DE2056835A1 - Torque transducer - Google Patents

Description

Drehmoment - Meßumformer Die Erfindung betrifft einen Drehmoment-Meßumformer. Torque transducer The invention relates to a torque transducer.

Drehmoment-Meßumformer sind inrichtungen, welche ein darauf wirkendes Drehmoment in eine dazu verhältnisgleiche Ausgangsgröße umsetzen. Bekannte Drehmoment-Meßumformer arbeiten mit elektrischer Hilfsenergie und liefern ein elektrisches Ausgangssignal.Torque transducers are devices that have a Convert the torque into an output variable that is proportionate to it. Well-known torque transducers work with electrical auxiliary energy and deliver an electrical output signal.

Es gibt Anwendungen, bei denen von dem Ausgangssignal des Drehmoment-Meßumformers hydraulische Stellmittel betätigt werden sollen. Bei den bekannten Drehmoment-Meßumformern ist es dann erforderlich, das elektrische Signal in einen hydraulischen oder pneumatischen Druck weiter umzuformen.There are applications where the output of the torque transducer hydraulic actuating means are to be actuated. With the known torque transducers it is then necessary to convert the electrical signal into a hydraulic or pneumatic one Further reshape pressure.

Das erfordert einen zusätzlichen Aufwand und schafft zusätzliche Fehlerquellen. Außerdem ist elektrische Hilfsenergie erforderlich. Bei manchen Anwendungen ist solche elektrische Hilfsenergie zOB. aus Gründen der Explosionssicherheit unerwünscht.This requires additional effort and creates additional sources of error. In addition, electrical auxiliary power is required. In some applications such auxiliary electrical energy zOB. undesirable for reasons of explosion safety.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehmoment-Meßumformer für diese letzteren Anwendungen zu schaffen.The invention is based on the object of a torque transducer for these latter uses.

Erfindungsgemäß ist der Drehmoment-Meßumformer dadurch gekennzeichnet, daß er ein auf ihn einwirkendes Drehmoment in einen verhältnisgleichen Druckmitteldruck umsetzt.According to the invention, the torque transducer is characterized in that that he is a torque acting on him in a relative pressure medium pressure implements.

Durch die Erfindung wird also ein Drehmoment-Meßumformer geschaffen, der nicht mit einem elektrischen Ausgangssignal arbeitet sondern unmittelbar als Ausgangssignal einen dem Drehmoment verhältnisgleichen hydraulischen oder pneumatischen Druck abgibt, Ein solcher Drehmoment-Meßumformer kann auf verschiedene Weise aufgebaut sein. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß das Drehmoment durch den Druckmitteldruck aufwiegbar und der Druckmitteldruck unter dem Einfluß des Drehmoments veränderbar ist. Das kann vorteilhafterweise in der Form geschehen, daß der Druckmitteldruck über einen oder mehrere Kolben dem Drehmoment entgegenwirkt und über einen Schieber gesteuert ist, welcher unter dem Einfluß des Drehmoments verstellbar ist, wobei dieser Druckmitteldruck gleichzeitig den Ausgangsdruck bildet.The invention thus creates a torque transducer, which does not work with an electrical output signal but directly as a Output signal a hydraulic or pneumatic one that is in proportion to the torque Pressure emits, Such a torque transducer can be constructed in various ways be. It is advantageously provided that the torque is generated by the pressure medium pressure can be weighed and the pressure medium pressure can be changed under the influence of the torque is. This can advantageously take place in the form that the pressure medium pressure counteracts the torque via one or more pistons and via a slide is controlled, which is adjustable under the influence of the torque, wherein this pressure medium pressure forms the outlet pressure at the same time.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß auf zwei Wellen, zwischen denen das umzuformende Drehmoment wirkt, Kurvenkörper mit ineinandergreifenden axialen rampenförmigen Steuerkurven sitzen, von denen der eine unverdrehbar aber axial verschiebbar auf der zugehörigen Welle geführt ist, daß die von dem Druckmitteldruck beaufschlagten Kolben axial auf diesen letzteren Kurvenkörper wirken und daß weiterhin von dem letzteren Kurvenkörper ein Schieber axial verschiebbar ist, über welchen die Kurven bei Relativverdrehung der Kurvenkörper aus einer Iffittellage entweder mit einer Druckquelle oder einem Auslaß verbindbar sind.In a preferred embodiment of the invention it is provided that on two shafts, between which the torque to be converted acts, cam bodies sit with interlocking axial ramp-shaped control cams, of which the a non-rotatable but axially displaceable one is guided on the associated shaft, that the piston acted upon by the pressure medium pressure axially on the latter Curves act and that continues from that the latter curve body a slide is axially displaceable, via which the curves in the event of relative rotation the curve body from an iffittellage either with a pressure source or a Outlet are connectable.

Zwischen dem axial beweglichen Kurvenkörper und dem vom Druckmitteldruck beaufschlagten Kolben sowie dem Schieber kann ein Drucklager vorgesehen sein, so daß die Wellen umlaufen können, während Kolben und Schieber stationär sind. Zwischen den rampenförmigen Steuerkurven der Kurvenkörper können zur Verminderung der Reibung Rollkörper (Kugeln oder Rollen) vorgesehen sein. Weiterhin kann das Druckmittelsystem einen federn ausweichenden Kolben enthalten, der eine Bewegung der Steuerkurve und damit des Schiebers auch bei abgeschlossenem System ermöglicht. Bei Verwendung von Flüssigkeiten als Druckmittel, die inkompressibel sind, wäre bei einem vollständig abgeschlossenem System gar keine Bewegung des axial verschiebbaren Kurvenkörpers möglich, wenn das Druckmittel nicht ausweichen kann. Eine solche wenn auch geringe Bewegung des Kurvenkörpers und der Druckmittel beaufschlagten Kolben ist aber erforderlich, um eine entsprechende Steuerbewegung des Schiebers zu bewirken. Ein solcher federnd ausweichender Kolben kann entfallen, wenn das System sonstwie einen Druckmittelspeicher enthält, Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei schematisch einen nach der Erfindung ausgebildeten Drehmoment-Meßumformer in Seitenansicht, teilweise im Schnitt.Between the axially movable cam and that of the pressure medium pressure acted upon piston and the slide, a thrust bearing can be provided, so that the shafts can rotate while the piston and slide are stationary. Between The ramp-shaped control cams of the cam can help reduce friction Rolling bodies (balls or rollers) may be provided. Furthermore, the pressure medium system contain a spring deflecting piston that moves the control cam and so that the slide allows even when the system is closed. When using Liquids as pressure medium, which are incompressible, would be complete with one closed system, no movement of the axially displaceable cam body at all possible if the pressure medium cannot evade. Such a small one Movement of the cam and the piston acted upon by pressure medium is necessary, to cause a corresponding control movement of the slide. Such a bouncy there is no need for an evasive piston if the system has a pressure medium accumulator in some other way The invention is described below using an exemplary embodiment with reference explained in more detail on the associated drawing. The drawing shows schematically one designed according to the invention Torque transducer in Side view, partly in section.

Das zu messende Drehmoment entsteht zwischen stehenden oder sich drehenden Wellenstümpfen 1 und 2. Durch dieses Drehmoment entsteht unabhängig von der Drehrichtung an den mit rampenförmigen Steuerkurven 3 versehenen Kurvenkörpern 4 und 5 eine axiale Kraftkomponente, die über ein Drucklager 6 auf mehrere, z.B. am Umfang gleichmäßig verteilte Kolben 7 einwirkt. Bei einer Vergrößerung des Drehmoments wird der auf der Welle 2 unverdrehbar aber axial verschiebbar geführte Kurvenkörper 5 verschoben und überträgt seine Bewegung über das Drucklager 6 auf den Kolben 7 sowie auf einen Steuerschieber 8o Dadurch wird der Steuerschieber so verschoben, daß der Druckölzulauf von einer Pumpe 9 freigegeben wird.The torque to be measured arises between stationary and rotating Stub shafts 1 and 2. This torque arises regardless of the direction of rotation on the cam bodies 4 and 5 provided with ramp-shaped control cams 3 an axial one Force component that is distributed over a thrust bearing 6 to several, e.g. evenly around the circumference distributed piston 7 acts. When the torque is increased, the the shaft 2 non-rotatably but axially displaceably guided cam 5 displaced and transmits its movement via the thrust bearing 6 to the piston 7 and to one Control spool 8o This moves the control spool so that the pressure oil inlet is released by a pump 9.

Dadurch erhöht sich der Druck an dem Kolben 7 über eine Zuleitung 10 und bewirkt gleichzeitig die Rückstellung des Kolbens 7, des Drucklagers 6 und des Kurvenkörpers 5 und damit auch des federrückgestellten Steuerschiebers 8, der wiederum den Druckölzulauf von der Pumpe 9 unterbindet. Im umgekehrten Fall, d.h. bei einer Verkleinerung des Drehmoments, tritt eine entgegengesetzte Verschiebung des Kolbens 7 und des Steuerschiebers 8 auf. Dadurch strömt Öl in den Rücklauf.This increases the pressure on the piston 7 via a feed line 10 and at the same time causes the return of the piston 7, the thrust bearing 6 and of the cam 5 and thus also of the spring-return control slide 8, the Again, the pressurized oil supply from the pump 9 is prevented. In the opposite case, i.e. when the torque is reduced, an opposite shift occurs of the piston 7 and the control slide 8. This causes oil to flow into the return line.

Der Öldruck, der auf den Kolben 7 wirkt, wird auf diese Weise auf einen solchen Wert eingeregelt, daß er stets proportional zu dem zwischen den Wellen 1 und 2 wirkendenDrehmoment ist.The oil pressure that acts on the piston 7 is increased in this way adjusted to such a value that it is always proportional to that between the waves 1 and 2 acting torque.

Um eine kleine Bewegung des Steuerschiebers 8 bei abgeschlossenem System trotz der Verwendung von inkompressiblem Öl als Druckmittel zu ermöglichen, ist im gleichen Zylinder des Kolbens 7 ein weiterer Kolben 11 mit einer Feder 12 untergebracht, der eine Druckspeichereigenschaft hat, Bs ist also auch bei einem abgeschlossenem System eine Bewegung des Kolbens 7 möglich, welche eine entsprechende Bewegung des Steuerschiebers 8 ermöglicht. Ein solcher Speicher 11, 12 ist nicht erforderlich, wenn am Ausgang des Gerätes ein Bauelement angeschlossen ist, das eine entsprechende kleine Volumenänderung gestattet, Die Feder 12 ist so auagelegt, daß ein ausreichend kurzer Weg des Kolbens 11 für den Drehmomenten- bzw. Druckbereich vorliegt, ohne daß der Kolben 7 und der Zulauf über die Leitung 10 behindert werden.To a small movement of the control slide 8 when completed To enable the system despite the use of incompressible oil as pressure medium, Another piston 11 with a spring 12 is in the same cylinder of the piston 7 housed, which has a pressure storage property, so Bs is also with one completed system a movement of the piston 7 possible, which a corresponding Movement of the control slide 8 allows. Such a memory 11, 12 is not required if a component is connected to the output of the device that a corresponding small change in volume is permitted, the spring 12 is laid out in such a way that that a sufficiently short path of the piston 11 for the torque or pressure range is present without the piston 7 and the inlet via the line 10 being obstructed.

Der Druck, der auf diese Weise auf dem Kolben 7 wirksam ist, wird nach außen geführt und z.B. an einem Manometer 13 angezeigt. Um Schwingungen zu vermeiden, sind Drosseln 14 im Zulauf und Rücklauf untergebracht.The pressure which is effective on the piston 7 in this way becomes outwards and displayed, for example, on a manometer 13. To vibrate too avoid, throttles 14 are housed in the inlet and return.

Die Anordnung ist in einem Gehäuse untergebracht, welches mit 15 bezeichnet und in der Zeichnung schematisch angedeutet ist.The arrangement is accommodated in a housing which is designated by 15 and is indicated schematically in the drawing.

Claims (3)

Patentansprüche Claims X Drehmoment-Meßumformer, dadurch gekennzeichnet, daß er ein auf ihn einwirkendes Drehmoment in einen verhältnisgleichen Druckmitteldruck umsetzt.X torque transducer, characterized in that it has an on it converts acting torque into a proportional pressure medium pressure. 2. Drehmoment-Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment durch den Druckmitteldruck aufwiegbar und der Druckmitteldruck unter dem Einfluß des Drehmomentes veränderbar ist.2. Torque transducer according to claim 1, characterized in that that the torque can be compensated by the pressure medium pressure and the pressure medium pressure can be changed under the influence of the torque. 3. Drehmoment-Meßumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmitteldruck über einen oder mehrere Kolben dem Drehmoment entgegenwirkt und über einen Schieber gesteuert ist, welcher unter dem Einfluß des Drehmoments verstellbar ist, wobei dieser Druckmitteldruck gleichzeitig den Ausgangsdruck bildet.3. Torque transducer according to claim 2, characterized in that that the pressure medium pressure counteracts the torque via one or more pistons and is controlled by a slide, which is under the influence of the torque is adjustable, this pressure medium pressure simultaneously forming the output pressure. 40 Drehmoment-Meßumformer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf zwei Wellen, zwischen denen das umzuformende Drehmoment wirkt, Kurvenkörper mit ineinandergreifenden axialen rampenförmigen Steuerkurven sitzen, von denen der eine unverdrehbar aber axial verschiebbar auf der zugehörigen Welle geführt ist, daß die von dem Druckmitteldruck beaufschlagten Kolben axial auf diesen letzteren Kurvenkörper wirken und daß weiterhin von dem letzteren Kurvenkörper ein Schieber axial verschiebbar ist über welchen die Kolben bei Relativverdrehung der Kurvenkörper aus einer Mittellage entweder mit einer Druckquelle oder einem Auslaß verbindbar sind.40 torque transducer according to claim 3, characterized in that that on two shafts, between which the torque to be converted acts, cam bodies sit with interlocking axial ramp-shaped control cams, of which the a non-rotatable but axially displaceable one is guided on the associated shaft, that the piston acted upon by the pressure medium pressure axially on the latter Acting cams and that a slide continues from the latter cam Can be axially displaced via which the pistons when the cam body rotates relative to one another connectable from a central position either to a pressure source or to an outlet are. 50 Drehmoment-Meßumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem axial beweglichen Kurvenkörper und den vom Druckmitteldruck beaufschlagten Kolben sowie dem Schieber ein Drucklager vorgesehen ist.50 torque transducer according to claim 4, characterized in that that between the axially movable cam and the acted upon by the pressure medium pressure Piston and the slide a thrust bearing is provided. 6o Drehmoment-Meßumformer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den rampenförmigen Steuerkurven der Kurvenkörper zur Verminderung der Reibung Rollkörper (Kugeln oder Rollen) vorgesehen sind.6o torque transducer according to claim 4 or 5, characterized in that that between the ramp-shaped control cams of the cam to reduce the Friction rolling elements (balls or rollers) are provided. 70 Drehmoment-eßumformer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittelsystem einen federnd ausweichenden Kolben enthält, der eine Bewegung der Steuerkurve und damit des Schiebers auch bei abgeschlossenem System ermöglicht.70 torque transducer according to one of claims 4 to 6, characterized characterized in that the pressure medium system contains a resiliently yielding piston, the one movement of the control cam and thus of the slide even when it is closed System enables. LeerseiteBlank page