[發明專利]轉矩測量裝置

在審

• 申請號: 201380073035.1
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN105051511A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 弗蘭克·本克特;延斯·海姆;馬蒂亞斯·施佩伯;于爾根·吉爾;克里斯蒂安·努依絲;斯特凡·格呂克
• 申請（專利權）人: 舍弗勒技術股份兩合公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;張建濤

技術領域

本發明涉及一種轉矩測量裝置以及一種配備有轉矩測量裝置的中軸。此外，本發明還涉及一種用于制造轉矩測量裝置的方法。

背景技術

憑借其來測量在軸中作用的轉矩的轉矩測量裝置通常檢測軸的與所要測量的轉矩有關的扭轉。例如可以以光學的方式探測扭轉。原則上，以光學方法進行的轉矩測量例如由DE102005055949A1所公知。

磁性的計量用具也適用于探測軸的角度位置或兩個能相對于彼此扭捻的構件之間的扭轉。關于這方面例如DE102010023355A1被視為現有技術。

同樣可以實現的是，經由軸或套管的至少一個磁化的區段的磁性特性的與轉矩有關的變化來測量在軸或套管中作用的轉矩。以此為基礎的測量裝置例如由涉及一種中軸的EP2365927A1所公知。

原則上，用在通過轉矩受載的構件的合適的部位上的應變條也適用于轉矩測量。德國專利申請102012208492.4公開了一種用于制造應變條設施的方法，在該方法中，在軸的表面上施加對變形敏感的測量層并緊接著借助激光進行加工。

例如在CN201737127U中描述了應變條在具有電輔助驅動器的自行車中的應用。在該情況下，應變條位于扭轉套管上。

發明內容

本發明的任務在于，尤其是在批量生產中對產品特性的可靠的可重復性方面相對于所提到的現有技術進一步改進轉矩測量裝置。

根據本發明，該任務通過具有權利要求1的特征的轉矩測量裝置、通過根據權利要求16的中軸以及通過具有權利要求17的特征的方法來解決。本發明的下面的結合轉矩測量裝置或中軸進行闡述的設計方案和優點照此類推也適用于制造方法，并且反之亦然。

轉矩測量裝置包括

-設置為驅動軸的內軸，

-與內軸連接的且同軸地包圍該內軸的設置為從動軸的空心軸，

其中，空心軸具有包括應變條的用于轉矩測量的直接涂覆部。

在這里，直接涂覆部被理解為在其制造過程期間直接生成在所要涂覆的構件上的涂覆部。為此，通常典型的示例是構件的涂漆：漆層在涂漆期間才直接生成在所要涂漆的構件上。不屬于直接涂覆部所限定的反例是將薄膜粘接到構件上。

整體上形成應變條或至少局部具有對變形敏感的特性的直接涂覆部可以根據德國專利申請102012208492.4來生成。

空心軸優選由金屬的基材，尤其是鋼制成，在該空心軸上生成了形式為直接涂覆部的應變條，其中，在基材上施加有絕緣層，對變形敏感的層位于該絕緣層上作為測量層。與粘接到能扭捻的部件上的應變條相比，轉矩測量裝置的根據本發明的構造的特征在于測量技術的特性方面的極好的可重復性和長期的穩定性。通過如下得到另一優點，即，空心軸和內軸都沒有由于如缺口或凹槽那樣的結構而弱化。

在其上施加有設置用于轉矩測量的對變形敏感的層的絕緣層例如包括氧化物或碳化物。適用于絕緣層的材料尤其是Al₂O₃以及SiO₂。無定形碳層同樣適合作為絕緣層。絕緣層例如能夠以PVD(physicalvapourdeposition)法或PACVD(physicalassistedchemicalvapourdeposition)法制成。使用聚合物用來制造絕緣層也是可行的。

位于絕緣層上的測量層例如通過鎳合金、尤其是NiCr合金來形成，并且優選具有0.05μm至1.0μm的厚度。

在優選的設計方案中，將有機或無機的保護層施加到測量層上。包括保護層在內的對變形敏感的直接涂覆部的總厚度優選為不多于20μm。

根據有利的改進方案，除了起應變條作用的直接涂覆部之外，在空心軸上還存在有信號傳遞組件，該信號傳遞組件與另外的位置固定的信號傳遞組件共同作用。在簡單的設計方案中，信號傳遞組件指的是滑環。替選地，在空心軸與不能旋轉的構件之間設置有無線的、例如感應式的信號傳遞部。在這兩種情況下，除了信號傳遞部之外，還能夠在配備有轉矩傳感機構的空心軸與包圍的且不能旋轉的構件之間實現有線路連接的或無線的能量傳遞。無接觸的信號和能量傳遞相對于較簡單的且利用滑動式的接觸進行工作的解決方案具有少磨損以及對污物較不敏感的原則上的優點。此外，通過非碰觸式地傳遞信號和能量，得到了關于在由內軸和空心軸組成的單元旋轉時出現的制動力矩的方面的優點。