本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分的用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸的轉(zhuǎn)矩的裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、軸是一種機(jī)器元件，其圍繞軸線旋轉(zhuǎn)并具有在旋轉(zhuǎn)期間傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的功能。這種軸在機(jī)器中具有廣泛的應(yīng)用，例如機(jī)動(dòng)車技術(shù)中作為驅(qū)動(dòng)軸，能源技術(shù)中作為渦輪軸等。

2、通過軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，可以確定機(jī)器的關(guān)鍵參數(shù)，例如性能、效率、摩擦值等。出于該原因，在機(jī)器開發(fā)和機(jī)器的工業(yè)使用過程中都要測(cè)量轉(zhuǎn)矩。

3、從文獻(xiàn)de19719921a1中已知一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸的轉(zhuǎn)矩的裝置，該裝置包括隨軸旋轉(zhuǎn)的測(cè)量法蘭形式的測(cè)量體以及評(píng)估單元。評(píng)估單元具有定子天線。評(píng)估單元在空間上與軸和測(cè)量體間隔開。測(cè)量體還具有應(yīng)變儀、測(cè)量放大器和帶有轉(zhuǎn)子天線的遙測(cè)裝置。在待測(cè)轉(zhuǎn)矩的作用下，應(yīng)變儀產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)，測(cè)量放大器放大該測(cè)量信號(hào)，遙測(cè)單元將放大的測(cè)量信號(hào)數(shù)字化為測(cè)量數(shù)據(jù)，并通過轉(zhuǎn)子天線將該測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到定子天線，測(cè)量數(shù)據(jù)從定子天線到達(dá)評(píng)估單元。通過從定子天線發(fā)送到轉(zhuǎn)子天線的信號(hào)來調(diào)整測(cè)量放大器的參數(shù)，例如零點(diǎn)或增益因子。

4、現(xiàn)在用戶希望將上述裝置用于不同直徑的軸。為此提供了多個(gè)測(cè)量體，這些測(cè)量體的幾何尺寸適配于各自的軸徑，而所使用的評(píng)估單元保持不變。不同幾何尺寸的測(cè)量體會(huì)影響測(cè)量精度，尤其是對(duì)于以明顯超過1000min-1的速度快速旋轉(zhuǎn)的軸，因此針對(duì)不同尺寸的軸徑所產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)僅具有有限的可比性。

5、本發(fā)明的第一個(gè)目的是改進(jìn)由de19719921a1已知的用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸的轉(zhuǎn)矩的裝置。測(cè)量精度應(yīng)該會(huì)因此而提高。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠簡(jiǎn)單、快速和低成本地測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸的轉(zhuǎn)矩的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。

2、本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸的轉(zhuǎn)矩的裝置；該裝置具有測(cè)量體和評(píng)估單元；測(cè)量體可以緊固在軸上，并在緊固狀態(tài)下與軸一起圍繞軸的縱軸線旋轉(zhuǎn)；測(cè)量體具有測(cè)量單元、測(cè)量放大器單元和遙測(cè)單元；測(cè)量單元在緊固狀態(tài)下在轉(zhuǎn)矩的作用下產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)；測(cè)量放大器單元放大測(cè)量信號(hào)；遙測(cè)單元將放大的測(cè)量信號(hào)數(shù)字化并將其無線傳輸?shù)皆u(píng)估單元；其中測(cè)量體具有主慣性軸線，主慣性軸線在緊固狀態(tài)下位于縱軸線上。

3、本發(fā)明還涉及一種測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸的轉(zhuǎn)矩的方法；使用具有測(cè)量體和評(píng)估單元的裝置；測(cè)量體具有測(cè)量單元、測(cè)量放大器單元和遙測(cè)單元；其中測(cè)量體被緊固在軸上；其中軸繞軸的縱軸線旋轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩；其中測(cè)量單元在轉(zhuǎn)矩的作用下產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)；其中測(cè)量放大器單元放大測(cè)量信號(hào)；其中遙測(cè)單元將放大的測(cè)量信號(hào)數(shù)字化并將其無線傳輸?shù)皆u(píng)估單元；并且其中提供測(cè)量體，該測(cè)量體具有主慣性軸線，該主慣性軸線在緊固狀態(tài)下位于縱軸線上。

4、本發(fā)明基于這樣的認(rèn)知：即，由de19719921a1已知的用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸轉(zhuǎn)矩的裝置的測(cè)量體具有不均勻的裝配(zusammensetzung)，因?yàn)槠涫怯蓽y(cè)量法蘭、應(yīng)變儀、測(cè)量放大器和具有轉(zhuǎn)子天線的遙測(cè)單元組成。由于這種不均勻的裝配，其關(guān)于旋轉(zhuǎn)的軸的縱軸線具有不對(duì)稱的質(zhì)量分布，結(jié)果導(dǎo)致測(cè)量體的重心不在縱軸線上，這將導(dǎo)致靜態(tài)不平衡，或者說導(dǎo)致測(cè)量體的主慣性軸線相對(duì)于縱軸線以的角度傾斜，從而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)不平衡。由靜態(tài)不平衡和動(dòng)態(tài)不平衡引起的不平衡引發(fā)干擾轉(zhuǎn)矩，該干擾轉(zhuǎn)矩與待測(cè)量的轉(zhuǎn)矩疊加并導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩測(cè)量失真。根據(jù)本發(fā)明的裝置的測(cè)量體是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡的，并且干擾轉(zhuǎn)矩被最小化，這提高了裝置的測(cè)量精度。

5、本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求給出。

技術(shù)特征：

1.一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸(w，w’)的轉(zhuǎn)矩(m)的裝置(v)；其中所述裝置(v)具有測(cè)量體(1，1’)和評(píng)估單元(2)；所述測(cè)量體(1，1’)能緊固在所述軸(w，w’)上，并且在緊固狀態(tài)下與所述軸(w，w’)一起圍繞所述軸(w，w’)的縱軸線(a)旋轉(zhuǎn)；所述測(cè)量體(1，1’)具有測(cè)量單元(12)、測(cè)量放大器單元(13)和遙測(cè)單元(14)；所述測(cè)量單元(12)在緊固狀態(tài)下在所述轉(zhuǎn)矩(m)的作用下生成測(cè)量信號(hào)(ms)；所述測(cè)量放大器單元(13)放大所述測(cè)量信號(hào)(ms)；所述遙測(cè)單元(14)將放大后的測(cè)量信號(hào)(ms)數(shù)字化并無線傳輸?shù)剿鲈u(píng)估單元(2)；其特征在于，所述測(cè)量體(1，1’)具有主慣性軸線(x)，所述主慣性軸線(x)在緊固狀態(tài)下位于所述縱軸線(a)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(v)，其特征在于，所述測(cè)量體(1，1’)具有測(cè)量體殼體(11)，所述測(cè)量體殼體(11)是多件式的并且具有第一測(cè)量體部分殼體(11a)，所述第一測(cè)量體部分殼體包含第一殼體空腔(110a，110a’)；并且所述第一殼體空腔(110a，110a’)容置所述測(cè)量放大器單元(13)和所述遙測(cè)單元(14)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置(v)，其特征在于，所述測(cè)量體殼體(11)具有第二測(cè)量體部分殼體(11b)，所述第二測(cè)量體部分殼體具有第二殼體空腔(110b，11b’)；所述測(cè)量體(1，1’)具有儲(chǔ)能單元(15)；并且所述第二殼體空腔(110b，110b’)容置所述儲(chǔ)能單元(15)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置(v)，其特征在于，所述測(cè)量體殼體(11)具有第二測(cè)量體部分封閉部(11bb)，所述第二測(cè)量體部分封閉部(11bb)封閉帶有所述儲(chǔ)能單元(15)的第二殼體空腔(110b)；所述第二測(cè)量體部分封閉部(11bb)能夠在緊固狀態(tài)下打開，并且?guī)в兴鰞?chǔ)能單元(15)的所述第二殼體空腔(110b，110b’)能夠從所述測(cè)量體(1，1’)的外部進(jìn)入；所述儲(chǔ)能單元(15)能夠從所述第二殼體空腔(110b，110b’)中取出，并且新的儲(chǔ)能單元(15’)能夠插入所述第二殼體空腔(110b，110b’)中；并且?guī)в行碌膬?chǔ)能單元(15’)的所述第二殼體空腔(110b，110b’)能夠通過所述第二測(cè)量體部分封閉部(11bb)封閉。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置(v)，其特征在于，所述第一殼體空腔(110a，110a’)具有至少一個(gè)第一底切(110aaa，110aaa’)；通過所述第一底切(110aaa，110aaa’)的尺寸和形狀來調(diào)節(jié)所述第一測(cè)量體部分殼體(11a)的重量和重量分布，使得所述測(cè)量體(1，1’)的主慣性軸線(x)在緊固狀態(tài)下位于所述縱軸線(a)上；所述第二殼體空腔(110b，110b’)具有至少一個(gè)第二底切(110bbb，110bbbb’)；通過所述第二底切(110bbb，111bbb’)的尺寸和形狀來調(diào)節(jié)所述第二測(cè)量體部分殼體(11b)的重量和重量分布，使得所述測(cè)量體(1，1’)的主慣性軸線(x)在緊固狀態(tài)下位于所述縱軸線(a)上。

6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的裝置(v)，其特征在于，兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)具有中空?qǐng)A柱體的全等半部的形式。

7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的裝置(v)，其特征在于，兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)以增材工藝制造。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置(v)，其特征在于，所述測(cè)量體(1，1’)為中空?qǐng)A柱形并具有軸向空腔(10，10’)；所述軸向空腔(10，10’)具有空腔直徑(d1，d1′)，所述空腔直徑(d1，d1′)等于所述軸(w，w′)的軸徑(dw，dw′)，所述測(cè)量體(1，1′)能緊固在所述軸上；并且針對(duì)不同軸徑(dw，dw’)的軸(w，w’)，所述裝置(v)具有多個(gè)具有空腔直徑(d1，d1’)的測(cè)量體(1，1’)，所述空腔直徑(d1，d1’)等于所述軸(w，w’)的不同軸徑(dw，dw’)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置(v)，其特征在于，所述測(cè)量單元(12)具有承載單元(121)和應(yīng)變儀(122)；所述承載單元(121)在徑向面對(duì)所述軸(w，w’)的內(nèi)護(hù)罩表面上承載所述應(yīng)變儀(122)；并且所述應(yīng)變儀(122)被設(shè)計(jì)為在所述轉(zhuǎn)矩(m)的作用下生成測(cè)量信號(hào)(ms)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置(v)，其特征在于，所述承載單元(121)是多件式的，并且具有第一承載元件(121a)和第二承載元件(121b)；并且兩個(gè)承載元件(121a，121b)具有中空?qǐng)A柱體的全等半部的形式。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置(v)，其特征在于，所述兩個(gè)承載元件(121a，121b)具有插接元件(121c)；并且所述插接元件(121c)被構(gòu)造為通過形狀配合而彼此形成能松開的連接。

12.一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸(w，w’)的轉(zhuǎn)矩(m)的方法，使用具有測(cè)量體(1，1’)和評(píng)估單元(2)的裝置(v)；所述測(cè)量體(1，1’)具有測(cè)量單元(12)、測(cè)量放大器單元(13)和遙測(cè)單元(14)；其中所述測(cè)量體(1，1’)緊固在所述軸(w，w’)上；其中所述軸(w，w’)被設(shè)置成圍繞所述軸(w，w’)的縱軸線(a)旋轉(zhuǎn)并傳遞所述轉(zhuǎn)矩(m)；其中所述測(cè)量單元(12)在所述轉(zhuǎn)矩(m)的作用下生成測(cè)量信號(hào)(ms)；其中所述測(cè)量放大器單元(13)放大所述測(cè)量信號(hào)(ms)；并且其中所述遙測(cè)單元(14)將放大的測(cè)量信號(hào)(ms)數(shù)字化并無線傳輸?shù)剿鲈u(píng)估單元(2)；其特征在于，提供測(cè)量體(1，1’)，所述測(cè)量體(1，1’)具有主慣性軸線(x)，所述主慣性軸線(x)在緊固狀態(tài)下位于所述縱軸線(a)上。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，提供測(cè)量單元(12)，所述測(cè)量單元(12)具有承載單元(121)和應(yīng)變儀(122)，所述承載單元(121)是多件式的并且具有第一承載元件(121a)和第二承載元件(121b)，兩個(gè)承載元件(121a，121b)具有插接元件(121c)；并且在將所述測(cè)量體(1，1’)緊固在所述軸(w，w’)上的第一步驟中，所述兩個(gè)承載元件(121a，121b)被安放在所述軸(w，w’)上并通過所述插接元件(121)彼此連接。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，提供測(cè)量體(1，1’)，所述測(cè)量體(1，1’)具有測(cè)量體殼體(11)，所述測(cè)量體殼體(11)是多件式的并具有第一測(cè)量體部分殼體(11a)和第二測(cè)量體部分殼體(11b)，兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)具有關(guān)節(jié)單元(111)，所述關(guān)節(jié)單元(111)被構(gòu)造為使所述兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)能夠圍繞所述縱軸線(a)樞轉(zhuǎn)地保持在一起；并且在將所述測(cè)量體(1，1’)緊固在所述軸(w，w’)上的第二步驟中，所述兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)在翻開狀態(tài)下被安放在所述承載單元(121)上。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，提供兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)，所述兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)具有連接單元(112)，所述連接單元(112)被構(gòu)造為，使所述兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)能松開地彼此閉合；并且在將所述測(cè)量體(1，1’)緊固在所述軸(w，w’)上的第三步驟中，所述兩個(gè)測(cè)量體部分殼體(11a，11b)通過圍繞所述縱軸線(a)的樞轉(zhuǎn)關(guān)合地通過所述連接單元(112)彼此連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)的軸(W，W’)的轉(zhuǎn)矩(M)的裝置(V)；裝置(V)具有測(cè)量體(1，1’)和評(píng)估單元(2)；測(cè)量體(1，1’)可緊固在軸(W，W’)上并在緊固狀態(tài)下與軸(W，W’)一起圍繞軸(W，W’)的縱軸線(A)旋轉(zhuǎn)；測(cè)量體(1，1’)具有測(cè)量單元(12)、測(cè)量放大器單元(13)和遙測(cè)單元(14)；測(cè)量單元(12)在緊固狀態(tài)下在轉(zhuǎn)矩(M)的作用下生成測(cè)量信號(hào)(MS)；測(cè)量放大器單元(13)放大測(cè)量信號(hào)(MS)；遙測(cè)單元(14)將放大的測(cè)量信號(hào)(MS)數(shù)字化并無線傳輸?shù)皆u(píng)估單元(2)；其中測(cè)量體(1，1’)具有主慣性軸線(X)，主慣性軸線(X)在緊固狀態(tài)下位于縱軸線(A)上。

技術(shù)研發(fā)人員：S·雷吉茨,B·里林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：基斯特勒控股公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26