本發(fā)明涉及一種用于車輛的機(jī)械的部件，其包括具有表面的測(cè)量區(qū)域和至少一個(gè)分配給測(cè)量區(qū)域的力傳感器，所述力傳感器用于檢測(cè)加載部件的力。

背景技術(shù)：

在申請(qǐng)人的序號(hào)為de102013213672.2的較早申請(qǐng)中公開了具有力傳感器的機(jī)械的部件，其中，機(jī)械的部件在優(yōu)選的實(shí)施方式中被構(gòu)造為擺動(dòng)支座并且力傳感器被構(gòu)造為彎曲彈性的變形元件，其在測(cè)量區(qū)域內(nèi)與擺動(dòng)支座形狀配合地連接。在此，變形元件用作在被構(gòu)造為桿形的擺動(dòng)支座中的機(jī)械負(fù)荷的放大器，在其中尤其出現(xiàn)拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。由壓應(yīng)力和拉應(yīng)力產(chǎn)生的擺動(dòng)支座的壓縮和伸展被傳遞到構(gòu)造為弧形的變形元件上并且引起彎曲，由此將伸展或壓縮放大。由磁性材料制造而成的變形元件的機(jī)械變化伴隨著磁場(chǎng)的變化，這可測(cè)量并且可轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。變形元件的變形由適合的傳感器裝置、優(yōu)選地在執(zhí)行磁場(chǎng)測(cè)量的情況下進(jìn)行檢測(cè)。

通過de102011117519a1已知具有力傳感器的掛車掛接裝置，其中，力傳感器優(yōu)選地被構(gòu)造為應(yīng)變測(cè)量器并且設(shè)置在掛接鉤的表面上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，充分利用機(jī)械的部件上的力測(cè)量的其它潛力。

本發(fā)明的目的通過獨(dú)立權(quán)利要求1的特征得以解決。有利的設(shè)計(jì)方案由從屬權(quán)利要求得出。

根據(jù)本發(fā)明，規(guī)定，機(jī)械的部件具有布置在測(cè)量區(qū)域中的具有空腔的空心體，在其中可放置力傳感器。因此實(shí)現(xiàn)如下優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)敏感的力傳感器免受傷害性的外部影響，特別是碎石以及腐蝕性介質(zhì)，因?yàn)槠洳贾煤凸潭ㄔ诿芊獾叵蛲夥忾]的空腔中。此外，節(jié)省了額外的用于安裝傳感器的空間?？招捏w是部件的集成組成部分且因此以與其余部件相同的方式被加載，即，空心體位于對(duì)部件加載的力的力流中。部件本身通過空心體的布置和集成不經(jīng)受任何功能性的損傷。

根據(jù)一種有利實(shí)施方式，部件被構(gòu)造為導(dǎo)桿或桿支座或擺動(dòng)支座或被構(gòu)造為底盤的球鉸鏈，其中，部件承受拉或壓負(fù)荷并且與穩(wěn)定器鉸接地連接。力傳感器在擺動(dòng)支座之內(nèi)的受保護(hù)的布置在該應(yīng)用中提供特別好的優(yōu)點(diǎn)，亦即由于碎石和腐蝕。在擺動(dòng)支座中的支撐力的測(cè)量用作在車輛的主動(dòng)擺動(dòng)穩(wěn)定中的初始參數(shù)。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，部件被構(gòu)造為與擺動(dòng)支座鉸接地連接的球形銷。與擺動(dòng)支座不同地，球形銷、特別是其柄承受彎曲負(fù)荷，即在球形銷中出現(xiàn)彎曲應(yīng)力，其在數(shù)值上高于在擺動(dòng)支座中的拉或壓應(yīng)力。就此而言，在力傳感器布置在球形銷的空心腔中時(shí)產(chǎn)生放大效應(yīng)，因而得到更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)構(gòu)。擺動(dòng)支座至少部分地形成用于球形銷的殼體，球形銷能夠可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地和/或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)地容納在其中。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，部件可以被構(gòu)造為車輛的掛車掛接裝置，即，具有球頭的掛接鉤。力傳感器在空心體之內(nèi)的受保護(hù)的布置在這里也被證實(shí)是特別有利的，所述空心體為掛接鉤的一部分。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，空心體被構(gòu)造為具有內(nèi)表面的空心圓柱體或空心球體。一個(gè)力傳感器或多個(gè)力傳感器固定在內(nèi)表面上，亦即以如下方式：內(nèi)表面的變形直接被傳遞到力傳感器上。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，空心體具有至少一個(gè)與所述部件、或更確切地說擺動(dòng)支座或球形銷連接的接口。接口在空心體處形成開口，因而提供用于安裝力傳感器和可能附件(如接觸部、電子裝置等)的可行性。在力傳感器放置和固定在空腔中之后，空心體和部件在接口處相互接合。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，空心體在接口的區(qū)域中以材料連接的方式、特別是通過焊接與所述部件連接。因此實(shí)現(xiàn)在空心體和部件之間的固定和緊密的連接，即，提供力傳感器的密封封閉，保護(hù)免受外部影響、例如腐蝕。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，空心體具有封閉的橫截面，特別是環(huán)形橫截面，其布置在對(duì)部件加載的力(加載力)的力流中。橫截面對(duì)產(chǎn)生的應(yīng)力和變形是決定性的。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，力傳感器布置在內(nèi)表面的區(qū)域中。在此，力傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)形式與表面連接，使得在承受負(fù)荷的過程中產(chǎn)生的變形直接傳遞到力傳感器上。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方式，力傳感器可構(gòu)造為應(yīng)變測(cè)量器，特別是光學(xué)的或噴涂的或氣相噴鍍的應(yīng)變測(cè)量器。優(yōu)選地，應(yīng)變測(cè)量器借助于陰極濺射(濺鍍)施加。因此可以使用標(biāo)準(zhǔn)化的力傳感器。然而也可以使用其他力傳感器，例如碳納米管或者說碳納米微管，其可作為感測(cè)元件施加在空心體的內(nèi)表面上。在申請(qǐng)人同時(shí)提交的內(nèi)部序號(hào)為zf006408的申請(qǐng)中可找到碳納米管作為力傳感器的詳細(xì)描述。此外，力的測(cè)量可以感應(yīng)地、電阻地、光學(xué)地、磁致伸縮地、電容地、壓電地或磁阻地實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例并且在下文中對(duì)其做詳細(xì)描述，其中，從描述和/或附圖中可得到其他的特征和/或優(yōu)點(diǎn)。其中：

圖1作為本發(fā)明的第一實(shí)施例示出了布置在構(gòu)造為球形銷的部件之內(nèi)的力傳感器，以及

圖2作為本發(fā)明的第二實(shí)施例示出了布置在構(gòu)造為擺動(dòng)支座部件之內(nèi)的力傳感器。

具體實(shí)施方式

圖1示出了未完全示出的擺動(dòng)支座1作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，其借助于球鉸鏈2與球形銷3連接。擺動(dòng)支座1和球形銷3可以是車輛的擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)的組成部分。形成機(jī)械的部件的第一實(shí)施例的球形銷3具有球頭3a、第一柄區(qū)域3b和具有螺紋區(qū)段3d的第二柄區(qū)域3c。第一柄區(qū)域3b被構(gòu)造為部分空心的并且具有大致構(gòu)造為圓柱形的空腔4。構(gòu)造為實(shí)心的第二柄區(qū)域3c通過接口5與第一柄區(qū)域3b材料連接，優(yōu)選地通過焊縫6?？涨?因此向外密封。在具有構(gòu)造為圓柱形的內(nèi)表面的空腔4之內(nèi)，布置至少一個(gè)力傳感器7，例如應(yīng)變測(cè)量器或者由碳納米管構(gòu)成的傳感器元件(對(duì)此參見申請(qǐng)人同時(shí)提交的內(nèi)部序號(hào)為zf00640的申請(qǐng))。此外，在空腔4中布置電子部件8，其與所述至少一個(gè)力傳感器7處于有效連接。電子部件8通過電連接部9與未示出的電源連接。

所述至少一個(gè)力傳感器7用于測(cè)量在擺動(dòng)支座1中的通過箭頭f表示的支撐力。支撐力f通過球鉸鏈2被傳遞到通過螺紋區(qū)段3d被夾緊的球形銷3上，使得球形銷3、特別是第一柄區(qū)域3b和第二柄區(qū)域3c承受彎曲負(fù)荷。彎曲應(yīng)力為在擺動(dòng)支座中作用的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的放大。由在第一柄區(qū)域3b中的彎曲應(yīng)力產(chǎn)生的變形、特別是在空腔4的內(nèi)表面上的變形通過所述至少一個(gè)力傳感器7測(cè)量。由測(cè)量產(chǎn)生的信號(hào)被輸送給電子部件8的電子裝置并且在那里進(jìn)行評(píng)估。由彎曲負(fù)荷和測(cè)量的變形值可以計(jì)算在擺動(dòng)支座中的支撐力。

在所示的實(shí)施例中，空腔4是圓柱形的并且第一柄區(qū)域3b示出為空心圓柱。然而空腔4的幾何偏差也是可以的：例如，第一柄區(qū)域3b可以構(gòu)造為具有相應(yīng)擴(kuò)大的空腔4的球形或桶形。由此產(chǎn)生如下優(yōu)點(diǎn)：在內(nèi)部可給出更多的空間，用于安裝傳感器和電子裝置。

圖2示出了構(gòu)造為擺動(dòng)支座21并且通過球鉸鏈22與球形銷23連接的機(jī)械部件，作為本發(fā)明的第二實(shí)施例。在圖2中，相同或相似部件的附圖標(biāo)記相對(duì)于在圖1中的附圖標(biāo)記增大一個(gè)值20。相對(duì)于圖1的不同在于，所述至少一個(gè)力傳感器27布置在擺動(dòng)支座21的空腔24中，擺動(dòng)支座被加載軸向力f。擺動(dòng)支座21通過接口25分為構(gòu)造為空心的第一區(qū)域21a和構(gòu)造為實(shí)心的第二部分21b。在拼合之前，空腔24在接口25的區(qū)域中開放并且從外部可進(jìn)入，使得所述至少一個(gè)力傳感器27和電子部件28以及電插頭29可以安裝和固定在空腔24中。之后，兩個(gè)區(qū)域21a、21b在接口25處拼合并且優(yōu)選地以材料連接的方式、例如通過焊縫26固定地且緊密地相互連接，使得空腔24向外封閉和密封。軸向力f通過在接口25區(qū)域中的焊縫連接部26傳遞。

空腔24通過環(huán)形橫截面限定。該環(huán)形橫截面被加載軸向力f，使得在那里與材料的彈性壓縮相結(jié)合地，形成壓應(yīng)力。同樣在擺動(dòng)支座的工作中，具有相應(yīng)的拉負(fù)荷和伸展的拉力也是可能的。這些變形通過所述至少一個(gè)力傳感器27檢測(cè)。

與在圖1和圖2中的視圖不同地，本發(fā)明也可以應(yīng)用在其他類似構(gòu)造的部件上，例如用在車輛掛車掛接裝置中。在這種情況中，掛車掛接裝置的掛接鉤部分地構(gòu)造為空心體，在該空心體中可放置至少一個(gè)力傳感器，以檢測(cè)作用到掛接鉤上的力。

附圖標(biāo)記

1擺動(dòng)支座

2球鉸鏈

3球形銷

3a球頭

3b第一柄區(qū)域

3c第二柄區(qū)域

3d螺紋區(qū)段

4空腔

5接口

6焊縫

7力傳感器

8電子部件

9插頭

21擺動(dòng)支座

21a第一區(qū)域(空心)

21b第二區(qū)域(實(shí)心)

22球鉸鏈

23球形銷

24空腔

25接口

26焊縫

27力傳感器

28電子部件

29插頭

f支撐力

x測(cè)量區(qū)域