[发明专利]转矩测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种转矩测量装置以及一种配备有转矩测量装置的中轴。此外，本发明还涉及一种用于制造转矩测量装置的方法。

背景技术

凭借其来测量在轴中作用的转矩的转矩测量装置通常检测轴的与所要测量的转矩有关的扭转。例如可以以光学的方式探测扭转。原则上，以光学方法进行的转矩测量例如由DE102005055949A1所公知。

磁性的计量用具也适用于探测轴的角度位置或两个能相对于彼此扭捻的构件之间的扭转。关于这方面例如DE102010023355A1被视为现有技术。

同样可以实现的是，经由轴或套管的至少一个磁化的区段的磁性特性的与转矩有关的变化来测量在轴或套管中作用的转矩。以此为基础的测量装置例如由涉及一种中轴的EP2365927A1所公知。

原则上，用在通过转矩受载的构件的合适的部位上的应变条也适用于转矩测量。德国专利申请102012208492.4公开了一种用于制造应变条设施的方法，在该方法中，在轴的表面上施加对变形敏感的测量层并紧接着借助激光进行加工。

例如在CN201737127U中描述了应变条在具有电辅助驱动器的自行车中的应用。在该情况下，应变条位于扭转套管上。

发明内容

本发明的任务在于，尤其是在批量生产中对产品特性的可靠的可重复性方面相对于所提到的现有技术进一步改进转矩测量装置。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的转矩测量装置、通过根据权利要求16的中轴以及通过具有权利要求17的特征的方法来解决。本发明的下面的结合转矩测量装置或中轴进行阐述的设计方案和优点照此类推也适用于制造方法，并且反之亦然。

转矩测量装置包括

-设置为驱动轴的内轴，

-与内轴连接的且同轴地包围该内轴的设置为从动轴的空心轴，

其中，空心轴具有包括应变条的用于转矩测量的直接涂覆部。

在这里，直接涂覆部被理解为在其制造过程期间直接生成在所要涂覆的构件上的涂覆部。为此，通常典型的示例是构件的涂漆：漆层在涂漆期间才直接生成在所要涂漆的构件上。不属于直接涂覆部所限定的反例是将薄膜粘接到构件上。

整体上形成应变条或至少局部具有对变形敏感的特性的直接涂覆部可以根据德国专利申请102012208492.4来生成。

空心轴优选由金属的基材，尤其是钢制成，在该空心轴上生成了形式为直接涂覆部的应变条，其中，在基材上施加有绝缘层，对变形敏感的层位于该绝缘层上作为测量层。与粘接到能扭捻的部件上的应变条相比，转矩测量装置的根据本发明的构造的特征在于测量技术的特性方面的极好的可重复性和长期的稳定性。通过如下得到另一优点，即，空心轴和内轴都没有由于如缺口或凹槽那样的结构而弱化。

在其上施加有设置用于转矩测量的对变形敏感的层的绝缘层例如包括氧化物或碳化物。适用于绝缘层的材料尤其是Al₂O₃以及SiO₂。无定形碳层同样适合作为绝缘层。绝缘层例如能够以PVD(physicalvapourdeposition)法或PACVD(physicalassistedchemicalvapourdeposition)法制成。使用聚合物用来制造绝缘层也是可行的。

位于绝缘层上的测量层例如通过镍合金、尤其是NiCr合金来形成，并且优选具有0.05μm至1.0μm的厚度。

在优选的设计方案中，将有机或无机的保护层施加到测量层上。包括保护层在内的对变形敏感的直接涂覆部的总厚度优选为不多于20μm。

根据有利的改进方案，除了起应变条作用的直接涂覆部之外，在空心轴上还存在有信号传递组件，该信号传递组件与另外的位置固定的信号传递组件共同作用。在简单的设计方案中，信号传递组件指的是滑环。替选地，在空心轴与不能旋转的构件之间设置有无线的、例如感应式的信号传递部。在这两种情况下，除了信号传递部之外，还能够在配备有转矩传感机构的空心轴与包围的且不能旋转的构件之间实现有线路连接的或无线的能量传递。无接触的信号和能量传递相对于较简单的且利用滑动式的接触进行工作的解决方案具有少磨损以及对污物较不敏感的原则上的优点。此外，通过非碰触式地传递信号和能量，得到了关于在由内轴和空心轴组成的单元旋转时出现的制动力矩的方面的优点。