DE102017120796B4 - Drivetrain with integrated torque sensing - Google Patents
Drivetrain with integrated torque sensingInfo
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Abstract
Antriebsstrang zur Drehmomentübertragung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit folgenden Merkmalen:eine Welle (110) zur Aufnahme eines zu übertragenden Drehmomentes (M), wobei die Welle (110) einen axial sich erstreckenden Hohlraum (115) mit einem Innengewinde (117) aufweist;zumindest ein Zahnrad (120), das auf der Welle (110) rotationsfest montiert ist und eine Schrägverzahnung (122) zur Abgabe des zu übertragenden Drehmomentes (M) aufweist;ein Verbindungselement (130) mit einem Grundabschnitt (132), einem Kopfteil (134) und einem elastisch deformierbaren hohlförmigen Abschnitt (133), der zwischen dem Grundabschnitt (132) und dem Kopfteil (134) angeordnet ist, wobei der Kopfteil (134) an das zumindest eine Zahnrad (120) koppelt und der Grundabschnitt (132) ein Außengewinde (137) aufweist, um mit dem Innengewinde (117) der Welle (110) in Eingriff zu gelangen und so eine axiale Position des zumindest einen Zahnrades (120) auf der Welle (110) zu fixieren; undeinen Dehnungssensor oder Kraftsensor (140), der in dem hohlförmigen Abschnitt (133) ausgebildet ist, um eine elastische Dehnung des hohlförmigen Abschnittes (133) infolge einer durch die Schrägverzahnung (122) verursachten axialen Kraft (F) bei der Drehmomentübertragung zu erfassen.A drive train for torque transmission, particularly in a motor vehicle, comprising the following features: a shaft (110) for receiving a torque (M) to be transmitted, wherein the shaft (110) has an axially extending cavity (115) with an internal thread (117); at least one gear (120) that is rotationally fixedly mounted on the shaft (110) and has helical gearing (122) for outputting the torque (M) to be transmitted; a connecting element (130) having a base portion (132), a head portion (134), and an elastically deformable hollow portion (133) that is arranged between the base portion (132) and the head portion (134), wherein the head portion (134) couples to the at least one gear (120) and the base portion (132) has an external thread (137) to engage with the internal thread (117) of the shaft (110), and thus fixing an axial position of the at least one gear (120) on the shaft (110); and a strain sensor or force sensor (140) formed in the hollow portion (133) to detect an elastic strain of the hollow portion (133) as a result of an axial force (F) caused by the helical gearing (122) during torque transmission.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang und insbesondere auf einen Antriebstrang mit integrierter Drehmomenterfassung.The present invention relates to a drive train and in particular to a drive train with integrated torque sensing.
Hintergrundbackground
Die zunehmenden Anforderungen an die funktionale Sicherheit, zum Beispiel bei elektrischen Antrieben in Fahrzeugen, führen zur Notwendigkeit, dass das übertragene Drehmoment im elektrischen Antrieb zuverlässig erfasst wird. Verschiedene Sicherheitsbestimmungen erfordern häufig, dass dabei zwei unterschiedliche und voneinander unabhängige Messverfahren zu nutzen sind, um das Drehmoment zuverlässig zu erfassen. Diese Anforderungen an die funktionale Sicherheit betreffen insbesondere Fahrzeuge, bei denen der elektrische Antrieb unmittelbar auf die Räder wirkt, wo eine falsche Drehmomentverteilung auf die Räder zum Verlust der Fahrzeugkontrolle führen kann.The increasing demands on functional safety, for example, in electric drives in vehicles, necessitate the reliable measurement of the transmitted torque in the electric drive. Various safety regulations often require the use of two different and independent measurement methods to reliably measure the torque. These functional safety requirements particularly affect vehicles in which the electric drive acts directly on the wheels, where incorrect torque distribution between the wheels can lead to loss of vehicle control.
Bei konventionellen Systemen werden dazu zwei unterschiedliche Berechnungsmodelle auf zwei unterschiedlichen Prozessoren im Steuergerät des Fahrzeugantriebs genutzt. Dies ist jedoch nachteilig, da dann zwei umfassende Kennfelder zu bestimmen sind (z.B. zum Eichen der entsprechenden Rechenmodelle), womit ein erheblicher Aufwand für die Ermittlung der Parameter verbunden ist. Hierzu wird beispielsweise eine Messung des Drehmomentes im Antriebsstrang über eine Messung des Motorstroms und der Drehzahl vorgenommen und wieder ein dazugehöriges Berechnungsmodell genutzt. Ein Nachteil dieser Methode liegt in der Unsicherheit in dem verwendeten Modell. Störgrößen haben hier einen erheblichen Einfluss auf das Resultat.In conventional systems, two different calculation models are used on two different processors in the vehicle's powertrain control unit. However, this is disadvantageous because two comprehensive characteristic maps must then be determined (e.g., to calibrate the corresponding calculation models), which entails considerable effort for determining the parameters. For example, the torque in the drivetrain is measured by measuring the motor current and speed, and a corresponding calculation model is used. A disadvantage of this method lies in the uncertainty in the model used. Disturbances have a significant influence on the result.
Konventionelle Verfahren zum Erfassen von Drehmomenten und entsprechende Strukturen sind beispielsweise in
Daher besteht ein Bedarf nach weiteren Möglichkeiten, das übertragene Drehmoment auf einfache und zuverlässige Weise zu ermitteln.Therefore, there is a need for further ways to determine the transmitted torque in a simple and reliable manner.
ZusammenfassungSummary
Zumindest ein Teil der obengenannten Probleme wird durch einen Antriebsstrang nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte Ausführungsformen.At least some of the above-mentioned problems are solved by a drive train according to claim 1 and a method according to claim 7. The dependent claims define further advantageous embodiments.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang zur Drehmomentübertragung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang umfasst: eine Welle zur Aufnahme eines zu übertragenden Drehmomentes, zumindest ein Zahnrad, das auf der Welle rotationsfest montiert ist und eine Schrägverzahnung zur Abgabe des zu übertragenden Drehmomentes aufweist, ein Verbindungselement mit einem Grundabschnitt, einem Kopfteil und einem elastisch deformierbaren hohlförmigen Abschnitt, der zwischen dem Grundabschnitt und dem Kopfteil angeordnet ist, und einen Dehnungssensor. Die Welle weist einen axial sich erstreckenden Hohlraum mit einem Innengewinde auf. Der Kopfteil koppelt an das zumindest eine Zahnrad und der Grundabschnitt weist ein Außengewinde auf, um mit dem Innengewinde der Welle in Eingriff zu gelangen und so eine axiale Position des zumindest einen Zahnrades auf der Welle zu fixieren. Der Dehnungssensor ist in dem hohlförmigen Abschnitt ausgebildet, um eine elastische Dehnung des hohlförmigen Abschnittes infolge einer durch die Schrägverzahnung verursachten axialen Kraft bei der Drehmomentübertragung zu erfassen (oder zu messen).The present invention relates to a drive train for torque transmission, particularly in a motor vehicle. The drive train comprises: a shaft for receiving a torque to be transmitted, at least one gear that is rotationally fixedly mounted on the shaft and has helical gearing for outputting the torque to be transmitted, a connecting element with a base portion, a head portion, and an elastically deformable hollow portion arranged between the base portion and the head portion, and a strain sensor. The shaft has an axially extending cavity with an internal thread. The head portion couples to the at least one gear, and the base portion has an external thread for engaging the internal thread of the shaft and thus fixing an axial position of the at least one gear on the shaft. The strain sensor is formed in the hollow portion to detect (or measure) an elastic strain of the hollow portion due to an axial force caused by the helical gearing during torque transmission.
Optional ist das Verbindungselement eine Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Schraubenschaft, wobei das Kopfteil der Schraubenkopf ist, das Außengewinde teilweise am Schraubenschaft ausgebildet ist und der elastisch deformierbare hohlförmige Abschnitt in dem Schraubenschaft in einem Bereich ausgebildet ist, in dem der Schraubenschaft kein Außengewinde aufweist und eine abgedünnte Außenwand umfasst (z.B. um die Dehnbarkeit zu verbessern).Optionally, the connecting element is a screw with a screw head and a screw shaft, wherein the head part is the screw head, the external thread is partially formed on the screw shaft and the elastically deformable hollow-shaped portion is formed in the screw shaft in a region in which the screw shaft has no external thread and comprises a thinned outer wall (e.g., to improve extensibility).
Optional umfasst der Dehnungssensor mehrere Dehnungsmessstreifen, die optional beispielsweise zu einer Brückenschaltung verschaltet sind, und/oder einen Temperatursensor, der über eine Widerstandsänderung eine Temperatur in dem hohlförmigen Abschnitt misst.Optionally, the strain sensor comprises a plurality of strain gauges, which are optionally connected, for example, to form a bridge circuit, and/or a temperature sensor which measures a temperature in the hollow section via a change in resistance.
Optional ist der Dehnungssensor direkt auf einer Innenoberfläche des hohlförmigen Abschnittes ausgebildet oder ist ein Teil einer Sensoreinheit, die in den hohlförmigen Abschnitt einschiebbar und dort arretierbar ist, insbesondere durch Vorsprünge, die in dem hohlförmigen Abschnitt ausgebildet sind. Der Dehnungssensor kann derart in dem hohlförmigen Abschnitt befestigt sein, dass der Dehnungssensor unter einer Vorspannung steht (z.B. nach einer Montage des Zahnrades), sodass bei Dehnungsmessungen die Vorspannung in Abhängigkeit einer Richtung des übertragenden Drehmomentes verstärkt oder verringert wird.Optionally, the strain sensor is formed directly on an inner surface of the hollow section or is part of a sensor unit that can be inserted into the hollow section and locked there, in particular by projections formed in the hollow section. The strain sensor can be mounted in the hollow section in such a way that the strain sensor is subject to a preload (e.g., after assembly of the gear), so that during strain measurements, the preload is increased or decreased depending on the direction of the transmitted torque.
Optional umfasst der Dehnungssensor eine Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, um eine Vorauswertung der erfassten Dehnungswerte vorzunehmen.Optionally, the strain sensor comprises an evaluation unit designed to carry out a preliminary evaluation of the recorded strain values.
Optional umfasst der Antriebsstrang weiter eine Kontaktierungseinheit, die ausgebildet ist, den Dehnungssensor elektrisch zu kontaktieren, um eine elektrische Versorgung des Dehnungssensors und/oder eine Messwertübertragung zu ermöglichen. Die Kontaktierungseinheit kann den Dehnungssensor insbesondere über einen Schleifkontakt für einen rotierenden Kontaktstift elektrisch kontaktieren. Es ist auch möglich, eine induktive oder kapazitive Kontaktierungseinheit vorzusehen.Optionally, the drive train further comprises a contacting unit designed to electrically contact the strain sensor to enable electrical supply to the strain sensor and/or measured value transmission. The contacting unit can electrically contact the strain sensor, in particular, via a sliding contact for a rotating contact pin. It is also possible to provide an inductive or capacitive contacting unit.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Messen eines übertragenen Drehmomentes, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- - Ausüben eines zu übertragenden Drehmomentes auf eine Welle, auf der rotationsfest zumindest ein Zahnrad mit einer Schrägverzahnung zur Abgabe des zu übertragenden Drehmomentes ausgebildet ist, wobei das Zahnrad mit einem Verbindungselement axial auf der Welle fixiert ist;
- - Messen einer elastischen Dehnung des Verbindungselementes infolge einer durch die Schrägverzahnung verursachten axialen Kraft bei der Drehmomentübertragung.
- - exerting a torque to be transmitted on a shaft on which at least one gear with helical teeth is formed in a rotationally fixed manner for delivering the torque to be transmitted, wherein the gear is fixed axially on the shaft by a connecting element;
- - Measuring an elastic strain of the connecting element as a result of an axial force caused by the helical gearing during torque transmission.
Ausführungsbeispiele lösen zumindest einen Teil der oben genannten technischen Probleme durch die Verwendung einer Axialkraft-messenden Schraube oder Bolzen, die im elektrischen Antrieb direkt zur Erfassung der durch das anliegende Drehmoment auftretenden Axialkraft genutzt wird. Die Axialkraft wird durch die Schrägverzahnung bei der Kraftübertragung erzeugt. Dieses Messprinzip kommt auch in den Kraftmessschrauben von ConSenses aus der
Ausführungsbeispiele bieten die folgenden Vorteile:
- - Die Ermittlung des Drehmomentes ist grundlegend verschieden von den bisher verwendeten Berechnungsmodellen und eignet sich daher insbesondere auch für eine redundante Drehmomenterfassung.
- - Die Messstelle der Sensorik bietet außerdem den Vorteil, dass die Anzahl möglicher Störgrößen gering gehalten wird, was die Berechnung des Drehmomentes aus der Messgröße erheblich vereinfacht und die benötigte Rechenleistung deutlich reduziert.
- - Weiterhin ist die Ermittlung des Drehmomentes auf der Basis von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nur von einer geringen Anzahl von Parametern und Eigenschaften des Getriebes abhängig, wodurch Ausführungsbeispiele in einem breiten Spektrum von Anwendungen einsetzbar sind.
- - Die Berechnung des Drehmomentes aus der Axialkraft bietet ein hohes Maß an funktionaler Sicherheit in elektrischen Antrieben und erfüllt somit selbst anspruchsvolle Anforderungen.
- - Eine gleichzeitige Reduktion des Entwicklungsaufwandes wird erreicht (es braucht lediglich die Befestigungsschraube ersetzt werden).
- - The determination of the torque is fundamentally different from the calculation models used previously and is therefore particularly suitable for redundant torque measurement.
- - The measuring point of the sensor also offers the advantage that the number of possible disturbances is kept low, which considerably simplifies the calculation of the torque from the measured variable and significantly reduces the required computing power.
- - Furthermore, the determination of the torque based on embodiments of the present invention depends only on a small number of parameters and properties of the transmission, whereby embodiments can be used in a wide range of applications.
- - Calculating the torque from the axial force offers a high degree of functional safety in electric drives and thus meets even the most demanding requirements.
- - A simultaneous reduction in development effort is achieved (only the fastening screw needs to be replaced).
Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
-
1 veranschaulicht die Kraftübertragung von einer sich drehenden Welle auf ein externes Zahnrad. -
2 zeigt eine Drehmomenterfassung über eine Dehnungsmessung in einem hohlförmigen Abschnitt eines Verbindungselementes in dem Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. -
3 zeigt weitere Details des Antriebsstrangs zur Drehmomentübertragung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
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1 illustrates the transfer of power from a rotating shaft to an external gear. -
2 shows a torque detection via a strain measurement in a hollow section of a connecting element in the drive train according to an embodiment of the present invention. -
3 shows further details of the drive train for torque transmission according to further embodiments.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Aufgrund der Schrägverzahnung 122 des Zahnrades 120 ist das übertragende Drehmoment M proportional zu einer axialen Kraft F, die auf das Zahnrad 120 infolge der Schrägverzahnung 122 wirkt. Diese axiale Kraft F wird durch das Verbindungselement 130 (z. B. eine Schraube), das die axiale Position des Zahnrades 120 auf der Welle 110 fixiert, aufgenommen. Daher kann die wirkende axiale Kraft F durch eine Dehnungsmessung an dem Verbindungselement 130 gemessen werden.Due to the helical toothing 122 of the gear 120, the transmitted torque M is proportional to an axial force F acting on the gear 120 due to the helical gearing 122. This axial force F is absorbed by the connecting element 130 (e.g., a screw), which fixes the axial position of the gear 120 on the shaft 110. Therefore, the acting axial force F can be measured by a strain measurement on the connecting element 130.
Der hohlförmige Abschnitt 133 ist so ausgebildet, dass er beim axialen Fixieren des Zahnrades 120 sich dehnen kann, wobei die Dehnung proportional zu der axial wirkenden Kraft F ist, die wiederum proportional ist zu dem übertragenen Drehmoment M. Dazu kann der Dehnungssensor 140 beispielsweise durch Vorsprungelemente 135 axial relativ zu dem Verbindungselement 130 fixiert werden, sodass eine Dehnung des Verbindungselementes 130 ebenfalls zu einer Dehnung des Dehnungssensors 140 führt.The hollow section 133 is designed such that it can expand upon axial fixing of the gear 120, wherein the expansion is proportional to the axially acting force F, which in turn is proportional to the transmitted torque M. For this purpose, the strain sensor 140 can be fixed axially relative to the connecting element 130, for example by projection elements 135, so that an expansion of the connecting element 130 also leads to an expansion of the strain sensor 140.
In dem Ausführungsbeispiel der
Die
Optional ist es ebenfalls möglich, dass die Dehnungsmesstreifen 141, 142, 143 direkt auf der Innenwand des hohlförmigen Abschnittes 133 befestigt sind, um dort direkt die Dehnungen zu erfassen. Der Dehnungssensor 140 oder die Dehnungsmessstreifen können vorteilhafterweise Piezoelemente aufweisen, um die Dehnungen zu messen. Es sind aber auch andere Messprinzipien möglich, um die axiale Kraft F zu messen.Optionally, it is also possible for the strain gauges 141, 142, 143 to be attached directly to the inner wall of the hollow section 133 in order to directly measure the strains there. The strain sensor 140 or the strain gauges can advantageously comprise piezo elements to measure the strains. However, other measuring principles are also possible for measuring the axial force F.
Die
Über die Kopfauflage (Kopfteil) 134 werden die auf der Welle 110 montierten Komponenten gegen einen hinter dem Zahnrad 120 liegenden Wellenbund oder eine andere axiale Anschlagfläche unter Berücksichtigung von Machbarkeitsaspekten verspannt. Die auf der Welle montierten Komponenten umfassen beispielsweise eine Zentrierscheibe 240, eine oder mehrere Abstandshülsen 230 und verschiedene Lager 250, 260. Die Drehmomentübertragung des Antriebes erfolgt dabei weiterhin über die verwendete Keilwellenverbindung 124 oder eine andere formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung. Durch die verwendete drehfeste Verbindung wird das Verhalten bei Drehmomentübertragung nicht beeinflusst, es bestehen keine Beeinträchtigungen bestehender Berechnungsmodelle.The components mounted on the shaft 110 are clamped against a shaft collar located behind the gear 120 or another axial stop surface, taking feasibility aspects into account, via the head support (head part) 134. The components mounted on the shaft include, for example, a centering disk 240, one or more spacer sleeves 230, and various bearings 250, 260. The torque transmission of the drive continues to occur via the splined shaft connection 124 or another positive shaft-hub connection. The non-rotatable connection used does not affect the torque transmission behavior, and there are no impairments to existing calculation models.
Das Zahnrad 120 hat eine Schrägverzahnung 122, wobei die Verzahnungswinkel des Zahnrades 120 so gewählt sind, dass die durch die Verzahnung und das eingeleitete Drehmoment M hervorgerufenen Axialkräfte F bei Drehmomentübertragung die Belastbarkeit der Schraubenverbindung 130 nicht übersteigen. Die im Zahneingriff entstehende Axialkraft F hängt dabei lediglich vom übertragenen Drehmoment M und der Geometrie des Zahneingriffs ab, wovon nur das Drehmoment M im Betrieb variabel ist. Dadurch besteht ein sehr direkter Zusammenhang zwischen der Axialkraft F und dem Drehmoment M, der mit einfachen Mitteln in ein Berechnungsmodell umgeformt werden kann.The gear 120 has helical teeth 122, with the tooth angles of the gear 120 being selected such that the axial forces F caused by the toothing and the applied torque M do not exceed the load-bearing capacity of the screw connection 130 during torque transmission. The axial force F generated during tooth engagement depends solely on the transmitted torque M and the geometry of the tooth engagement, of which only the torque M is variable during operation. This creates a very direct relationship between the axial force F and the torque M, which can be easily converted into a calculation model.
Die entstehende Axialkraft F wird in die Schraubenverbindung und somit in die Sensorschraube 130 eingeleitet. Durch den in der Sensorschraube 130 eingebetteten Sensor 140 ist diese Sensorschraube in der Lage, auf sie einwirkende Axialkräfte F zu messen. Die an der Sensorschraube 130 anliegende Axialkraft F setzt sich dabei aus der Vorspannkraft, die zum Verspannen und Sichern der Komponenten auf der Welle 110 benötigt wird, und der Betriebskraft, in diesem Fall der durch das Drehmoment M verursachten Axialkraft F, zusammen. Das im Schaft der Sensorschraube 130 angebrachte Sensorelement 140 wandelt die durch die Axialkraft F entstehende Längung oder Stauchung der Sensorschraube 130 in ein Messsignal um. Das Messsignal der Sensorschraube 130 kann nun über einen Signalabnehmer 290 an ein Gehäuse 200 bzw. den nicht rotierenden Teil des Systems übertragen werden. Bei Ausführungsbeispielen wird durch die Verwendung eines Signalabnehmers 290 mit möglichst kleinem Durchmesser die verursachte Reibung in der Kontaktstelle minimiert.The resulting axial force F is introduced into the screw connection and thus into the sensor screw 130. The sensor 140 embedded in the sensor screw 130 enables this sensor screw to measure the axial forces F acting on it. The axial force F applied to the sensor screw 130 is composed of the preload force required to clamp and secure the components on the shaft 110 and the operating force, in this case the axial force F caused by the torque M. The sensor element 140 mounted in the shaft of the sensor screw 130 converts the elongation or compression of the sensor screw 130 caused by the axial force F into a measurement signal. The measurement signal of the sensor screw 130 can then be transmitted via a signal pickup 290 to a housing 200 or the non-rotating part of the system. In embodiments, the friction caused in the contact point is minimized by using a signal pickup 290 with the smallest possible diameter.
Zur Signalerfassung kann eine Messsignalerfassungseinheit 150 mit einem Kontaktstift 290 als Signalabnehmer vorgesehen sein, der einen Reibkontakt zu der Sensoreinheit 140 bereitstellt. Dieser elektrische Kontakt kann auch für die elektrische Versorgung genutzt werden, wobei ein zweiter Kontakt über Masse erreicht wird. Außerdem ist es möglich, auf den dadurch hergestellten elektrischen Flusspfad Sensorsignale zu modellieren, um diese an eine externe Auswerteeinheit zu übermitteln. Es ist ebenfalls möglich, dass der Signalabnehmer 290 als ein Stift ausgebildet ist, der über ein Kugellager einen elektrischen Kontakt zu dem Dehnungssensor 140 herstellt. Es ist außerdem möglich, dass der Dehnungssensor 140 einen stiftartigen Kontakt bietet, der extern über einen Schleifkontakt oder über ein Kugellager elektrisch kontaktiert werden kann.For signal acquisition, a measurement signal acquisition unit 150 with a contact pin 290 can be provided as a signal pickup, which provides frictional contact with the sensor unit 140. This electrical contact can also be used for the electrical supply, with a second contact being achieved via ground. Furthermore, it is possible to model sensor signals on the electrical flow path thus created in order to transmit them to an external evaluation unit. It is also possible for the signal pickup 290 to be designed as a pin, which establishes electrical contact with the strain sensor 140 via a ball bearing. It is also possible for the strain sensor 140 to offer a pin-like contact, which can be electrically contacted externally via a sliding contact or a ball bearing.
Neben der Übertragung des unverarbeiteten Sensorsignals kann ebenfalls eine Signalauswertereinheit in der Sensoreinheit 140 integriert werden. Die Signalauswerteeinheit kann beispielsweise einen Mikrocontroller oder einen Analog-Digital-Wandler umfassen, die ebenfalls in der Schraube 130 untergebracht werden. Dies bietet zudem den Vorteil, dass die Anforderungen an die funktionale Sicherheit bezüglich der verwendeten Berechnungseinheit erfüllt werden, da die Berechnung des Drehmoments M im Antriebsstrang somit auf einem unabhängigen Prozessor durchgeführt wird. Generell kann auch die Signalübertragung und die Energieversorgung des Sensors 140 über konstruktiv bedingte eindeutige Strompfade realisiert werden, ohne dass das beschriebene Messprinzip zur Drehmomentmessung geändert werden müsste.In addition to transmitting the unprocessed sensor signal, a signal evaluation unit can also be integrated into the sensor unit 140. The signal evaluation unit can, for example, comprise a microcontroller or an analog-to-digital converter, which are also housed in the screw 130. This also offers the advantage of meeting the functional safety requirements with regard to the calculation unit used, since the calculation of the torque M in the drive train is thus performed on an independent processor. In general, the signal transmission and the power supply of the sensor 140 can also be implemented via design-related, unique current paths without having to change the described measuring principle for torque measurement.
Somit erreichen Ausführungsbeispiele ein neuartiges, von den bisherigen Berechnungsverfahren unabhängiges und deutlich unterscheidbares Verfahren zur Messung des Drehmomentes in vorzugsweise elektrischen Antriebssträngen. Ausführungsbeispiele können hohe Anforderungen an die funktionale Sicherheit, besonders im elektrischen Antriebsstrang, mit geringem Aufwand einhalten.Thus, the present embodiments achieve a novel method for measuring torque, independent of previous calculation methods and clearly distinguishable from them. These embodiments can meet high functional safety requirements, especially in electric drive trains, with minimal effort.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the description, the claims and the figures may be essential for the realization of the invention both individually and in any combination.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 5050
- Zahnradgear
- 110110
- WelleWave
- 115115
- Hohlraum in der WelleCavity in the shaft
- 117117
- Innengewinde in dem HohlraumInternal thread in the cavity
- 120120
- Zahnradgear
- 122122
- Schrägverzahnung des ZahnradesHelical gear teeth
- 130130
- Verbindungselementconnecting element
- 132132
- GrundabschnittBasic section
- 134134
- Kopfteilheadboard
- 133133
- hohlförmiger Abschnitthollow section
- 135, 144135, 144
- Vorsprüngeprojections
- 137137
- Außengewinde auf dem GrundabschnittExternal thread on the base section
- 140140
- Dehnungs- oder KraftsensorStrain or force sensor
- 141, 142,...141, 142,...
- Dehnungsmessstreifenstrain gauges
- 145145
- TemperatursensorTemperature sensor
- 150150
- KontaktierungseinheitContacting unit
- 200200
- GehäuseHousing
- 230230
- Abstandshülsespacer sleeve
- 240240
- ZentrierscheibeCentering disc
- 250, 260250, 260
- Lagerwarehouse
- 290290
- SignalabnehmerSignal pickup
- MM
- übertragenes Drehmomenttransmitted torque
- FF
- axial wirkende Kraft bei der Drehmomentübertragungaxial force acting during torque transmission
Claims (7)
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