 is preferably fixed with a composite material in the recess 7. When the first drive element 3 is rotated with respect to the second drive element 5, the fastening means 9 is stretched, the elongation measuring element 1 being changed in its shape or orientation as a result of the expansion of the fastening means 9 and the change being signaled by an evaluation unit (not shown) AE is provided. Here, the festungs ungsm means 9 formed by a screw, wherein the screw connection is designed by a nut. The Schaub connection connects the first drive element 3 with the second drive element 5. The compound is designed to be stable in the rule. The strain gauge 1 is fixed in the recess 7 with the aid of the filling material. The filling material is preferably a polymer, in particular a fusible plastic.
FIG 7 zeigt eine mögliche Anordnung der Verbindungselemente 13. Gezeigt wird in der linken Hälfte der FIG eine mögliche Anordnung für Befestigungselemente, wobei die äußeren Kreise als Öffnungen 1 1 a, für die jeweiligen Befestigungsmittel 9, ausgestaltet sind. Im rechten Teil der FIG sind die beiden zueinander angeordneten Öffnungen 1 1 a zu einer breiten Öffnung 1 1 b für ein Verbindungselement 13 ausgeführt. Die Befestigungsmittel 9 bzw. Verbindungselemente 3, 5 sind jeweils an gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Der große Kreis in der Mitte der Öff- nungen 1 1 a, 1 1 b symbolisiert den Zusammenschluss des ersten Antriebselements 3 und/oder des zweiten Antriebselements 5. Die Öffnungen 1 1 a, 1 1 b dienen dementsprechend zur Verbindung des ersten Antriebselements 3 zum zweiten An triebselement 5. In der Mitte des Antriebselements 3 ist die Welle A dargestellt, wobei die Welle A zur Übertragung des Drehmoments D ausgebildet ist. 7 shows a possible arrangement of the connecting elements 13. Shown in the left half of FIG a possible arrangement for fastening elements, wherein the outer circles as openings 1 1 a, for the respective fastening means 9, are configured. In the right part of FIG the two mutually arranged openings 1 1 a to a wide opening 1 1 b for a connecting element 13 are executed. The fastening means 9 or connecting elements 3, 5 are respectively arranged on opposite sides. The large circle in the middle of the openings 1 1 a, 1 1 b symbolizes the merger of the first drive element 3 and / or the second drive element 5. The openings 1 1 a, 1 1 b serve accordingly for connecting the first drive element 3 to Second drive element to 5. In the middle of the drive element 3, the shaft A is shown, wherein the shaft A is formed for transmitting the torque D.
FIG 8 zeigt eine andere Befestigung der Antriebselemente 3, 5. Zur Befestigung des ersten Antriebselements 3 an dem zweiten Antriebselement 5 ist zwischen dem ersten Antriebselement 3 und dem zweiten Antriebselement 5 eine Dichtung 10 eingefügt. Die Dichtung 10 ist vorzugsweise durch ein Kunststoff- oder ein zell- stoffhaltiges Material ausgestaltet und dient zur Abdichtung des Zwischenraums zwischen dem ersten Antriebselement 3 und dem zweiten Antriebselement 5. Zur Verbindung des ersten Antriebselements 3 und des zweiten Antriebselements 5 dient ein Befestigungsmittel 9, wobei das Befestigungsmittel 9 als Gewindestange ausgebildet ist. Das Befestigungsmittel 9 wird in das zweite Antriebselement 5 ge- schraubt und eine Schraubenmutter fixiert das erste Antriebselement 3 an dem zweiten Antriebselement 5. Das Befestigungsmittel 9 weist ein Dehnmesselement 1 auf. Bei einem Verdrehen des ersten Antriebselements 3 in Bezug zum zweiten Antriebselement 5 dehnt sich das Dehnmesselement 1 und stellt proportional zu seiner Dehnung ein Signal an die (nicht gezeigte) Auswerteeinheit AE bereit. FIG. 8 shows another attachment of the drive elements 3, 5. For fastening the first drive element 3 to the second drive element 5, a seal 10 is inserted between the first drive element 3 and the second drive element 5. The seal 10 is preferably designed by a plastic or a cellulose-containing material and serves to seal the gap between the first drive element 3 and the second drive element 5. For connecting the first drive element 3 and the second drive element 5 is a fastening means 9, wherein the fastening means 9 is designed as a threaded rod. The fastening means 9 is screwed into the second drive element 5 and a nut fixes the first drive element 3 to the second drive element 5. The fastening means 9 has a strain gauge element 1. Upon rotation of the first drive element 3 with respect to the second Drive element 5 expands the strain gauge 1 and provides proportional to its elongation a signal to the (not shown) evaluation unit AE ready.
Anstelle des Befestigungselements 9 kann die Ausführung der Erfindung auch mit dem Verbindungselement ausgestaltet sein, wobei das Verbindungselement 13 zur Aufnahme des Dehnmesselements 1 , insbesondere in einer Öffnung 1 1 a, ausgebildet ist. Das Dehnmesselement 1 kann dabei mit Füllmaterial in einer Öffnung 1 1 a oder Aussparung 7 des Verbindungselements 13 fixiert sein. FIG 9 zeigt eine weitere Anordnung einer Verbindung eines ersten Antriebselements 3 und eines zweiten Antriebselements 5. Das erste Antriebselement 3 und das zweite Antriebselement 5 weisen jeweils eine Öffnung 1 1 a auf, wobei die Öffnung 1 1 a mit einem Dehnmesselement 1 bestückt ist. Hierbei kann das Dehn messelement 1 in einem Verbindungselement 13 und/oder einem Befestigungs- element 9 lokalisiert sein. Bei einem Verdrehen des ersten Antriebselements 3 im Verhältnis zum zweiten Verbindungselement 6 wird bei dieser Ausführung der Erfindung das Dehnmesselement 1 verformt. Die Verformung des Dehnmesselements 1 kann mit der Auswerteeinheit (nicht gezeigt) ausgewertet werden und somit das (übertragene) Drehmoment D bestimmt werden. Instead of the fastening element 9, the embodiment of the invention may also be configured with the connecting element, wherein the connecting element 13 for receiving the Dehnmesselements 1, in particular in an opening 1 1 a, is formed. The strain gauge 1 can be fixed with filler in an opening 1 1 a or recess 7 of the connecting element 13. 9 shows a further arrangement of a connection of a first drive element 3 and a second drive element 5. The first drive element 3 and the second drive element 5 each have an opening 1 1 a, wherein the opening 1 1 a is equipped with a strain gauge 1. In this case, the expansion measuring element 1 can be located in a connecting element 13 and / or a fastening element 9. Upon rotation of the first drive element 3 in relation to the second connecting element 6, the strain gauge 1 is deformed in this embodiment of the invention. The deformation of the expansion element 1 can be evaluated with the evaluation unit (not shown) and thus the (transmitted) torque D can be determined.
Die Erfindung betrifft eine Maschineneinheit und ein Verfahren zur Ermittlung eines Drehmoments D sowie ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Die Maschineneinheit weist ein erstes Antriebselement 3 und ein zweites Antriebselemente 5 auf. Weiter weist die die Maschineneinheit zumindest ein Dehnmesselement 1 auf, wo- bei das Dehnmesselement 1 vorzugsweise ein Verdrehen des ersten Antriebselements 3 im Verhältnis zum zweiten Antriebselement 5 ermittelt. Das Verdrehen des ersten Antriebselements 3 zum zweiten Antriebselement 5 erfolgt durch ein (Gegen-)Drehmoment D, G, welches durch das Drehmoment D hervorgerufen wird. Die Übertragung des Drehmoments D erfolgt vorzugsweise durch eine Welle A, insbesondere entlang einer Achse. Das erste Antriebselement 3 und das zweite Antriebselement 5 sind über ein Verbindungselement 13 und/oder ein Befesti- gungsmittel 9 miteinander verbunden. Das Dehnmesselement 1 erfasst vorzugsweise eine Verformung eines Verbindungselements 13 und/oder eines Befestigungselements 9 und stellt ein Signal für eine Auswerteeinrichtung AE bereit. Die Auswerteeinrichtung AE berechnet aus der ermittelten Verformung des Verbin- dungselements 13 und/oder des Befestigungselements 9 das übertragene Drehmoment D. Somit ist eine günstige und direkte Messung des übertragenen Drehmoments D möglich. The invention relates to a machine unit and a method for determining a torque D and an electric or hybrid vehicle. The machine unit has a first drive element 3 and a second drive element 5. Furthermore, the machine unit has at least one strain gauge element 1, wherein the strain gauge element 1 preferably determines a rotation of the first drive element 3 in relation to the second drive element 5. The rotation of the first drive element 3 to the second drive element 5 is effected by a (counter) torque D, G, which is caused by the torque D. The transmission of the torque D is preferably carried out by a shaft A, in particular along an axis. The first drive element 3 and the second drive element 5 are connected via a connecting element 13 and / or a fastening element. gungsmittel 9 interconnected. The strain gauge 1 preferably detects a deformation of a connecting element 13 and / or a fastening element 9 and provides a signal for an evaluation device AE. The evaluation device AE calculates from the determined deformation of the connecting element 13 and / or the fastening element 9 the transmitted torque D. Thus, a favorable and direct measurement of the transmitted torque D is possible.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Maschineneinheit, aufweisend ein erstes Antriebselement (3), ein zweites Ant ebselement (5) und zumindest ein Dehnmesselement (1 ), wobei das erste Antriebselement (3) mit dem zweiten Antriebselement (5) derart verbunden ist, dass ein Drehmoment (D) vom ersten Antriebselement (3) zum zweiten Antriebselement (5) über eine drehbare Welle (A) übertragbar ist, wobei das Dehnmesselement (1 ) zu der Welle (a) radial beabstandet ist und an dem ersten Antriebselement (3) und dem zweiten Antriebselement (5) befestigt ist, wobei das Dehnmess- element (1 ) zur Bestimmung des Drehmoments (D), welches vom ersten Antriebselement (3) zum zweiten Antriebselement (5) übertragen wird, ausgebildet ist. 1 . Machine unit, comprising a first drive element (3), a second Ant ebselement (5) and at least one strain gauge (1), wherein the first drive element (3) with the second drive element (5) is connected such that a torque (D) from first drive element (3) is transferable to the second drive element (5) via a rotatable shaft (A), wherein the strain gauge element (1) is radially spaced from the shaft (a) and attached to the first drive element (3) and the second drive element (5 ), wherein the strain gauge (1) for determining the torque (D) which is transmitted from the first drive element (3) to the second drive element (5), is formed.
2. Maschineneinheit nach Anspruch 1 , wobei das erste Antriebselement (3) mit zumindest einem Verbindungselement (13) und/oder einem Befestigungsmittel (9) verbunden ist, wobei das Verbindungselement (13) und/oder das Befestigungsmittel (9) von der Welle (A) beabstandet angeordnet ist. 2. Machine unit according to claim 1, wherein the first drive element (3) with at least one connecting element (13) and / or a fastening means (9) is connected, wherein the connecting element (13) and / or the fastening means (9) of the shaft ( A) is arranged at a distance.
3. Maschineneinheit nach Anspruch 2, wobei das Dehnmesselement (1 ) dem Verbindungselement (13) zugeordnet ist, wobei das Verbindungselement (13) eine Aussparung (7) aufweist, wobei der Rand der Aussparung (7) durch das Drehmoment (D) zur Verformung ausgebildet ist und die Verformung zur Bestimmung des Drehmoments (D) mit Hilfe des Dehnmesselements (1 ) vorgesehen ist. 3. Machine unit according to claim 2, wherein the strain gauge (1) is associated with the connecting element (13), wherein the connecting element (13) has a recess (7), wherein the edge of the recess (7) by the torque (D) for deformation is formed and the deformation for determining the torque (D) by means of Dehnmesselements (1) is provided.
4. Maschineneinheit nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Dehn- messelement (1 ) an einer Seitenfläche des Verbindungselements (13) befestigt ist. 4. Machine unit according to one of claims 2 or 3, wherein the Dehn- measuring element (1) on a side surface of the connecting element (13) is attached.
5. Maschineneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Dehn messelement (1 ) dem Befestigungsmittel (9) zugeordnet ist. 5. Machine unit according to one of claims 2 to 4, wherein the Dehn measuring element (1) is assigned to the fastening means (9).
6. Maschineneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Verbin- dungselement mit dem ersten Antriebselement (3) verbunden ist, wobei das Verbindungselement (13) zur Aufnahme des Befestigungsmittels (9) ausgebildet ist, wobei das Befestigungsmittel (9) zur Befestigung des zweiten Antriebselements (5) am ersten Antriebselement (3) vorgesehen ist. 6. Machine unit according to one of claims 2 to 5, wherein the connecting element with the first drive element (3) is connected, wherein the connecting element (13) for receiving the fastening means (9) is formed, wherein the fastening means (9) for fastening of the second drive element (5) is provided on the first drive element (3).
7. Maschineneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei eine Mehrzahl von Verbindungselementen (13) zur Verbindung der ersten Antriebseinheit (3) und der zweiten Antriebseinheit (5) vorgesehen ist und wobei die Verbindungsele- mente (13) jeweils ein Dehnmesselement (1 ) umfassen und das jeweilige Dehnmesselement (1 ) zur Ermittlung des Drehmoments (D) vorgesehen ist. 7. Machine unit according to one of claims 2 to 6, wherein a plurality of connecting elements (13) for connecting the first drive unit (3) and the second drive unit (5) is provided and wherein the Verbindungsele- elements (13) each have a strain gauge (1 ) and the respective strain gauge element (1) is provided for determining the torque (D).
8. Maschineneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Verbindungselement (13) in einer Öffnung (1 1 a, 1 1 b) des ersten Antriebselements (3) und/oder in einer Öffnung (1 1 a, 1 1 b) des zweiten Antriebselements (5) eingefügt ist. 8. Machine unit according to one of claims 2 to 7, wherein the connecting element (13) in an opening (1 1 a, 1 1 b) of the first drive element (3) and / or in an opening (1 1 a, 1 1 b) of the second drive element (5) is inserted.
9. Maschineneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Verbindungselement (13) eine weitere Aussparung (13a), insbesondere zur Durchfüh- rung einer elektrischen Leitung (1 1 ) oder eines Befestigungsmittels (13), aufweist. 9. Machine unit according to one of claims 2 to 8, wherein the connecting element (13) has a further recess (13a), in particular for the implementation of an electrical line (1 1) or a fastening means (13).
10. Maschineneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter aufweisend eine Auswerteeinrichtung (AE), wobei die Auswerteeinrichtung (AE) mit dem jeweiligen Dehnmesselement (1 ) verbunden ist, wobei die Auswerteeinrich- tung (AE) zur Bestimmung des Gegendrehmoments (G) und/oder des Drehmoments (D) ausgebildet ist. 10. Machine unit according to one of the preceding claims, further comprising an evaluation device (AE), wherein the evaluation device (AE) with the respective strain gauge (1) is connected, wherein the Auswerteeinrich- device (AE) for determining the reaction torque (G) and / / or the torque (D) is formed.
1 1 . Maschineneinheit nach Anspruch 10, wobei das jeweilige Dehnmesselement (1 ) zur Übertragung eines Signals an die Auswerteeinrichtung (AE) ausgebil- det ist. 1 1. Machine unit according to claim 10, wherein the respective strain gauge element (1) for transmitting a signal to the evaluation device (AE) is formed.
12. Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments (D), wobei das Drehmoment (D) von einem ersten Antriebselement (3) zu einem zweiten Antriebselement (5), insbesondere mit Hilfe einer Welle (A) übertragen wird, wobei bei der Übertragung des Drehmoments (D), ein Dehnmesselement (1 ) verformt wird, wobei das Dehnmesselement (1 ) zur Welle (A) radial beabstandet an dem ersten Antriebselement (3) und dem zweiten Antriebselement (5) befestigt ist, wobei die Verformung des Dehnmesselements (1 ) registriert wird und eine Auswerteeinrichtung (AE) aus der Verformung des Dehnmesselements (1 ) das übertragene Drehmoment (D) ermittelt. 12. A method for determining a torque (D), wherein the torque (D) from a first drive element (3) to a second drive element (5), in particular by means of a shaft (A) is transmitted, wherein in the transmission of torque ( D), a strain gauge (1) is deformed, wherein the strain gauge (1) to the shaft (A) radially spaced on the first drive element (3) and the second drive element (5) is fixed, wherein the deformation of the Dehnmesselements (1) registers and an evaluation device (AE) determines the transmitted torque (D) from the deformation of the expansion measuring element (1).
13. Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, aufweisend eine Maschineneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 . 13. An electric vehicle or hybrid vehicle, comprising a machine unit according to one of claims 1 to 1 1.
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