DE102024128291B3

DE102024128291B3 - system

Info

Publication number: DE102024128291B3
Application number: DE102024128291.6A
Authority: DE
Inventors: Sascha Haller; Prateek Chavan
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2024-09-30
Filing date: 2024-09-30
Publication date: 2025-10-30
Anticipated expiration: 2044-10-01

Abstract

System,
aufweisend eine zwischen einem Getriebe und einer vom Getriebe anzutreibenden Vorrichtung angebrachten Drehmomentstütze,
wobei die mittels im Getriebegehäuse aufgenommenen Lagern, insbesondere Wälzlagern,
drehbar gelagerte abtreibende Welle des Getriebes mit einer mittels im Gehäuse der anzutreibenden Vorrichtung aufgenommenen Lagern, insbesondere Wälzlager, drehbar gelagerten Welle der anzutreibenden Vorrichtung drehfest verbunden ist,
wobei die Drehmomentstütze einen ersten Befestigungsbereich, einen zweiten Befestigungsbereich und Stegbereiche aufweist,
wobei der erste Befestigungsbereich mittels Stegbereichen mit einem zweiten Befestigungsbereich verbunden ist,
wobei am jeweiligen Stegbereich ein jeweiliger Dehnungsmessstreifen angebracht ist,
wobei der erste Befestigungsbereich mit dem Getriebegehäuse drehfest verbunden ist,
wobei der zweite Befestigungsbereich mit dem Gehäuse der anzutreibenden Vorrichtung drehfest verbunden ist. System,
comprising a torque support installed between a gearbox and a device to be driven by the gearbox,
wherein the bearings, in particular rolling bearings, are mounted in the gearbox housing
The rotatably mounted driven shaft of the gearbox is connected to a shaft of the driven device which is rotatably mounted by means of bearings, in particular rolling bearings, received in the housing of the driven device, in a rotationally fixed manner.
wherein the torque support has a first mounting area, a second mounting area and web areas,
wherein the first fastening area is connected to a second fastening area by means of web areas,
where a strain gauge is attached to the respective bridge area,
wherein the first mounting area is non-rotatably connected to the gearbox housing,
wherein the second mounting area is connected to the housing of the device to be driven in a rotationally fixed manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein System.The invention relates to a system.

Es ist allgemein bekannt, dass eine Drehmomentstütze das Reaktionsmoment eines Getriebes an eine Komponente des Gehäuses der vom Getriebe angetriebenen Vorrichtung oder an eine Komponente, die mit diesem Gehäuse verbunden ist, abführt.It is generally known that a torque support transfers the reaction torque of a gearbox to a component of the housing of the device driven by the gearbox or to a component connected to that housing.

Aus der DE 11 2017 000 245 B4 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Verfahren zum Überwachen eines Getriebes bekannt.From the DE 11 2017 000 245 B4 The closest known state of the art is a method for monitoring a gearbox.

Aus der DE 10 2013 202 647 A1 ist ein Verfahren zur Messung von Schnittkräften bekannt.From the DE 10 2013 202 647 A1 A method for measuring shear forces is known.

Aus der EP 3 239 676 A1 ist ein Kraftmesssensor bekannt.From the EP 3 239 676 A1 A force measuring sensor is known.

Aufgabe einer Drehmomentstütze ist das Auffangen des Differenzdrehmomentes von An- und Abtrieb und dessen Einleitung in eine Tragstruktur, insbesondere Gehäuse einer anzutreibenden Vorrichtung, Rahmen oder Gestell. Die Tragstruktur ist entweder ein Teil, insbesondere Gehäuseteil der anzutreibenden Vorrichtung oder die anzutreibende Vorrichtung ist an der Tragstruktur befestigt und/oder mit dieser Tragstruktur verbunden.The function of a torque support is to absorb the differential torque between the input and output shafts and transfer it to a supporting structure, in particular the housing of a driven device, a frame, or a rack. The supporting structure is either a part, in particular a housing part, of the driven device, or the driven device is attached to and/or connected to the supporting structure.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine präzise Erfassung und/oder Ermittlung des Reaktionsmoments zu erreichen.The invention is therefore based on the objective of achieving a precise detection and/or determination of the reaction moment.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the problem is solved in the system according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale des Systems sind, dass das System eine zwischen einem Getriebe und einer vom Getriebe anzutreibenden Vorrichtung angebrachten Drehmomentstütze aufweisen,
wobei die mittels im Getriebegehäuse aufgenommenen Lagern, insbesondere Wälzlagern, drehbar gelagerte abtreibende Welle des Getriebes mit einer mittels im Gehäuse der anzutreibenden Vorrichtung aufgenommenen Lagern, insbesondere Wälzlager, drehbar gelagerten Welle der anzutreibenden Vorrichtung drehfest verbunden ist,
wobei die Drehmomentstütze einen ersten Befestigungsbereich, einen zweiten Befestigungsbereich und Stegbereiche aufweist,
wobei der erste Befestigungsbereich mittels Stegbereichen mit einem zweiten Befestigungsbereich verbunden ist,
wobei am jeweiligen Stegbereich ein jeweiliger Dehnungsmessstreifen angebracht ist,
wobei der erste Befestigungsbereich mit dem Getriebegehäuse drehfest verbunden ist,
wobei der zweite Befestigungsbereich mit einer Tragstruktur drehfest verbunden ist, insbesondere wobei die Tragstruktur ein Teil der anzutreibenden Vorrichtung ist oder mit der anzutreibenden Vorrichtung verbunden ist, insbesondere wobei die anzutreibende Vorrichtung an der Tragstruktur befestigt ist.Key features of the system are that the system has a torque support located between a gearbox and a device to be driven by the gearbox,
wherein the driven shaft of the gearbox, rotatably mounted by means of bearings, in particular rolling bearings, received in the gearbox housing, is non-rotatably connected to a shaft of the driven device, rotatably mounted by means of bearings, in particular rolling bearings, received in the housing of the driven device,
wherein the torque support has a first mounting area, a second mounting area and web areas,
wherein the first fastening area is connected to a second fastening area by means of web areas,
where a strain gauge is attached to the respective bridge area,
wherein the first mounting area is non-rotatably connected to the gearbox housing,
wherein the second fastening area is connected to a support structure in a rotationally fixed manner, in particular wherein the support structure is part of the device to be driven or is connected to the device to be driven, in particular wherein the device to be driven is attached to the support structure.

Von Vorteil ist dabei, dass eine präzise Erfassung und/oder Ermittlung des Reaktionsmoments erreichbar ist. Denn im Betrieb des Getriebes, also bei Übertragung eines Drehmoments, wird das Reaktionsmoment durch die Drehmomentstütze mittels der Stegbereiche durchgeleitet vom ersten zum zweiten Befestigungsbereich. Beim Durchleiten werden die Stegbereiche dabei entweder gestaucht oder gedehnt, sodass die jeweilige Längenveränderung durch die Bestimmung der jeweils entsprechend unterschiedlichen Widerstände der jeweiligen Dehnungsmessstreifen erfassbar ist. Im Gegensatz zu einem Vollkörper ist die Stauchung oder Dehnung der Stegbereiche räumlich klar begrenzt am jeweiligen Stegbereich erfassbar. Somit ist eine präzise Erfassung und/oder Ermittlung des durch die Drehmomentstütze durchgeleiteten Reaktionsmoments ermöglicht.A key advantage is the ability to precisely measure and/or determine the reaction torque. During gearbox operation, i.e., when transmitting torque, the reaction torque is transmitted through the torque arm via the web sections from the first to the second mounting point. As the torque is transmitted, the web sections are either compressed or stretched, and the resulting change in length can be measured by determining the correspondingly different resistances of the respective strain gauges. Unlike a solid body, the compression or stretching of the web sections is spatially clearly defined and measurable within the respective web section. This enables precise measurement and/or determination of the reaction torque transmitted through the torque arm.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dehnungsmessstreifen elektrisch miteinander in einer Wheatstonebrücke verschaltet. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Präzision bei der Drehmomentbestimmung erreichbar ist, insbesondere mit einem hohen Signal-RauschVerhältnis.In an advantageous embodiment, the strain gauges are electrically interconnected in a Wheatstone bridge. This offers the advantage of achieving high precision in torque determination, particularly with a high signal-to-noise ratio.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erster Stegbereich an seinem ersten Endbereich mit dem ersten Befestigungsbereich verbunden,
ein zweiter Stegbereich an seinem ersten Endbereich mit dem ersten Befestigungsbereich verbunden ist,
ein dritter Stegbereich an seinem ersten Endbereich mit dem zweiten Befestigungsbereich verbunden ist,
ein vierter Stegbereich an seinem ersten Endbereich mit dem zweiten Befestigungsbereich verbunden ist,
der erste Stegbereich an seinem zweiten Endbereich mit dem dritten Stegbereich an seinem zweiten Endbereich verbunden ist,
der zweite Stegbereich an seinem zweiten Endbereich mit dem vierten Stegbereich an seinem zweiten Endbereich verbunden ist,
insbesondere wobei der zweite Endbereich des ersten Stegbereichs vom zweiten Endbereich des zweiten Stegbereichs beabstandet ist,
insbesondere wobei der zweite Endbereich des dritten Stegbereichs vom zweiten Endbereich des vierten Stegbereichs beabstandet ist. Von Vorteil ist dabei, dass jeweils zwei Stegbereiche verbunden sind und das so gebildete Paar zur Durchleitung des Drehmoments beiträgt. Dabei sind die Stegbereiche des jeweiligen Paars nicht zueinander parallel ausgerichtet, sondern mit einem nicht verschwindenden Winkel zueinander ausgerichtet. Somit ist einer der beiden Stegbereiche des jeweiligen Paars gestaucht, wenn der jeweils andere Stegbereich des Paars gedehnt ist. Wegen der jeweils zueinander gewinkelten Ausrichtung der Stegbereiche ist also eine möglichst unterschiedliche Längenveränderung innerhalb des jeweiligen Paars erreichbar und somit eine hohe Präzision bei der Erfassung und/oder Ermittlung des Reaktionsmoments.In an advantageous embodiment, a first web area is connected to the first fastening area at its first end area,
a second bridge area is connected to the first fastening area at its first end area,
a third bridge area is connected to the second fastening area at its first end area,
a fourth bridge area is connected to the second fastening area at its first end area,
the first pier section is connected at its second end section to the third pier section at its second end section,
the second pier area is connected at its second end area to the fourth pier area at its second end area,
in particular wherein the second end region of the first bridge region is spaced apart from the second end region of the second bridge region,
In particular, the second end region of the third web region is spaced apart from the second end region of the fourth web region. It is advantageous that two web regions are connected and the pair thus formed contributes to the transmission of the torque. The web regions of each pair are not aligned parallel to each other, but rather with a non-zero angle. The angles are aligned with each other. Thus, one of the two web sections of each pair is compressed when the other web section of the pair is stretched. Because of the angled alignment of the web sections, a highly differentiated change in length within each pair can be achieved, resulting in high precision in the detection and/or determination of the reaction moment.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei einem ersten Drehsinn der abtreibenden Welle der erste Stegbereich gestaucht und der Widerstand eines am ersten Stegbereich angebrachten ersten Dehnungsmessstreifens hängt, insbesondere proportional, von der Stauchung des ersten Stegbereichs ab,
der zweite Stegbereich gedehnt wird und der Widerstand eines am zweiten Stegbereiches angebrachten ersten Dehnungsmessstreifens, insbesondere proportional, von der Dehnung des zweiten Stegbereichs abhängt,
der dritte Stegbereich gedehnt wird und der Widerstand eines am dritten Stegbereiches angebrachten dritten Dehnungsmessstreifens, insbesondere proportional, von der Dehnung des dritten Stegbereichs abhängt,
der vierte Stegbereich gestaucht wird und der Widerstand eines am vierten Stegbereiches angebrachten ersten Dehnungsmessstreifens, insbesondere proportional, von der Stauchung des vierten Stegbereichs abhängt. Von Vorteil ist dabei, dass große Unterschiede zwischen den Widerständen erreichbar sind und somit eine hohe Präzision bei der Bestimmung des Reaktionsmoments.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung verbindet bezogen auf diejenige Verbindungslinie, welche den Mittelpunkt oder Schwerpunkt des ersten Befestigungsbereichs mit dem Mittelpunkt oder Schwerpunkt des zweiten Befestigungsbereichs,
wobei der erste Stegbereich und der dritte Stegbereich auf der gegenüberliegenden Seite zu dem zweiten und vierten Stegbereich angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass das Drehmoment über die zwei aus den Stegbereichen gebildeten Pfade geleitet wird und somit eindeutig und präzise erfassbar ist.In an advantageous embodiment, during a first direction of rotation of the driving shaft, the first web area is compressed, and the resistance of a first strain gauge attached to the first web area depends, in particular proportionally, on the compression of the first web area.
the second web area is stretched and the resistance of a first strain gauge attached to the second web area depends, in particular proportionally, on the stretching of the second web area,
the third web area is stretched and the resistance of a third strain gauge attached to the third web area depends, in particular proportionally, on the stretching of the third web area,
The fourth web section is compressed, and the resistance of a first strain gauge attached to this section depends, in particular proportionally, on the compression of the fourth web section. An advantage of this approach is that large differences between the resistances can be achieved, thus allowing for high precision in determining the reaction torque.
In an advantageous embodiment, the connecting line links the center point or center of gravity of the first fastening area with the center point or center of gravity of the second fastening area.
The first and third web sections are arranged on the opposite side from the second and fourth web sections. An advantage of this is that the torque is transmitted via the two paths formed by the web sections and can therefore be measured clearly and precisely.

Erfindungsgemäß verbindet die Drehachse der abtreibenden Welle und die Verbindungslinie, welche den Mittelpunkt oder Schwerpunkt des ersten Befestigungsbereichs mit dem Mittelpunkt oder Schwerpunkt des zweiten Befestigungsbereichs, eine Ebene aufspannen, welche einen den ersten Stegbereich und den dritten Stegbereich aufnehmenden Raumbereich von einem den zweiten Stegbereich und den vierten Stegbereich aufnehmenden Raumbereich trennt. Von Vorteil ist dabei, dass durch eine symmetrische Ausgestaltung die Differenz der Widerstände zwischen dem oberen und dem unteren Pfad für eine präzise Drehmomentbestimmung verwendbar ist, wobei der obere Pfad durch den ersten und den dritten Stegbereich gebildet ist und der untere Pfad durch den zweiten und den vierten Stegbereich gebildet ist.According to the invention, the axis of rotation of the driven shaft and the connecting line, which defines the center point or center of gravity of the first mounting area with the center point or center of gravity of the second mounting area, form a plane that separates a spatial area accommodating the first and third web areas from a spatial area accommodating the second and fourth web areas. An advantage of this is that, due to a symmetrical design, the difference in resistance between the upper and lower paths can be used for precise torque determination, wherein the upper path is formed by the first and third web areas and the lower path is formed by the second and fourth web areas.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dehnungsmessstreifen derart miteinander elektrisch verschaltet, dass
eine aus dem ersten Dehnungsmessstreifen mit dem zweiten Dehnungsmessstreifen gebildete Reihenschaltung elektrisch parallel geschaltet ist mit einer aus dem dritten Dehnungsmessstreifen und dem vierten Dehnungsmessstreifen gebildeten Reihenschaltung,
insbesondere wobei die so gebildete Parallelschaltung von einer Gleichspannungsquelle versorgt ist und das obere Potential der Gleichspannungsquelle mit einem ersten Anschluss des ersten Dehnungsmessstreifens und mit einem ersten Anschluss des dritten Dehnungsmessstreifens verbunden ist,
insbesondere wobei das untere Potential der Gleichspannungsquelle mit einem ersten Anschluss des zweiten Dehnungsmessstreifens und mit einem ersten Anschluss des vierten Dehnungsmessstreifens verbunden ist,
wobei die zwischen den Mittelabgriffen der beiden Reihenschaltungen anliegende Spannung als Maß für das durch die Drehmomentstütze durchgeleitete Drehmoment erfasst wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst hohe Empfindlichkeit bei der Messung erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the strain gauges are electrically interconnected in such a way that
a series circuit formed from the first strain gauge and the second strain gauge is electrically connected in parallel with a series circuit formed from the third strain gauge and the fourth strain gauge,
in particular wherein the parallel circuit thus formed is supplied by a DC voltage source and the upper potential of the DC voltage source is connected to a first terminal of the first strain gauge and to a first terminal of the third strain gauge,
in particular wherein the lower potential of the DC voltage source is connected to a first terminal of the second strain gauge and to a first terminal of the fourth strain gauge,
The voltage applied between the center taps of the two series circuits is measured as a measure of the torque transmitted through the torque arm. An advantage of this method is the ability to achieve the highest possible sensitivity in the measurement.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein fünfter Stegbereich mit seinem ersten Endbereich mit dem zweiten Befestigungsbereich verbunden und mit seinem zweiten Endbereich mit den zweiten Endbereichen des ersten Stegbereichs und des dritten Stegbereichs. Von Vorteil ist dabei, dass zusätzliche Dehnungsmessstreifen anbringbar sind und somit eine weiter verbesserte Bestimmung des Reaktionsmoments erreichbar ist.In an advantageous embodiment, a fifth web section is connected at its first end to the second mounting area and at its second end to the second end of the first and third web sections. An advantage of this is that additional strain gauges can be attached, thus enabling a further improved determination of the reaction torque.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein sechster Stegbereich mit seinem ersten Endbereich mit dem zweiten Befestigungsbereich verbunden und mit seinem zweiten Endbereich mit den zweiten Endbereichen des zweiten Stegbereichs und des vierten Stegbereichs. Von Vorteil ist dabei, dass die beiden Stegbereiche zueinander gewinkelt anordenbar sind und somit nicht beide gleichzeitig gedehnt, sondern einer der beiden gedehnt und der andere gestaucht werden, wenn ein Drehmoment übertragen wird, insbesondere also ein Reaktionsmoment durch die Drehmomentstütze durchgeleitet wird. Von Vorteil ist dabei, dass zusätzliche Dehnungsmessstreifen anbringbar sind und somit eine weiter verbesserte Bestimmung des Reaktionsmoments erreichbar ist.In an advantageous embodiment, a sixth web section is connected at its first end to the second mounting area and at its second end to the second end of the second and fourth web sections. An advantage of this is that the two web sections can be arranged at an angle to each other, so that when a torque is transmitted, particularly a reaction torque, one of them is stretched and the other compressed, rather than both being stretched simultaneously. A further advantage is that additional strain gauges can be attached, thus enabling a more precise determination of the reaction torque.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Befestigungsbereich als erster Ringbereich ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein Befestigungsmittel durch den ersten Ringbereich hindurchragen kann und am Gehäuse des Getriebes befestigbar ist, insbesondere in eine Gewindebohrung einschraubbar ist.In an advantageous embodiment, the first fastening area is designed as the first ring area. The advantage here is that a fastening element can project through the first ring area and be attached to the gearbox housing, in particular by being screwed into a threaded bore.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Befestigungsbereich als zweiter Ringbereich ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass das zweite Befestigungsmittel durch den zweiten Ringbereich hindurchragen kann und an der Tragstruktur befestigbar ist.In an advantageous embodiment, the second fastening area is designed as a second ring area. The advantage here is that the second fastening element can protrude through the second ring area and be attached to the supporting structure.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beranden und/oder umranden der erste Stegbereich, der zweite Stegbereich, der dritte Stegbereich und der vierte Stegbereich gemeinsam eine durch die Drehmomentstütze durchgehende Ausnehmung. Von Vorteil ist dabei, dass das Drehmoment durch die Umrandung durchgeführt und somit präzise detektierbar ist.In an advantageous embodiment, the first, second, third, and fourth web sections jointly define and/or surround a recess extending through the torque support. The advantage here is that the torque is transmitted through the surround and can therefore be precisely detected.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung verbindet die Drehachse der abtreibenden Welle und die Verbindungslinie, welche den Mittelpunkt oder Schwerpunkt des ersten Befestigungsbereichs mit dem Mittelpunkt oder Schwerpunkt des zweiten Befestigungsbereichs, eine Ebene, insbesondere Spiegelsymmetrieebene der Drehmomentstütze, aufspannen,
wobei die Drehmomentstütze spiegelsymmetrisch zu dieser Ebene ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine gleichmäßige Stauchung oder Dehnung in den symmetrisch angeordneten Stegbereichen möglich ist.In an advantageous embodiment, the axis of rotation of the driven shaft and the connecting line, which spans the center point or center of gravity of the first mounting area with the center point or center of gravity of the second mounting area, form a plane, in particular a plane of mirror symmetry of the torque support.
The torque support is designed to be mirror-symmetrical to this plane. An advantage of this is that uniform compression or expansion is possible in the symmetrically arranged web areas.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Befestigungsbereich in einem Rahmenabschnitt der Drehmomentstütze angeordnet, welcher weitere Befestigungsbereiche aufweist, an denen die Drehmomentstütze mit dem Getriebegehäuse verbunden ist, wobei der Rahmenabschnitt eine weitere durch die Drehmomentstütze durchgehende Ausnehmung beranden und/oder umranden. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Befestigung der Drehmomentstütze ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the first mounting area is arranged in a frame section of the torque support, which has further mounting areas at which the torque support is connected to the gearbox housing, wherein the frame section borders and/or surrounds a further recess extending through the torque support. An advantage of this is that improved mounting of the torque support is enabled.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Drehmomentstütze aus Stahl gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Drehmomente übertragbar sind.In a preferred design, the torque support is made of steel. The advantage here is that high torques can be transmitted.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages arise from the dependent claims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For those skilled in the art, further meaningful combinations of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures will become apparent, in particular from the problem statement and/or the problem arising from a comparison with the prior art.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist eine Drehmomentstütze14 einer erfindungsgemäßen Anordnung, insbesondere eines erfindungsgemäßen Systems, zur Bestimmung des Drehmoments, insbesondere Reaktionsmoments, in Schrägansicht dargestellt.
In der 2 ist die Drehmomentstütze 14 in Draufsicht dargestellt.
In der 3 ist ein Getriebe mit an montierter Drehmomentstütze 14 dargestellt.
In der 4 sind die an der Drehmomentstütze 14 auftretenden Stauchungen und Dehnungen bei im Drehsinn 40 drehender Welle dargestellt.
In der 5 ist die elektrische Verschaltung der Dehnungsmessstreifen (1, 2, 3, 4) in einer Wheatstonebrücke dargestellt.

The invention will now be explained in more detail with reference to schematic illustrations:

In the 1 A torque support 14 of an arrangement according to the invention, in particular of a system according to the invention, for determining the torque, in particular reaction torque, is shown in oblique view.
In the 2 The torque support 14 is shown in top view.
In the 3 A gearbox with a torque support 14 mounted on it is shown.
In the 4 The compressions and expansions occurring at the torque support 14 when the shaft is rotating in the direction of rotation 40 are shown.
In the 5 The electrical connection of the strain gauges (1, 2, 3, 4) in a Wheatstone bridge is shown.

Wie in den Figuren dargestellt, weist die Anordnung eine Drehmomentstütze 14 auf, welche an dem Gehäuse 30 eines Getriebes befestigt ist, dessen Abtriebswelle mit dem Drehsinn 40 gedreht wird und dessen über die Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment von der Anordnung bestimmbar sein soll.As shown in the figures, the arrangement has a torque support 14 which is attached to the housing 30 of a gearbox, the output shaft of which is rotated in the direction of rotation 40 and the torque delivered via the output shaft of which is to be determined by the arrangement.

Vorzugsweise ist eintriebsseitig am Getriebe ein Elektromotor angebaut, dessen Rotorwelle als eintreibende Welle des Getriebes fungiert oder mit der eintreibenden Welle des Getriebes drehfest verbunden ist, wobei das Gehäuse des Elektromotors fest verbunden ist mit dem Gehäuse 30 des Getriebes.Preferably, an electric motor is mounted on the input side of the gearbox, the rotor shaft of which functions as the input shaft of the gearbox or is non-rotatably connected to the input shaft of the gearbox, wherein the housing of the electric motor is rigidly connected to the housing 30 of the gearbox.

Die Drehmomentstütze 14 weist einen ersten und zweiten Befestigungsbereich (5, 6) und zwei weitere Befestigungsbereiche 15 auf, durch welchen Schrauben hindurchragen, deren Gewindebereich in Gewindebohrungen eingeschraubt sind, welche in das Gehäuse 30 eingebracht sind. Somit wird die Drehmomentstütze 14 von Schraubenköpfen der Schrauben an das Gehäuse 30 angedrückt und reib- und/oder kraftschlüssig verbunden.The torque support 14 has a first and second mounting area (5, 6) and two further mounting areas 15 through which screws protrude, their threaded sections being screwed into threaded bores provided in the housing 30. Thus, the torque support 14 is pressed against the housing 30 by the screw heads and connected by friction and/or force.

In dem weiteren Befestigungsbereich 7 ist ein ringartiger Puffer aufgenommen, durch welchen eine Achse oder weitere Schraube hindurchragt, welche an der Tragstruktur befestigt ist.In the further fastening area 7, a ring-shaped buffer is included, through which an axle or further screw protrudes, which is attached to the supporting structure.

Die Befestigungsbereiche (5, 6, 7) sind über Stegbereiche (8, 9, 10, 11, 12, 13) der Drehmomentstütze 14 miteinander verbunden.The fastening areas (5, 6, 7) are connected to each other via web areas (8, 9, 10, 11, 12, 13) of the torque support 14.

Im Betrieb gibt das Getriebe über die sich im Drehsinn 40 drehende abtreibende Welle ein Drehmoment an die anzutreibende Vorrichtung der Anlage ab, wobei die abtreibende Welle hierzu drehfest mit einer Welle der anzutreibenden Welle verbunden ist. Dadurch wird ein Reaktionsmoment vom Gehäuse 30 über die Drehmomentstütze 14 an die Tragstruktur geleitet.During operation, the gearbox transmits a torque to the driven device of the system via the driven shaft, which rotates in direction 40. For this purpose, the driven shaft is non-rotatably connected to a shaft of the driven device. This transmits a reaction torque from the housing 30 to the supporting structure via the torque arm 14.

Die Einleitung des Reaktionsmoments in die Tragstruktur erfolgt über die Befestigungsbereiche 5 und 6, welche mit dem Gehäuse 30 mittels der Schrauben verbunden sind; die Ausleitung des Reaktionsmoments erfolgt über den Befestigungsbereich 7.The reaction torque is introduced into the supporting structure via the fastening areas 5 and 6, which are connected to the housing 30 by means of the screws; the reaction torque is dissipated via the fastening area 7.

Manche der Stegbereiche (8, 9, 10, 11, 12, 13) werden abhängig vom Drehsinn 40 gestaucht oder gedehnt.Some of the bridge sections (8, 9, 10, 11, 12, 13) are compressed or stretched 40 degrees depending on the direction of rotation.

Bei dem in 4 eingezeichneten Drehsinn 40 werden die Stegbereiche 8 und 11 sowie 13 gestaucht und die Stegbereiche 9, 10 und 12 gedehnt.At the in 4 With the indicated direction of rotation 40, the bridge areas 8 and 11 as well as 13 are compressed and the bridge areas 9, 10 and 12 are stretched.

An den Stegbereichen (8, 9, 10, 11) ist jeweils ein Dehnungsmessstreifen (1, 2, 3, 4) angebracht, sodass der Widerstand des jeweiligen Dehnungsmessstreifens (1, 2, 3, 4) sich entsprechend ändert. Dabei ändert sich der Widerstand der auf den gedehnten Stegbereichen 9 und 10 angeordneten Dehnungsmessstreifen 1 und 4 in gleicher Weise, insbesondere im gleichen Spannungszustand, zueinander, wohingegen sich der Widerstand der auf den gedehnten Stegbereichen 8 und 11 angeordneten Dehnungsmessstreifen 2 und 3 ebenfalls in gleicher Weise, insbesondere im gleichen Spannungszustand, zueinander ändert.A strain gauge (1, 2, 3, 4) is attached to each of the web sections (8, 9, 10, 11), so that the resistance of the respective strain gauge (1, 2, 3, 4) changes accordingly. The resistance of strain gauges 1 and 4 arranged on the stretched web sections 9 and 10 changes in the same way relative to each other, particularly under the same stress state, whereas the resistance of strain gauges 2 and 3 arranged on the stretched web sections 8 and 11 also changes in the same way relative to each other, particularly under the same stress state.

Um ein möglichst gutes Signal-Rauschverhältnis zu erreichen, werden die Dehnungsmessstreifen (1, 2,3, 4) in einer Wheatstonebrücke verschaltet, welche als Parallelschaltung zweier Reihenschaltungen, insbesondere Halbbrücken, ausgeführt ist, wobei jede der beiden Reihenschaltungen jeweils zwei der Dehnungsmessstreifen (1, 2, 3, 4) miteinander in Reihe geschaltet aufweist, wobei

- in der ersten, insbesondere Halbbrücke, Reihenschaltung der am gedehnten Stegbereich 10 angeordnete Dehnungsmessstreifen 1 als oberer Widerstand und der am gestauchten Stegbereich 11 angeordnete Dehnungsmessstreifen 2 als unterer Widerstand verwendet wird und
- in der zweiten Reihenschaltung, insbesondere Halbbrücke, der am gedehnten Stegbereich 9 angeordnete Dehnungsmessstreifen 4 als unterer Widerstand und der am gestauchten Stegbereich 8 angeordnete Dehnungsmessstreifen 3 als oberer Widerstand verwendet wird,

wobei die Differenz der Potentiale am Mittelabgriff der beiden Reihenschaltungen als Differenzspannung erfasst wird, insbesondere welche ein Maß für das zu erfassende Drehmoment, insbesondere Reaktionsmoment, ist, dass über die Drehmomentstütze vom Getriebegehäuse 30 an die Tragstruktur zu übertragen ist.To achieve the best possible signal-to-noise ratio, the strain gauges (1, 2, 3, 4) are connected in a Wheatstone bridge, which is designed as a parallel connection of two series circuits, in particular half-bridges, wherein each of the two series circuits has two of the strain gauges (1, 2, 3, 4) connected together in series, wherein

- in the first, in particular half-bridge, series connection, the strain gauge 1 arranged on the stretched web area 10 is used as the upper resistance and the strain gauge 2 arranged on the compressed web area 11 is used as the lower resistance and
- in the second series circuit, in particular half-bridge, the strain gauge 4 arranged on the stretched web area 9 is used as the lower resistance and the strain gauge 3 arranged on the compressed web area 8 is used as the upper resistance,

wherein the difference of the potentials at the center tap of the two series circuits is recorded as a differential voltage, in particular which is a measure of the torque to be recorded, in particular reaction torque, which is to be transmitted via the torque support from the gearbox housing 30 to the supporting structure.

Die Stegbereiche (8, 9, 10, 11, 12, 13) verlaufen vorzugsweise voneinander beabstandet, wobei die ersten Endbereiche der Stegbereiche (8, 9, 10, 11, 12, 13) miteinander verbunden sind und der jeweilige andere Endbereich jedes der Stegbereiche (8, 9, 10, 11, 12, 13) entweder mit dem Befestigungsbereich 6 oder mit dem Befestigungsbereich 7 verbunden ist.The web areas (8, 9, 10, 11, 12, 13) preferably extend apart from each other, wherein the first end areas of the web areas (8, 9, 10, 11, 12, 13) are connected to each other and the respective other end area of each of the web areas (8, 9, 10, 11, 12, 13) is connected either to the fastening area 6 or to the fastening area 7.

Dabei enden jedoch die Stegbereich 12 und 13 am Befestigungsbereich 7 beabstandet von den anderen Befestigungsbereichen. Auf diese Weise ist eine erhöhte Steifigkeit zum Halten des Befestigungsbereichs erreichbar.However, web sections 12 and 13 end at mounting area 7, spaced apart from the other mounting areas. This provides increased stiffness for holding the mounting area.

Wie in 4 dargestellt, übertrifft die Summe der Länge der Stegbereiche 8 und 10 in ihrer jeweiligen Richtung der größten Ausdehnung den Abstand zwischen dem Befestigungsbereich 6 und dem Befestigungsbereich 7.As in 4 As shown, the sum of the lengths of the web areas 8 and 10 in their respective directions of greatest extension exceeds the distance between the fastening area 6 and the fastening area 7.

Insbesondere sind bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Befestigungsbereiche (5, 6, 7) und die weiteren Befestigungsbereiche 15 als Ringbereiche ausgeführt, sodass ein Befestigungsmittel, wie Schraube, Puffer oder Niet, durch eine Ausnehmung des Befestigungsbereichs hindurchragen kann und dadurch eine Befestigung der Drehmomentstütze 14 am Getriebegehäuse 30 beziehungsweise an der Tragstruktur in einfacher Weise ermöglicht ist. Alternativ ist aber auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Getriebegehäuse 30 und der Drehmomentstütze 14 verwendbar oder sogar eine einteilige Ausführung der Drehmomentstütze 14 und des Getriebegehäuses 30.In the embodiment described here, the fastening areas (5, 6, 7) and the further fastening areas 15 are designed as ring areas, so that a fastening element, such as a screw, buffer, or rivet, can protrude through a recess in the fastening area, thus enabling simple fastening of the torque support 14 to the gearbox housing 30 or to the support structure. Alternatively, a material-fit connection between the gearbox housing 30 and the torque support 14 can also be used, or even a one-piece design of the torque support 14 and the gearbox housing 30.

Vorzugsweise weisen die Stegbereiche 8 und 10 einen Winkel von weniger als 90° zueinander auf, insbesondere und mehr als 20°.Preferably, the web areas 8 and 10 have an angle of less than 90° to each other, in particular more than 20°.

Vorzugsweise weisen die Stegbereiche 9 und 11 einen Winkel von weniger als 90° zueinander auf, insbesondere und mehr als 20°.Preferably, the web areas 9 and 11 have an angle of less than 90° to each other, in particular more than 20°.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird an weiteren Stegbereichen jeweils ein Dehnungsmessstreifen angebracht und somit eine noch genauere Bestimmung des Drehmoments, insbesondere Reaktionsmoments ermöglicht.In further embodiments according to the invention, a strain gauge is attached to further web areas, thus enabling an even more precise determination of the torque, in particular the reaction torque.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Dehnungsmessstreifenstrain gauges
22: Dehnungsmessstreifenstrain gauges
33: Dehnungsmessstreifenstrain gauges
44: Dehnungsmessstreifenstrain gauges
55: BefestigungsbereichMounting area
66: BefestigungsbereichMounting area
77: BefestigungsbereichMounting area
88: StegbereichBridge area
99: StegbereichBridge area
1010: StegbereichBridge area
1111: StegbereichBridge area
1212: StegbereichBridge area
1313: StegbereichBridge area
1414: DrehmomentstützeTorque support
1515: BefestigungsbereichMounting area
3030: Getriebegehäusegearbox housing
3131: Schraubescrew
4040: Drehsinn der abtreibenden WelleDirection of rotation of the outgoing wave
UU: SpannungTension

Claims

System comprising: - a gearbox, - a device to be driven by the gearbox, - a support structure, in particular of the device, and - a torque support mounted between the gearbox and the support structure, wherein the driven shaft of the gearbox, rotatably mounted by means of bearings, in particular rolling bearings, received in the gearbox housing, is non-rotatably connected to a shaft of the driven device, rotatably mounted by means of bearings, in particular rolling bearings, received in the housing of the driven device, wherein the torque support has a first mounting area, a second mounting area, and web areas, wherein the first mounting area is connected to a second mounting area by means of web areas, wherein a respective strain gauge (1, 2, 3, 4) is attached to the respective web area, wherein the first mounting area is non-rotatably connected to the gearbox housing, wherein the second mounting area is non-rotatably connected to the support structure, in particular wherein the support structure is - a part of the driven device or - connected to the driven device, in particular wherein the driven device is attached to the support structure, characterized in this respect , that the axis of rotation of the driving shaft and the connecting line which connects the center point or center of gravity of the first mounting area (6) with the center point or center of gravity of the second mounting area (7) span a plane which separates a spatial area accommodating the first web area (8) and the third web area (10) from a spatial area accommodating the second web area (9) and the fourth web area (11).

System according to Claim 1 , characterized in that the strain gauges are electrically interconnected in a Wheatstone bridge.

System according to one of the preceding claims, characterized in that a first web area (8) is connected at its first end area to the first fastening area, a second web area (9) is connected at its first end area to the first fastening area, a third web area (10) is connected at its first end area to the second fastening area, a fourth web area (11) is connected at its first end area to the second fastening area, the first web area (8) is connected at its second end area to the third web area (10) at its second end area, the second web area (9) is connected at its second end area to the fourth web area (11) at its second end area, in particular wherein the second end area of the first web area (8) is spaced apart from the second end area of the second web area (9), in particular wherein the second end area of the third web area (10) is spaced apart from the second end area of the fourth web area (11).

System according to one of the preceding claims, characterized in that, in a first direction of rotation of the driving shaft, the first web area (8) is compressed and the resistance of a third strain gauge (3) attached to the first web area (8) depends, in particular proportionally, on the compression of the first web area (8), the second web area (9) is stretched and the The resistance of a fourth strain gauge (4) attached to the second web area (9) depends, in particular proportionally, on the elongation of the second web area (9), the third web area (10) is elongated and the resistance of a first strain gauge (1) attached to the third web area (10) depends, in particular proportionally, on the elongation of the third web area (10), the fourth web area (11) is compressed and the resistance of a second strain gauge (2) attached to the fourth web area (11) depends, in particular proportionally, on the compression of the fourth web area (11).

System according to one of the preceding claims, characterized in that , with respect to the connecting line which connects the center point or center of gravity of the first fastening area (6) with the center point or center of gravity of the second fastening area (7), the first web area (8) and the third web area (10) are arranged on the opposite side to the second and fourth web areas (9, 11).

System according to one of the preceding claims, characterized in that the strain gauges are electrically interconnected such that a series circuit formed from the first strain gauge (3) with the second strain gauge (4) is electrically connected in parallel with a series circuit formed from the third strain gauge (1) and the fourth strain gauge (2), in particular wherein the parallel circuit thus formed is supplied by a DC voltage source and the upper potential of the DC voltage source is connected to a first terminal of the first strain gauge (3) and to a first terminal of the third strain gauge (1), in particular wherein the lower potential of the DC voltage source is connected to a first terminal of the second strain gauge (4) and to a first terminal of the fourth strain gauge (2), wherein the voltage applied between the center taps of the two series circuits is recorded as a measure of the torque transmitted through the torque support.

System according to one of the preceding claims, characterized in that a fifth web area (12) is connected with its first end area to the second fastening area (7) and with its second end area to the second end areas of the first web area (8) and the third web area (10).

System according to one of the preceding claims, characterized in that a sixth web area (13) is connected with its first end area to the second fastening area (7) and with its second end area to the second end areas of the second web area (9) and the fourth web area (11).

System according to one of the preceding claims, characterized in that the first fastening area is designed as a first ring area.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the second fastening area is designed as a second ring area.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the first web area (8), the second web area (9), the third web area (10) and the fourth web area (11) jointly border and/or surround a recess through the torque support.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation of the driving shaft and the connecting line which connects the center point or center of gravity of the first mounting area (6) with the center point or center of gravity of the second mounting area (7) span a plane, in particular a plane of mirror symmetry of the torque support, wherein the torque support is designed to be mirror symmetrical to this plane.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the first fastening area is arranged in a frame section of the torque support, which has further fastening areas (15) at which the torque support is connected to the gearbox housing, in particular wherein the frame section borders and/or surrounds a further recess through the torque support.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the torque support is made of steel. and/or that the torque support is additively manufactured.