WO2018202228A1 - Double-flange torque sensor - Google Patents

Double-flange torque sensor Download PDF

Info

Publication number
WO2018202228A1
WO2018202228A1 PCT/DE2018/000130 DE2018000130W WO2018202228A1 WO 2018202228 A1 WO2018202228 A1 WO 2018202228A1 DE 2018000130 W DE2018000130 W DE 2018000130W WO 2018202228 A1 WO2018202228 A1 WO 2018202228A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spring elements
torque transducer
double
deformation element
flange torque
Prior art date
Application number
PCT/DE2018/000130
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Andrae
Rene VIERATH
Norbert Würfl
Anke GOTTSCHLING
Original Assignee
Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh filed Critical Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh
Publication of WO2018202228A1 publication Critical patent/WO2018202228A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • 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
    • G01L3/1407—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
    • G01L3/1428—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers
    • G01L3/1457—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers involving resistance strain gauges

Definitions

  • the invention relates to a flange-shaped Drehmomentetzillon and in particular a torque sensor which can be used for high speeds. Furthermore, the torque transducer is relatively insensitive to disturbing forces.
  • a torque transducer has two attachment disks, hereinafter referred to as flanges.
  • One flange is bolted to a drive shaft, the other flange to a shaft to be set in rotation by the drive shaft.
  • Both flanges are connected to a deformation element that elastically deforms under the influence of a torque.
  • strain gauges are applied to measure the strain occurring there, which is proportional to the size of the torque.
  • Characteristic of these deformation elements is that the locations where the strain gauges are applied, have a strain behavior that is strictly proportional to the applied torque. However, this is a theoretical assumption. In practice, it happens that the two waves are not exactly in the same axis, whereby three cases are to be distinguished: the axes are slightly offset parallel to each other or are at an angle to each other or are offset in parallel and are also at an angle to each other , In all three cases additional forces are transmitted to the deformation element. Depending on the specific geometry of the deformation element, different measurement errors occur. One of the hitherto customary methods for preventing such measurement errors is the most rigid possible design of the deformation element.
  • the object of the invention to provide a torque sensor which emits a high measurement signal and at the same time is relatively insensitive to forces which do not act in the effective direction of the torque. Furthermore, the torque transducer should also at high speeds, z. B. occur in engine test beds, have no or only very small speed-dependent measurement error.
  • the deformation element is located in the axis of rotation of the double flange torque transducer, wherein extending between the mounting flanges at least three rod-shaped spring elements which are attached to the outer edge region of the mounting flanges or between the mounting holes and on which Spring elements no strain gauges or other sensors are provided.
  • the deformation element lying in the axis of rotation of the double-flange torque transducer may have a relatively small diameter. By a relatively small diameter is meant the following: If a double-flange torque receiver is to be used without the rod-shaped spring elements, the deformation element must have a larger diameter in order that it has the necessary rigidity.
  • the strain gauges are arranged on a deformation element with a larger diameter and thus the electrical connection wires are further away from the axis of rotation, larger centrifugal forces also occur at the strain gauges and the electrical connection wires.
  • the diameter of the deformation element can therefore be made small, so that the centrifugal forces occurring are small. As a result, comparatively low centrifugal forces occur even at high speeds.
  • the spring elements have a rectangular cross section, whose narrow side is directed to the axis of rotation.
  • the spring elements on a round cross-section are provided.
  • the spring elements made of a different material than the deformation element.
  • the spring elements made of ceramic.
  • the material of the spring elements on a different spring constant than the material of the deformation element is different than the material of the deformation element.
  • the spring elements are alternately made of different materials.
  • the individual spring elements alternately have a different cross-section.
  • through holes for receiving the spring elements are provided in both flanges.
  • through holes and in the other flange blind holes for receiving the spring elements are provided in one of the two flanges.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a double flange torque transducer according to the prior art.
  • FIG. 2 shows the double-flange torque transducer according to FIG. 1 in a side view.
  • Fig. 3 shows a double flange torque transducer with a smaller diameter of the deformation element.
  • Fig. 4 shows a double flange torque transducer with spring elements having a circular cross section.
  • Fig. 5 shows a double-flange torque transducer with spring elements which have a circular cross-section, but differ alternately in the modulus of elasticity.
  • Fig. 6 shows a double-flange torque transducer with spring elements which have alternately a circular and a rectangular cross-section.
  • FIG. 1 shows a double-flange torque transducer according to the prior art with the following features: two mutually parallel disc-shaped mounting flanges (3, 4) and a between these mounting flanges (3, 4) extending cylindrical deformation element (1) are together in one piece Made of steel.
  • the disc-shaped mounting flanges (3, 4) have fastening bores 5 in their edge region.
  • the deformation element (1) extends rotationally symmetrically along the axis of rotation of the double-flange torque transducer.
  • strain gauges (2) are applied, which are shown only symbolically in the drawings.
  • FIG. 2 shows the double-flange torque transducer according to FIG. 1.
  • the reference symbol a denotes the radius of the deformation element (1).
  • the radius must be relatively large for the double flange torque transducer to have sufficient stability against lateral forces. Since the radius a is relatively large, also the centrifugal forces acting on the strain gauges and on the electrical connection cables upon rotation of the double-flange torque transducer are relatively large.
  • FIG. 3 shows a double flange torque transducer similar to that shown in FIG.
  • the reference symbol b denotes the radius of the deformation element (1).
  • the radius b is much smaller than the radius a. This has the advantage that the centrifugal forces acting on the strain gauges and on the electrical connection cables are smaller.
  • the arrows symbolically show that this construction deforms under the influence of laterally attacking forces. This leads to inadmissibly high measuring errors.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of a double flange torque transducer according to claim 1 with a deformation element (1) having a relative has small radius b.
  • spring elements 6 are arranged to protect against transverse forces. This prevents that these lateral forces cause measurement errors in the torque measurement.
  • the comparatively small radius b has the advantage that the centrifugal forces occurring on the measuring element remain relatively low even at high speeds, and thus also cause only a very small zero shift.
  • the use of spring elements with a circular cross-section has the advantage that it is possible to secure the spring elements in the holes provided for this purpose in both flanges with little effort, for. B. by means of a shrink connection. The dimensioning of components for the production of shrink joints is known in the art and therefore need not be explained.
  • FIG. 5 shows a double-flange torque transducer with the following features:
  • spring elements (6) which have a circular cross-section, but are made of two steels with different modulus of elasticity, wherein the different elasticity in the spring elements are arranged alternately.
  • the modulus of elasticity By a predetermined selection of the modulus of elasticity, the natural frequency of the double flange torque sensor can be selectively influenced. This option is advantageous for measurements performed on engine test benches.
  • Fig. 6 shows a double flange torque transducer having the following features:
  • the spring elements are arranged between the mounting holes.
  • the spring elements have alternately a circular and a square cross-section. With such an arrangement, the natural frequency of the double flange torque transducer can also be influenced in a targeted manner.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

The invention relates to a flange-shaped torque sensor having low zero error at high rotational speeds, comprising the following features: two parallel, disc-shaped securing flanges (3, 4) comprising securing boreholes (5) which are provided in the edge region of said securing flanges (3, 4), and a deforming element (1) which extends between the securing flanges (3, 4) and on which strain gauges (2) are arranged, wherein the deforming element (1) lies in the rotational axis of the double-flange torque sensor and, between the securing flanges (3, 4), at least three rod-shaped spring elements (6, 7) extend which are secured to the outer edge region of the securing flanges (3, 4) or between the boreholes (5), wherein no strain gauges or other sensors are provided on said spring elements (6, 7).

Description

Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer  Doppelflansch torque transducers
Die Erfindung betrifft einen flanschförmigen Drehmomentaufnehmer und insbesondere einen Drehmomentaufnehmer, der für hohe Drehzahlen einsetzbar ist. Weiterhin ist der Drehmomentaufnehmer relativ unempfindlich gegen Störkräfte. Ein derartiger Drehmomentaufnehmer weist zwei Befestigungsscheiben auf, nachfolgend als Flansche bezeichnet. Ein Flansch ist mit einer Antriebswelle, der andere Flansch mit einer von der Antriebswelle in Drehung zu setzenden Welle verschraubt. Beide Flansche sind mit einem Verformungselement verbunden, das sich unter dem Einfluss eines Drehmoments elastisch verformt. An ausgewählten Stellen des Verformungselements sind Dehnungsmessstreifen appliziert, um die dort auftretende Dehnung zu messen, die proportional zur Größe des Drehmoments ist. Diese Messelemente gibt es in unterschiedlichen Geometrien, wobei Biegekräfte oder Scherkräfte gemessen werden. Charakteristisch für diese Verformungselemente ist, dass die Stellen, an denen die Dehnungsmessstreifen appliziert sind, ein Dehnungsverhalten aufweisen, das streng proportional dem anliegenden Drehmoment ist. Es handelt sich hierbei jedoch um eine theoretische Annahme. In der Praxis kommt es vor, dass die beiden Wellen nicht genau in der gleichen Achse liegen, wobei drei Fälle zu unterscheiden sind: Die Achsen sind parallel zueinander leicht versetzt oder stehen in einem Winkel zueinander oder sind parallel versetzt und stehen auch in einem Winkel zueinander. In allen drei Fällen werden auf das Verformungselement zusätzliche Kräfte übertragen. In Abhängigkeit von der speziellen Geometrie des Verformungselements entstehen unterschiedlich große Messfehler. Eine der bisher üblichen Methoden zur Verhinderung solcher Messfehler ist die möglichst starre Ausbildung des Verformungselements. Diese Methode hat jedoch eine physikalische Begrenzung: Je steifer das Messelement ist, umso geringer ist die auftretende Dehnung und somit auch das Messsignal des Drehmoments. Wenn das Verformungselement weniger starr ist, ist auch die Dehnung und somit das Messsignal größer. Allerdings entstehen auch stärkere Verfälschungen des Messsignals, wenn einer der drei vorstehend genannten Fälle auftritt. Aus dem Dokument EP 0 575 634 A1 ist ein Drehmomentsensor bekannt, bei dem die Verformungselemente im Randbereich der Flansche angeordnet sind. Eine solche Konstruktion ist sehr steif, sodass der Drehmomentsensor auch einsetzbar ist, wenn, wie vorstehend beschrieben, die beiden Wellen nicht genau in der gleichen Achse liegen. The invention relates to a flange-shaped Drehmomentaufnehmer and in particular a torque sensor which can be used for high speeds. Furthermore, the torque transducer is relatively insensitive to disturbing forces. Such a torque transducer has two attachment disks, hereinafter referred to as flanges. One flange is bolted to a drive shaft, the other flange to a shaft to be set in rotation by the drive shaft. Both flanges are connected to a deformation element that elastically deforms under the influence of a torque. At selected points of the deformation element strain gauges are applied to measure the strain occurring there, which is proportional to the size of the torque. These measuring elements are available in different geometries, whereby bending forces or shear forces are measured. Characteristic of these deformation elements is that the locations where the strain gauges are applied, have a strain behavior that is strictly proportional to the applied torque. However, this is a theoretical assumption. In practice, it happens that the two waves are not exactly in the same axis, whereby three cases are to be distinguished: the axes are slightly offset parallel to each other or are at an angle to each other or are offset in parallel and are also at an angle to each other , In all three cases additional forces are transmitted to the deformation element. Depending on the specific geometry of the deformation element, different measurement errors occur. One of the hitherto customary methods for preventing such measurement errors is the most rigid possible design of the deformation element. However, this method has a physical limitation: the stiffer the measuring element, the lower the strain that occurs and thus also the torque measurement signal. If the deformation element is less rigid, the elongation and thus the measurement signal is greater. However, stronger distortions of the measurement signal occur when one of the three aforementioned cases occurs. The document EP 0 575 634 A1 discloses a torque sensor known, in which the deformation elements are arranged in the edge region of the flanges. Such a construction is very rigid, so that the torque sensor can also be used if, as described above, the two shafts are not exactly in the same axis.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass bei dieser Konstruktion bei hohen Drehzahlen Messfehler auftreten. Es handelt sich speziell um Nullpunktverschiebungen. Diese Messfehler sind von der Drehzahl abhängig und lassen sich somit schwer kompensieren. However, it has been found that with this design at high speeds measurement errors occur. These are especially zero offsets. These measurement errors are dependent on the speed and can thus be difficult to compensate.
Auch in dem Dokument DE 102015110861 A1 wird das vorstehend genannte Problem des parallelen und des winkeligen Versatzes der miteinander zu verbindenden Wellen beschrieben. Also in the document DE 102015110861 A1 the above-mentioned problem of the parallel and angular offset of the shafts to be connected together is described.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, einen Drehmomentmessaufnehmer bereitzustellen, der ein hohes Messsignal abgibt und gleichzeitig relativ unempfindlich gegen Kräfte ist, die nicht in der Wirkrichtung des Drehmoments angreifen. Weiterhin soll der Drehmomentaufnehmer auch bei hohen Drehzahlen, die z. B. in Motorprüfständen auftreten, keine oder nur sehr geringe drehzahlabhängigen Messfehler aufweisen. It is therefore the object of the invention to provide a torque sensor which emits a high measurement signal and at the same time is relatively insensitive to forces which do not act in the effective direction of the torque. Furthermore, the torque transducer should also at high speeds, z. B. occur in engine test beds, have no or only very small speed-dependent measurement error.
Die Aufgabe wird mit einem Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 gelöst, welcher folgende Merkmale aufweist: The object is achieved with a double-flange torque transducer according to claim 1, which has the following features:
- Zwei parallel zueinander angeordnete scheibenförmige Befestigungsflansche mit Befestigungsbohrungen, die im Randbereich der Befestigungsflansche vorgesehen sind,  Two disk-shaped mounting flanges arranged parallel to one another with fastening bores which are provided in the edge region of the mounting flanges,
- ein Verformungselement, das sich zwischen den Befestigungsflanschen (3, 4) erstreckt und auf dem Dehnungsmessstreifen (2) angeordnet sind,  a deformation element extending between the attachment flanges (3, 4) and arranged on the strain gauge (2),
wobei in which
- das Verformungselement in der Drehachse des Doppelflansch-Drehmomentaufnehmers liegt, wobei sich zwischen den Befestigungsflanschen wenigstens 3 stabför- mige Federelemente erstrecken, die am äußeren Randbereich der Befestigungsflansche oder zwischen den Befestigungsbohrungen befestigt sind und wobei auf diesen Federelementen keine Dehnungsmessstreifen oder andere Sensoren vorgesehen sind. Das in der Drehachse des Doppelflansch-Drehmomentaufnehmers liegende Verformungselement kann einen relativ geringen Durchmesser aufweisen. Unter einem relativ geringen Durchmesser ist folgendes zu verstehen: Wenn ein Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer ohne die stabförmige Federelemente verwendet werden soll, muss das Verformungselement einen größeren Durchmesser haben, damit es die notwendige Steifheit aufweist. Wenn die Dehnungsmesstreifen jedoch auf einem Verformungselement mit einem größeren Durchmesser angeordnet und somit die elektrischen Anschlussdrähte von der Drehachse weiter entfernt sind, entstehen an den Dehnungsmessstreifen und den elektrischen Anschlussdrähten auch größere Zentrifugalkräfte. Bei der Konstruktion nach Anspruch 1 kann der Durchmesser des Verformungselements demzufolge gering ausgebildet sein, sodass auch die auftretenden Zentrifugalkräfte gering sind. Demzufolge treten auch bei hohen Drehzahlen vergleichsweise geringe Zentrifugalkräfte auf. - The deformation element is located in the axis of rotation of the double flange torque transducer, wherein extending between the mounting flanges at least three rod-shaped spring elements which are attached to the outer edge region of the mounting flanges or between the mounting holes and on which Spring elements no strain gauges or other sensors are provided. The deformation element lying in the axis of rotation of the double-flange torque transducer may have a relatively small diameter. By a relatively small diameter is meant the following: If a double-flange torque receiver is to be used without the rod-shaped spring elements, the deformation element must have a larger diameter in order that it has the necessary rigidity. However, if the strain gauges are arranged on a deformation element with a larger diameter and thus the electrical connection wires are further away from the axis of rotation, larger centrifugal forces also occur at the strain gauges and the electrical connection wires. In the construction according to claim 1, the diameter of the deformation element can therefore be made small, so that the centrifugal forces occurring are small. As a result, comparatively low centrifugal forces occur even at high speeds.
Nach Anspruch 2 weisen die Federelemente einen rechteckigen Querschnitt auf, deren schmale Seite auf die Drehachse gerichtet ist. According to claim 2, the spring elements have a rectangular cross section, whose narrow side is directed to the axis of rotation.
Nach Anspruch 3 weisen die Federelemente einen runden Querschnitt auf. According to claim 3, the spring elements on a round cross-section.
Nach Anspruch 4 bestehen die Federelemente aus einem anderen Material als das Verformungselement. According to claim 4, the spring elements made of a different material than the deformation element.
Nach Anspruch 5 bestehen die Federelemente aus Keramik. According to claim 5, the spring elements made of ceramic.
Nach Anspruch 6 weist das Material der Federelemente eine andere Federkonstante als das Material des Verformungselements auf. According to claim 6, the material of the spring elements on a different spring constant than the material of the deformation element.
Nach Anspruch 7 bestehen die Federelemente abwechselnd aus unterschiedlichen Materialien. According to claim 7, the spring elements are alternately made of different materials.
Nach Anspruch 8 weisen die einzelnen Federelemente abwechselnd einen unterschiedlichen Querschnitt auf. Die Weiterbildungen der Konstruktion von Anspruch 1 gemäß der Ansprüche 2 bis 8 ermöglichen, die Eigenfrequenz des Doppelflansch-Drehmomentaufnehmers in sehr weiten Grenzen zu modifizieren. According to claim 8, the individual spring elements alternately have a different cross-section. The further developments of the construction of claim 1 according to claims 2 to 8 make it possible to modify the natural frequency of the double flange torque transducer within very wide limits.
Nach Anspruch 9 sind in beiden Flanschen Durchgangslöcher zur Aufnahme der Federelemente vorgesehen. According to claim 9 through holes for receiving the spring elements are provided in both flanges.
Nach Anspruch 10 sind in einem der beiden Flansche Durchgangslöcher und im anderen Flansch Sacklöcher zur Aufnahme der Federelemente vorgesehen. According to claim 10 through holes and in the other flange blind holes for receiving the spring elements are provided in one of the two flanges.
Die Weiterbildungen der Konstruktion von Anspruch 1 gemäß der Ansprüche 9 und 10 ermöglichen eine effiziente Fertigung. The further developments of the construction of claim 1 according to claims 9 and 10 enable efficient production.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert: The invention is explained in more detail below with the aid of the attached schematic drawings:
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Doppelflansch-Drehmomentauf- nehmer nach dem Stand der Technik. 1 shows a perspective view of a double flange torque transducer according to the prior art.
Fig. 2 zeigt den Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Fig. 1 in der Seitenansicht. FIG. 2 shows the double-flange torque transducer according to FIG. 1 in a side view.
Fig. 3 zeigt einen Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer mit kleinerem Durchmesser des Verformungselements. Fig. 3 shows a double flange torque transducer with a smaller diameter of the deformation element.
Fig. 4 zeigt einen Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer mit Federelementen, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Fig. 4 shows a double flange torque transducer with spring elements having a circular cross section.
Fig. 5 zeigt einen Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer mit Federelementen, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, sich aber abwechselnd im Elastizitätsmodul unterscheiden. Fig. 6 zeigt einen Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer mit Federelementen, die abwechselnd einen kreisförmigen und einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Fig. 5 shows a double-flange torque transducer with spring elements which have a circular cross-section, but differ alternately in the modulus of elasticity. Fig. 6 shows a double-flange torque transducer with spring elements which have alternately a circular and a rectangular cross-section.
Die Fig. 1 zeigt einen Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach dem Stand der Technik mit folgenden Merkmalen: Zwei parallel zueinander angeordnete scheibenförmige Befestigungsflansche (3, 4) und ein zwischen diesen Befestigungsflanschen (3, 4) sich erstreckendes zylinderförmiges Verformungselement (1 ) sind zusammen einstückig aus Stahl gefertigt. Die scheibenförmigen Befestigungsflansche (3, 4) weisen in ihrem Randbereich Befestigungsbohrungen 5 auf. Das Verformungselement (1 ) erstreckt sich rotationssymmetrisch entlang der Drehachse des Doppelflansch- Drehmomentaufnehmers. Auf der Oberfläche des zylinderförmigen Verformungselements (1 ) sind Dehnungsmessstreifen (2) appliziert, die in den Zeichnungen nur symbolisch dargestellt sind. 1 shows a double-flange torque transducer according to the prior art with the following features: two mutually parallel disc-shaped mounting flanges (3, 4) and a between these mounting flanges (3, 4) extending cylindrical deformation element (1) are together in one piece Made of steel. The disc-shaped mounting flanges (3, 4) have fastening bores 5 in their edge region. The deformation element (1) extends rotationally symmetrically along the axis of rotation of the double-flange torque transducer. On the surface of the cylindrical deformation element (1) strain gauges (2) are applied, which are shown only symbolically in the drawings.
Die Fig. 2 zeigt den Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Fig. 1. Mit dem Bezugszeichen a ist der Radius des Verformungselements (1 ) bezeichnet. Der Radius muss relativ groß sein, damit der Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer eine ausreichende Stabilität gegen Querkräfte aufweist. Da der Radius a relativ groß ist, sind auch die Zentrifugalkräfte, die bei Drehung des Doppelflansch-Drehmomentaufnehmers auf den Dehnungsmessstreifen und auf die elektrischen Anschlusskabel wirken, relativ groß. FIG. 2 shows the double-flange torque transducer according to FIG. 1. The reference symbol a denotes the radius of the deformation element (1). The radius must be relatively large for the double flange torque transducer to have sufficient stability against lateral forces. Since the radius a is relatively large, also the centrifugal forces acting on the strain gauges and on the electrical connection cables upon rotation of the double-flange torque transducer are relatively large.
Die Fig. 3 zeigt einen Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer ähnlich dem in Figur 2 gezeigten. Mit dem Bezugszeichen b ist der Radius des Verformungselements (1 ) bezeichnet. Der Radius b ist wesentlich kleiner als der Radius a. Das hat den Vorteil, dass die Zentrifugalkräfte, die bei Drehung auf den Dehnungsmessstreifen und auf die elektrischen Anschlusskabel wirken, kleiner sind. Die Pfeile zeigen symbolisch, dass sich diese Konstruktion unter dem Einfluss von seitlich angreifenden Kräften deformiert. Das führt zu unzulässig hohen Messfehlern. FIG. 3 shows a double flange torque transducer similar to that shown in FIG. The reference symbol b denotes the radius of the deformation element (1). The radius b is much smaller than the radius a. This has the advantage that the centrifugal forces acting on the strain gauges and on the electrical connection cables are smaller. The arrows symbolically show that this construction deforms under the influence of laterally attacking forces. This leads to inadmissibly high measuring errors.
Die Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsform eines Doppelflansch-Drehmomentaufnehmers nach Anspruch 1 mit einem Verformungselement (1 ), das einen relativ kleinen Radius b aufweist. Im Bereich der Befestigungsbohrungen 5 sind zum Schutz gegen Querkräfte Federelemente 6 angeordnet. Damit wird verhindert, dass diese Querkräfte Messfehler bei der Drehmomentmessung verursachen. Der vergleichsweise kleine Radius b hat den Vorteil, dass die an dem Messelement auftretenden Zentrifugalkräfte auch bei großen Drehzahlen relativ gering bleiben und somit auch nur eine sehr geringe Nullpunktverschiebung bewirken. Die Verwendung von Federelementen mit kreisförmigem Querschnitt hat den Vorteil, dass sich die Federelemente in den dafür in beiden Flanschen vorgesehenen Bohrungen mit geringem Aufwand befestigen lassen, z. B. mittels einer Schrumpfverbindung. Die Dimensionierung von Bauteilen zur Herstellung von Schrumpfverbindungen ist dem Fachmann bekannt und muss daher nicht erläutert werden. 4 shows a first embodiment of a double flange torque transducer according to claim 1 with a deformation element (1) having a relative has small radius b. In the region of the mounting holes 5 spring elements 6 are arranged to protect against transverse forces. This prevents that these lateral forces cause measurement errors in the torque measurement. The comparatively small radius b has the advantage that the centrifugal forces occurring on the measuring element remain relatively low even at high speeds, and thus also cause only a very small zero shift. The use of spring elements with a circular cross-section has the advantage that it is possible to secure the spring elements in the holes provided for this purpose in both flanges with little effort, for. B. by means of a shrink connection. The dimensioning of components for the production of shrink joints is known in the art and therefore need not be explained.
Die Fig. 5 zeigt einen Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer mit folgenden Merkmalen: FIG. 5 shows a double-flange torque transducer with the following features:
Zwischen den Befestigungsbohrungen (5) sind Federelemente (6) eingesetzt, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, aber aus zwei Stählen mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul gefertigt sind, wobei die sich im Elastizitätsmodul unterscheidenden Federelemente abwechselnd angeordnet sind. Durch eine vorbestimmte Auswahl des Elastizitätsmoduls kann die Eigenfrequenz des Doppelflansch-Drehmo- mentaufnehmers gezielt beeinflusst werden. Diese Option ist vorteilhaft bei Messungen, die an Motorprüfständen durchgeführt werden.  Between the mounting holes (5) spring elements (6) are used, which have a circular cross-section, but are made of two steels with different modulus of elasticity, wherein the different elasticity in the spring elements are arranged alternately. By a predetermined selection of the modulus of elasticity, the natural frequency of the double flange torque sensor can be selectively influenced. This option is advantageous for measurements performed on engine test benches.
Die Fig. 6 zeigt einen Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer mit folgenden Merkmalen: Fig. 6 shows a double flange torque transducer having the following features:
Zwischen den Befestigungsbohrungen sind Federelemente (6, 7) angeordnet. Die Federelemente weisen abwechselnd einen kreisförmigen und einen quadratischen Querschnitt auf. Mit einer derartigen Anordnung kann ebenfalls die Eigenfrequenz des Doppelflansch-Drehmomentaufnehmers gezielt beeinflusst werden.  Between the mounting holes spring elements (6, 7) are arranged. The spring elements have alternately a circular and a square cross-section. With such an arrangement, the natural frequency of the double flange torque transducer can also be influenced in a targeted manner.

Claims

Ansprüche claims
1. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer, der folgende Merkmale aufweist: 1. Double flange torque transducer, having the following features:
- Zwei parallel zueinander angeordnete scheibenförmige Befestigungsflansche (3, 4) mit Befestigungsbohrungen (5), die im Randbereich der Befestigungsflansche (3, 4) vorgesehen sind,  Two mutually parallel disc-shaped mounting flanges (3, 4) with fastening bores (5) which are provided in the edge region of the mounting flanges (3, 4),
- ein Verformungselement (1 ), das sich zwischen den Befestigungsflanschen (3, 4) erstreckt und auf dem Dehnungsmessstreifen (2) angeordnet sind,  a deformation element (1) extending between the attachment flanges (3, 4) and arranged on the strain gauge (2),
wobei in which
- das Verformungselement (1 ) in der Drehachse des Doppelflansch-Drehmomentaufnehmers liegt, dadurch gekennzeichnet, dass  - The deformation element (1) is located in the axis of rotation of the double flange torque transducer, characterized in that
- sich zwischen den Befestigungsflanschen (3, 4) wenigstens 3 stabförmige Federelemente (6, 7) erstrecken, die am äußeren Randbereich der Befestigungsflansche (3, 4) oder zwischen den Befestigungsbohrungen (5) befestigt sind, wobei auf diesen Federelementen (6, 7) keine Dehnungsmessstreifen oder andere Sensoren vorgesehen sind.  - extend between the mounting flanges (3, 4) at least 3 rod-shaped spring elements (6, 7) which are attached to the outer edge region of the mounting flanges (3, 4) or between the mounting holes (5), said on these spring elements (6, 7 ) no strain gauges or other sensors are provided.
2. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei die Federelemente (7) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, deren schmale Seite auf das Verformungselement (1 ) gerichtet ist. Second double-flange torque transducer according to claim 1, wherein the spring elements (7) have a rectangular cross section, whose narrow side is directed to the deformation element (1).
3. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei die Federelemente (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. 3. double flange torque transducer according to claim 1, wherein the spring elements (6) have a circular cross-section.
4. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei die Federelemente (6, 7) aus einem anderen Material als das Verformungselement (1 ) bestehen. 4. double flange torque transducer according to claim 1, wherein the spring elements (6, 7) made of a different material than the deformation element (1).
5. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 4, wobei die Federelemente (6, 7) aus Keramik bestehen. 5. double flange torque transducer according to claim 4, wherein the spring elements (6, 7) consist of ceramic.
6. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei das Material der Federelemente (6, 7) eine andere Federkonstante als das Material des Verformungselements (1 ) aufweist. 6. double flange torque transducer according to claim 1, wherein the material of the spring elements (6, 7) has a different spring constant than the material of the deformation element (1).
7. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei die Federelemente (6, 7) abwechselnd aus unterschiedlichen Materialien bestehen. 7. Double flange torque transducer according to claim 1, wherein the spring elements (6, 7) consist alternately of different materials.
8. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei die einzelnen Federelemente (6, 7) abwechselnd einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen. 8. double flange torque transducer according to claim 1, wherein the individual spring elements (6, 7) alternately have a different cross-section.
9. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei in beiden Flanschen (3, 4) Durchgangslöcher zur Aufnahme der Federelemente (6, 7) vorgesehen sind. 9. double flange torque transducer according to claim 1, wherein in both flanges (3, 4) through holes for receiving the spring elements (6, 7) are provided.
10. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1 , wobei zur Aufnahme der Federelemente (6, 7) im Flansch (3) Durchgangslöcher und im Flansch (4) Sacklöcher oder umgekehrt vorgesehen sind. 10. Doppelflansch-Drehmomentaufnehmer according to claim 1, wherein for receiving the spring elements (6, 7) in the flange (3) through-holes and in the flange (4) blind holes or vice versa are provided.
PCT/DE2018/000130 2017-05-05 2018-05-07 Double-flange torque sensor WO2018202228A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017004378.7A DE102017004378A1 (en) 2017-05-05 2017-05-05 Doppelflansch torque transducers
DE102017004378.7 2017-05-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018202228A1 true WO2018202228A1 (en) 2018-11-08

Family

ID=63103736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2018/000130 WO2018202228A1 (en) 2017-05-05 2018-05-07 Double-flange torque sensor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017004378A1 (en)
WO (1) WO2018202228A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE2150885A1 (en) * 2021-07-06 2022-12-20 Intermercato Ab A load cell for detecting a force, a system for handling a load and a method for calculating a size of a force

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0575634A1 (en) 1992-05-25 1993-12-29 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Torque sensor
US5753828A (en) * 1996-06-18 1998-05-19 Ei Sensors & Systems Company, Inc. Shaft torque measuring system
EP1074826A2 (en) * 1999-08-02 2001-02-07 HBM Mess- und Systemtechnik GmbH Torque sensor
DE102010034638A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-08 GIF Gesellschaft für Industrieforschung mbH Torquemeter
DE102014115615A1 (en) * 2014-10-28 2016-04-28 Werner Stehr Tribologie Torque measuring device
DE102015110861A1 (en) 2015-07-06 2017-01-12 Centa-Antriebe Kirschey Gmbh Device for transmitting torques

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3212946A1 (en) * 1982-04-07 1983-11-03 Harald 6233 Kelkheim Matschin Torque-measuring system
DE102007005894A1 (en) * 2006-06-14 2007-12-20 GIF Gesellschaft für Industrieforschung mbH torque flange
US8161828B1 (en) * 2009-09-29 2012-04-24 Interface, Inc. Load cell for monitoring torsion and having over load protection
JP2011209099A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Sony Corp Torque sensor and robot apparatus
DE202010005613U1 (en) * 2010-06-10 2010-09-02 Eduard Wille Gmbh & Co. Kg Torque transducer with U-profile web
DE102011000054B4 (en) * 2011-01-07 2014-12-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. torsion sensor
DE102014017410A1 (en) * 2014-11-06 2016-05-12 GIF Gesellschaft für Industrieforschung mbH Torquemeter
DE102016010551B3 (en) * 2016-08-31 2018-02-08 Sensodrive Gmbh Torque sensor with radial elastic torque transmission

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0575634A1 (en) 1992-05-25 1993-12-29 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Torque sensor
US5753828A (en) * 1996-06-18 1998-05-19 Ei Sensors & Systems Company, Inc. Shaft torque measuring system
EP1074826A2 (en) * 1999-08-02 2001-02-07 HBM Mess- und Systemtechnik GmbH Torque sensor
DE102010034638A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-08 GIF Gesellschaft für Industrieforschung mbH Torquemeter
DE102014115615A1 (en) * 2014-10-28 2016-04-28 Werner Stehr Tribologie Torque measuring device
DE102015110861A1 (en) 2015-07-06 2017-01-12 Centa-Antriebe Kirschey Gmbh Device for transmitting torques

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017004378A1 (en) 2018-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2395335B1 (en) Torque transducer with U-profile bridge
DE102016010551B3 (en) Torque sensor with radial elastic torque transmission
WO2019144171A9 (en) Measuring system and method for determining a force and/or a torque on a torque-transmitting shaft
DE102009014284A1 (en) torque sensor
EP0012867B1 (en) Piezoelectric strain transducer
WO2007143986A1 (en) Torque-sensing flange
DE102012024264B4 (en) torque sensor
EP3161445B1 (en) Testing device for testing screw systems, and testing method for this purpose
DE102006058437A1 (en) Force measuring bolt for measuring mechanical stresses
WO2018210365A1 (en) Double-flange torque sensor with correction sensor system
DE19525231B4 (en) torque sensor
WO2018202228A1 (en) Double-flange torque sensor
AT522696A4 (en) PROCEDURE AND DRIVE TRAIN TESTBED FOR DETECTING IMBALANCE AND / OR MALALIGNMENT
DE3342817C2 (en) Measuring hub
DE3417774C1 (en) Torsionally stiff, elastically flexible shaft coupling
DE102011000054B4 (en) torsion sensor
DE102013208084B3 (en) Method and system for monitoring a wind turbine and wind turbine
DE2631698A1 (en) Dynamometer measuring transducer with cylindrical beam - has beam with strain gauges held between pairs of holding and force applying elements
DE602004012951T2 (en) Method for compensating for anisotropy in an inertial rotation angle sensor with a swinging bell
DE102011116561A1 (en) Torque measuring shaft for use in rotary actuators in automotive engines, aircraft- and marine engines, has two axial flanges that are displaceably arranged on rotating axis and torsion body that is arranged between both flanges
DE4338279C1 (en) Two-axis rate gyro with elastic articulation parts
DE102017004236A1 (en) Doppelflansch torque transducers
EP3460442A1 (en) Device for measuring motion, machine and method for calibrating the device for measuring motion
DE2537403C3 (en) Force measuring element
DE102022114407B3 (en) Ring-shaped microelectromechanical rotation rate sensor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18749720

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18749720

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1