DE102018130303A1 - Measuring device and measuring arrangement - Google Patents
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Abstract
Messvorrichtung, insbesondere zur Messung von Axialkräften, umfassend einen Stützring sowie einen Kraftmessbereich, wobei der Kraftmessbereich durch eine Vielzahl von Stegen gebildet ist, welche sich entlang einer Längsrichtung von dem Stützring weg erstrecken, wobei jeder Steg eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, und wobei zumindest ein Steg zumindest auf der Innenfläche und/oder der Außenfläche einen Kraftsensor aufweist.Measuring device, in particular for measuring axial forces, comprising a support ring and a force measuring area, the force measuring area being formed by a plurality of webs which extend along a longitudinal direction away from the support ring, each web having an inner surface and an outer surface, and at least a web has a force sensor at least on the inner surface and / or the outer surface.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung, insbesondere zur Messung von Axialkräften, eine Messanordnung sowie eine Verwendung einer Messvorrichtung.The present invention relates to a measuring device, in particular for measuring axial forces, a measuring arrangement and the use of a measuring device.
Insbesondere in der Entwicklung ist es üblich und nötig, in Bauteilen auftretende Kräfte zu messen bzw. zu überwachen. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise Kraftmessdosen bekannt, welche allerdings den Nachteil mit sich bringen, dass diese oftmals bauraumbedingt nicht sinnvoll in ein Bauteil, wie beispielsweise in ein Fahrzeuggetriebe, integriert werden können. Ebenso ist es durchaus üblich, beispielsweise mit Dehnungsmessstreifen zu arbeiten. Diese werden auf dem zu überwachenden Bauteil direkt appliziert. Hierbei ergibt sich allerdings der Nachteil, dass beim Austausch des entsprechenden Bauteils systembedingt auch die Messstelle mit entfernt wird. Aus der
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung, eine Messanordnung sowie eine Verwendung einer Messvorrichtung anzugeben, welche eine schnelle und höchstgenaue Messung von Axialkräften in Bauteilen oder Komponenten ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a measuring device, a measuring arrangement and the use of a measuring device which enable fast and highly accurate measurement of axial forces in components or components.
Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung gemäß Anspruch 1, durch eine Messanordnung gemäß Anspruch 8 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a measuring device according to claim 1, by a measuring arrangement according to claim 8 and by a use according to claim 11. Further advantages and features emerge from the subclaims and the description and the attached figures.
Erfindungsgemäß umfasst eine Messvorrichtung, insbesondere zur Messung von Axialkräften, einen Stützring sowie einen Kraftmessbereich, wobei der Kraftmessbereich durch eine Vielzahl von Stegen gebildet ist, welche sich entlang einer Längsrichtung von dem Stützring weg erstrecken, wobei jeder Steg eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, und wobei zumindest ein Steg zumindest auf der Innenfläche und/oder der Außenfläche einen Kraftsensor aufweist.According to the invention, a measuring device, in particular for measuring axial forces, comprises a support ring and a force measuring area, the force measuring area being formed by a multiplicity of webs which extend along a longitudinal direction away from the support ring, each web having an inner surface and an outer surface, and wherein at least one web has a force sensor at least on the inner surface and / or the outer surface.
Bevorzugt weisen die Stege auf der Innenfläche und der Außenfläche jeweils Kraftsensoren auf. Mit Vorteil sind die Kraftsensoren also jeweils paarweise angeordnet. Durch eine Applikation der Kraftsensoren sowohl auf den Innenals auch auf den Außenflächen können vorteilhafterweise Nichtlinearitäten eliminiert werden. Ermöglicht wird damit eine hysteresefreie und platzsparende Axialkraftmessung bei geringster Bauraumbeanspruchung. Mit Vorteil kann eine derartige Messvorrichtung beispielsweise auf oder an (Getriebe-)Wellen verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Telemetrieeinheit zur kabellosen Übertragung von Signalen verwendet. Eine derartige Messvorrichtung kann sowohl am Prüfstand als auch in (Versuchs- )Fahrzeugen eingesetzt werden. Die Messvorrichtung kann einfach aufgebaut und in andere Bauteile, insbesondere Getriebe, eingebaut werden. Eine Weiterverwendung des vorher messtechnisch erfassten Getriebes ohne irgendwelche Austauschteile ist problemlos möglich.The webs preferably each have force sensors on the inner surface and the outer surface. The force sensors are therefore advantageously arranged in pairs. By applying the force sensors both on the inner and on the outer surfaces, nonlinearities can advantageously be eliminated. This enables hysteresis-free and space-saving axial force measurement with minimal space requirements. Such a measuring device can advantageously be used, for example, on or on (gear) shafts. According to one embodiment, a telemetry unit is used for the wireless transmission of signals. Such a measuring device can be used both on the test bench and in (test) vehicles. The measuring device can be constructed simply and installed in other components, in particular gears. It is possible to continue using the previously metrologically recorded gear without any replacement parts.
Bevorzugt handelt es sich bei den Kraftsensoren um Dehnungsmessstreifen (DMS). Wie eingangs erwähnt, sind diese, in radialer Richtung gesehen, bevorzugt paarweise angeordnet. Ein Abstand der Kraftsensoren in radialer Richtung ergibt sich dabei über eine Dicke des bzw. der Stege. In bevorzugten Ausführungsformen beträgt eine Dicke eines bzw. der Stege zwischen 2 und 3 mm, bevorzugt etwa 2,5 mm.The force sensors are preferably strain gauges (DMS). As mentioned at the beginning, these are preferably arranged in pairs when viewed in the radial direction. A distance of the force sensors in the radial direction results from a thickness of the web (s). In preferred embodiments, a thickness of one or more of the webs is between 2 and 3 mm, preferably about 2.5 mm.
Zweckmäßigerweise ist eine geradzahlige Anzahl von Stegen vorgesehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind beispielsweise vier Stege vorgesehen. Zweckmäßigerweise sind die Stege, insbesondere beispielsweise auch die vorgenannten vier Stege, umfänglich gleichverteilt angeordnet. Die Anzahl der Stege kann alternativ auch ungerade sein. Es können beispielsweise auch 3 bis 9 Stege verwendet werden.An even number of webs is expediently provided. According to a preferred embodiment, for example four webs are provided. The webs, in particular for example also the aforementioned four webs, are expediently arranged uniformly distributed over the circumference. Alternatively, the number of webs can be odd. For example, 3 to 9 webs can also be used.
Zweckmäßigerweise überstreicht jeder Steg bzw. ein Länge des Stegs in Umfangsrichtung einen Winkelbereich von etwa 25-32°, bevorzugt von etwa 26-30°, insbesondere von etwa 28°.Each web or a length of the web expediently covers an angular range of approximately 25-32 °, preferably approximately 26-30 °, in particular approximately 28 °.
Eine Länge der Messvorrichtung, welche sich entlang der Längsrichtung bemisst, beträgt in bevorzugten Ausführungsformen etwa 12-16 mm, bevorzugt etwa 13-15 mm, insbesondere bevorzugt etwa 14 mm. A length of the measuring device, which is measured along the longitudinal direction, is in preferred embodiments approximately 12-16 mm, preferably approximately 13-15 mm, particularly preferably approximately 14 mm.
Ein Außendurchmesser des Stützrings der Messvorrichtung liegt in bevorzugten Ausführungsformen bei etwa 70-80 mm, bevorzugt bei etwa 77 mm. Ein Innendurchmesser liegt in bevorzugten Ausführungsformen bei etwa 60-70 mm, insbesondere bevorzugt bei etwa 65 mm.In preferred embodiments, an outer diameter of the support ring of the measuring device is approximately 70-80 mm, preferably approximately 77 mm. In preferred embodiments, an inner diameter is approximately 60-70 mm, particularly preferably approximately 65 mm.
Es hat sich gezeigt, dass mit den vorgenannten Dimensionen bzw. mit den sich daraus ergebenden Größenverhältnissen exakte und hysteresefreie Axialkraftmessungen möglich sind. Abhängig von der Messaufgabe, kann die Messvorrichtung aber auch Maße aufweisen, die deutlich nach oben oder nach unten von den vorgenannten Werten abweichen.It has been shown that exact and hysteresis-free axial force measurements are possible with the aforementioned dimensions or with the resulting size relationships. Depending on the measuring task, the measuring device can also have dimensions that deviate significantly upwards or downwards from the aforementioned values.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Stege in einem Übergangsbereich zum Stützring verjüngt ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform ist beispielsweise beidseitig am Steg im Übergangsbereich ein Radius von etwa 2 mm vorgesehen. Dies erhöht die Flexibilität der Stege und verhindert eine Verspannung bei Belastung dieser entlang der Längsrichtung bzw. in Axialrichtung.According to one embodiment, the webs are tapered in a transition region to the support ring. According to one embodiment, for example, a radius of approximately 2 mm is provided on both sides of the web in the transition area. This increases the flexibility of the webs and prevents strain when they are loaded along the longitudinal direction or in the axial direction.
Die Erfindung betrifft weiter eine Messanordnung, welche eine erfindungsgemäße Messvorrichtung umfasst, wobei der Stützring stirnseitig durch ein Sicherungselement gelagert ist. Mit Vorteil handelt es sich bei dem Sicherungselement um einen Sicherungsring.The invention further relates to a measuring arrangement which comprises a measuring device according to the invention, the support ring being supported on the end face by a securing element. The securing element is advantageously a securing ring.
Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Stützring und dem Sicherungselement eine Zwischenscheibe angeordnet. Die Zwischenscheibe begünstigt den Effekt der linearen Kraftmessung und verhindert ein Verkippen der Messvorrichtung an dem Sicherungselement.According to one embodiment, an intermediate disk is arranged between the support ring and the securing element. The washer favors the effect of the linear force measurement and prevents the measuring device from tilting on the securing element.
Mit Vorteil wird die Messvorrichtung anstelle eines Sicherungsrings nach einem axial beanspruchten Bauteil, beispielsweise in einem Getriebe, eingebaut. Bei dem axial beanspruchten Bauteil handelt es sich beispielsweise um ein Kugellager, beispielsweise um ein Schrägkugellager. Der vorgenannte Sicherungsring wird in eine weitere, speziell um die Länge der Messvorrichtung weiter hinten eingebrachte, Nut montiert. Somit fungiert die Messvorrichtung als Zwischenstück zwischen dem belasteten Bauteil und dem kraftausleitenden Sicherungsring. Wie bereits erwähnt, kann eine zusätzliche Zwischenscheibe, wie beispielsweise eine Passscheibe, nach der Messvorrichtung den Effekt der linearen Kraftmessung begünstigen und ein Verkippen der Messvorrichtung am Sicherungsring verhindern. In diesem Fall wird die zusätzliche Nut um die Länge der Messvorrichtung plus die Stärke der Zwischenscheibe, insbesondere der Passscheibe, nach der ursprünglichen Nut eingebracht.The measuring device is advantageously installed instead of a retaining ring according to an axially stressed component, for example in a transmission. The axially stressed component is, for example, a ball bearing, for example an angular contact ball bearing. The aforementioned circlip is installed in a further groove, which is made further back by the length of the measuring device. The measuring device thus acts as an intermediate piece between the loaded component and the force-transmitting locking ring. As already mentioned, an additional washer, such as a shim, after the measuring device can promote the effect of the linear force measurement and prevent the measuring device from tilting on the locking ring. In this case, the additional groove is made after the original groove by the length of the measuring device plus the thickness of the washer, in particular the shim.
Bevorzugt weisen die Stege stirnseitig Krafteinleitungsflächen auf, wobei an den Krafteinleitungsflächen ein bzw. das Kugellager anliegt. Zweckmäßigerweise erfolgt über die Krafteinleitungsflächen die Krafteinleitung in die Messvorrichtung.The webs preferably have force introduction surfaces on the end face, one or the ball bearing abutting the force introduction surfaces. Expediently, the force is introduced into the measuring device via the force introduction surfaces.
Weiter richtet sich die Erfindung auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Kraftmessung im Kraftfahrzeugbau, insbesondere zur Messung von Axialkräften, insbesondere in Getrieben, insbesondere mittels Dehnungsmessstreifen.The invention further relates to the use of a measuring device according to the invention for measuring force in motor vehicle construction, in particular for measuring axial forces, in particular in gearboxes, in particular by means of strain gauges.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Messvorrichtung mit Bezug auf die beigefügten Figuren.Further advantages and features result from the following description of a measuring device with reference to the attached figures.
Es zeigen:
-
1 : eine Ansicht einer Ausführungsform einer Messvorrichtung entlang einer LängsrichtungL gesehen; -
2 : einen Schnitt durch die in der1 gezeigte Messvorrichtung, wie durch die BuchstabenA-A gekennzeichnet.
-
1 : a view of an embodiment of a measuring device along a longitudinal directionL seen; -
2nd : a cut through the in the1 Measuring device shown, as by the lettersAA featured.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010th
- StützringSupport ring
- 2020th
- KraftmessbereichForce measuring range
- 2222
- Stegweb
- 2424th
- InnenflächeInner surface
- 2626
- AußenflächeOutside surface
- 2828
- ÜbergangsbereichTransition area
- 3030th
- Radiusradius
- 3232
- KrafteinleitungsflächeForce application area
- αα
- WinkelbereichAngular range
- dd
- Dickethickness
- II.
- Längelength
- aa
- Außendurchmesserouter diameter
- ii
- InnendurchmesserInside diameter
- LL
- LängsrichtungLongitudinal direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10151561 B4 [0002]DE 10151561 B4 [0002]
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DE102018130303.3A DE102018130303A1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Measuring device and measuring arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102018130303.3A DE102018130303A1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Measuring device and measuring arrangement |
Publications (1)
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DE102018130303A1 true DE102018130303A1 (en) | 2020-06-04 |
Family
ID=70681140
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018130303.3A Pending DE102018130303A1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Measuring device and measuring arrangement |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102018130303A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2539345A1 (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-10 | Erich Brosa | High sensitivity force measurement ring - has large wall openings for increased sensitivity and gauges for simultaneous measurement of compression and rotation forces |
DE2648192A1 (en) * | 1976-10-25 | 1978-04-27 | Theodor Prof Dr Ing Stoeferle | DEVICE FOR MEASURING AND / OR MONITORING THE AXIAL FORCE ON A TOOL SPINDLE |
US4094192A (en) * | 1976-09-20 | 1978-06-13 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and apparatus for six degree of freedom force sensing |
DE10151561B4 (en) | 2000-10-23 | 2007-05-31 | Siemens Ag | force sensor |
-
2018
- 2018-11-29 DE DE102018130303.3A patent/DE102018130303A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2539345A1 (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-10 | Erich Brosa | High sensitivity force measurement ring - has large wall openings for increased sensitivity and gauges for simultaneous measurement of compression and rotation forces |
US4094192A (en) * | 1976-09-20 | 1978-06-13 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and apparatus for six degree of freedom force sensing |
DE2648192A1 (en) * | 1976-10-25 | 1978-04-27 | Theodor Prof Dr Ing Stoeferle | DEVICE FOR MEASURING AND / OR MONITORING THE AXIAL FORCE ON A TOOL SPINDLE |
DE10151561B4 (en) | 2000-10-23 | 2007-05-31 | Siemens Ag | force sensor |
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