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Dokumentenidentifikation DE60126887T2 20.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001202032
Titel Befestigungsstruktur für ein Sensorelement
Anmelder Yazaki Corp., Tokyo, JP
Erfinder Miyazaki, Haruyuki, Susono-shi, Shizuoka, JP;
Homma, Toshio, Ohta-ku, Tokyo, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60126887
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.10.2001
EP-Aktenzeichen 013091178
EP-Offenlegungsdatum 02.05.2002
EP date of grant 28.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse G01G 19/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01L 1/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsstruktur für ein Sensorelement vom Dehnungs-Mess-Typ, das zum Messen eines Beladungsgewichts eines Fahrzeugs, z. B. eines Lastkraftwagens, verfügbar ist.

In neuerer Zeit leidet ein Fahrzeug, das mit einer schweren Ladung beladen ist, zum Beispiel ein Lastkraftwagen, unter Problemen. Zum Beispiel verursacht sie einen Verkehrsunfall dann, wenn sie sich auf eine Seite während des Fahrens legt, und verschlechtert schnell das Fahrzeug per se oder die Straße. Eine der Ursachen solcher Probleme ist eine Überladung. Eine Maßnahme, die vorgenommen worden ist, um diese Überladung zu verhindern, ist diejenige, das Ladegewicht des Fahrzeugs, d. h. eine Last, die auf das Fahrzeug einwirkt, zu messen.

Herkömmlich wird die Fahrzeuglast in einem Zustand gemessen, in dem das Fahrzeug, das gewogen werden soll, auf einer Plattformwaage abgestellt wird. Dementsprechend ist das Messgerät groß und ein großer Raum ist für dessen Installation erforderlich. Aus diesem Grund ist die Anzahl der Plattformwaagen, die installiert werden können, begrenzt, und deren Installationskosten sind hoch.

In neuerer Zeit wird eine Lademessvorrichtung verwendet, die eine Fahrzeugbeladung in einem Zustand misst, in dem die Vorrichtung an dem Fahrzeug per se montiert ist.

Ein Schäkel wird zwischen einem ersten Ende einer Blattfeder, die an ihrem zweiten Ende mit einer eine Last tragenden Plattform über einen gegabelten Träger verbunden ist, und einem anderen Träger, der mit der die Last tragenden Plattform verbunden ist, zwischengefügt. In einer Lastmessvorrichtung, die in der JP-A-8-313332 offenbart ist, wird, basierend auf dieser Struktur, ein Sensorelement vom Dehnungs-Mess-Typ zum Messen einer Fahrzeuglast, wie beispielsweise ein Dehnungs-Mess-Sensor, innerhalb eines Schäkel-Kastens befestigt, der dazu verwendet wird, den Schäkel mit dem Träger in einer schwingenden Art und Weise zu verbinden. Eine Last wird basierend auf der Summe der gemessenen Werte, die von einer Vielzahl Messelemente entsprechend der Räder abgeleitet sind, berechnet.

Jeder Lastsensor ist an dem zentralen Teil eines Plattenelements, das mit einem isolierenden Film abgedeckt ist, angeordnet. Der Lastsensor umfasst einen Widerstandsabschnitt, in dem vier Widerstände, die das Plattenelement unter einem Winkel von 45° in sowohl der Längs- als auch der Breitenrichtung schneiden, in einer im Wesentlichen rechtwinkligen Form verbunden sind, und vier Anschlüsse, die an den Verbindungspunkten der Widerstände angeordnet sind.

Wenn entweder der Träger oder der Schäkel zu dem anderen durch eine Last, die auf das Fahrzeug einwirkt, bewegt wird, wirkt eine Scherkraft auf das Plattenelement in der Breitenrichtung ein, so dass die Widerstandswerte der Widerstände variieren und eine Größe der Last erfasst wird.

In der Lastmessvorrichtung der JP-A-8-313332 sind die Sensorelemente in den Aufnahmeteilen des Schäkels eingesetzt und sind dort fixiert. Dementsprechend wird das Sensorelement manchmal gelöst und bewegt sich leicht. Dies gestaltet die Messgenauigkeit schlecht.

Weiterhin ist es in der herkömmlichen Lastmessvorrichtung notwendig, den Schäkel anzubohren, um das Sensorelement in die angebohrte Stelle einzusetzen, und einen Leitungsdraht aus dem Schäkelfach herauszuführen. Dementsprechend ist der Montagevorgang der Sensorelemente an den Lastmessstellen mühsam und das Schäkelfach, das für den Lastmessort verwendet wird, wird in seiner Festigkeit geschwächt.

Die US-A-5539158 offenbart eine Lastzelle und eine Wiegevorrichtung, die einen Dehnungssensor umfasst, der in einer eine Dehnung induzierenden Vorrichtung eingeschweißt ist.

Die US-A-3272003 offenbart Ermüdungslebensdauer-Messverfahren.

Die JP-A-2000019004 offenbart eine Fahrzeuglastmessungs-Sensoreinheit.

Die EP-A-908708 offenbart eine Sensorvorrichtung.

Dementsprechend liegt die Erfindung in einer Befestigungsstruktur für ein Sensorelement, um ein Ladegewicht zu messen, das an einer Lastmessposition befestigt ist, die aufweist:

ein Plattenelement, das an der Lastmessposition befestigt ist, wobei das Plattenelement zwei Enden in einer Längsrichtung davon besitzt; und

einen Lastsensor, der an dem Plattenelement an einem zentralen Teil des Plattenelements in der Längsrichtung befestigt ist,

gekennzeichnet dadurch,

dass die Lastmessposition an einer Oberfläche einer Fahrzeugachse angeordnet ist; und

dass das Plattenelement an der ersten Oberfläche an nur zwei Punkten, ein Punkt an jedem Ende, so angeschweißt ist, dass sich das Plattenelement in der Längsrichtung entsprechend einer Spannkraft bzw. Zugkraft oder einer Druckkraft, die darauf aufgebracht ist, verlängert und zusammenzieht.

In der Befestigungsstruktur ist das Plattenelement an der Achse an einem Lastmessort angeschweißt. Dementsprechend kann das Sensorelement einfach an dem Lastmessort befestigt werden. Dementsprechend verhindert die Befestigungsstruktur, dass das Plattenelement gelöst wird und leicht bewegbar ist, und stellt demzufolge eine genaue Messung der Last sicher. Wenn die Messung wiederholt wird, wird die Messungsgenauigkeit nicht verschlechtert. Das Sensorelement ist an nur zwei Positionen angeschweißt. Wenn mit der Befestigung an drei Punkten oder mehr verglichen wird, kann die Erzeugung einer Schweißspannung in einer torsionsmäßigen Richtung in dem Sensorelement verhindert werden und demzufolge wird eine stabile Dehnungserfassung sichergestellt. Da das Schweißen an den Stellen, die am weitesten von dem Lastsensor entfernt sind, vorgenommen wird, wird der Lastsensor weniger durch Wärmeleitung beeinflusst.

Vorzugsweise ist das Plattenelement in der Befestigungsstruktur für ein Sensorelement so dünn, um nicht durch die Druckkraft, die auf den Lastmessort aufgebracht wird, gewölbt zu werden. Da das Plattenelement dünn ist, wird ein geeignetes Verschweißen an dem Lastmessort sichergestellt. Da das Plattenelement in einem solchen Umfang dünn ist, um eine Auslenkung durch das Wölben zu vermeiden, wird ein genaues Erfassen der Last sichergestellt.

Vorzugsweise ist der Lastsensor in der Befestigungsstruktur für ein Sensorelement so angeordnet, dass vier Widerstände, die aus einem leitfähigen Material gebildet sind, als Brücke auf einen isolierenden Bereich, der auf der Rückseite des Plattenelements gebildet ist, verbunden sind, wobei die Widerstände an vier Verbindungspunkten verbunden sind, und wobei eine Spannung an zwei Verbindungspunkten, die auf einer diagonalen Linie angeordnet sind, angelegt wird, und wobei eine Potenzialdifferenz zwischen den zwei Verbindungspunkten, die auf der diagonalen Linie angeordnet sind, auftritt, und entsprechend einer Druckkraft oder einer Zugkraft, die auf das Plattenelement einwirkt, variiert, und wobei die zwei Widerstände der vier Widerstände gegenüberliegend auf dem isolierenden Bereich in der Längsrichtung des Plattenelements angeordnet sind, während die verbleibenden, gepaarten Widerstände gegenüberliegend an dem isolierenden Bereich in der Breitenrichtung angeordnet sind.

In der Befestigungsstruktur, die so aufgebaut ist, wirkt eine Druckkraft oder eine Zugkraft, die auf das Plattenelement über die Schweißteile aufgebracht ist, auf die Widerstände so ein, um Widerstandswerte davon zu variieren. Eine Last, die auf den Lastmessort einwirkt, kann genau erfasst werden.

In den Zeichnungen:

1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Befestigungsstruktur eines Sensorelements gemäß der Erfindung darstellt;

2 zeigt eine Seitenansicht, die die Befestigungsstruktur der 1 darstellt;

3 zeigt eine Ansicht, die einen Aufbau der Sensorelemente, die an einem Fahrzeug befestigt sind, in einer Modell-Form darstellt;

4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Sensorelement darstellt, das an der hinteren Achse eines Fahrzeugs befestigt ist;

5 zeigt eine Längsschnittansicht, die das Sensorelement darstellt, das an der Hinterachse eines Fahrzeugs befestigt ist;

6A zeigt eine vergrößerte Draufsicht, die einen Lastsensor für ein Fahrzeug darstellt, und 6B zeigt ein Diagramm, das eine äquivalente Schaltung davon darstellt; und

7 zeigt eine vergrößerte Draufsicht, die einen Lastsensor, der mit einem Biegen der Achse deformiert ist, darstellt.

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Ein Sensorelement 1 zum Messen einer Last an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Ladegewicht, umfasst, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, ein im Wesentlichen rechtwinkliges Plattenelement 2 als ein Trageelement und einen Lastsensor 3, der an dem zentralen Teil des Plattenelements 2 in der Längsrichtung X gebildet ist.

Sensorelemente 1 sind, wie in 3 dargestellt ist, an dem rechten und dem linken Teil sowohl der vorderen als auch der hinteren Achse 4 und 5 so befestigt, dass eine Länge des Plattenelements 2 in der Längsrichtung X in einer Richtung einer Zugkraft oder einer Druckkraft verlängert oder zusammengezogen wird, die auf einen Lastmessort einwirkt, nämlich die Länge davon wird parallel zu der Breitenrichtung M des Fahrzeugs 6 verlängert und zusammengezogen. In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 7 Vorderräder 7 und das Bezugszeichen 8 bezeichnet Hinterräder. Die Plattenelemente 2 sind jeweils an den oberen Flächen der Achsen 4 und 5 befestigt. Beide Enden 2a und 2b jedes Plattenelements 2 sind, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, an jeder der Achsen 4 und 5 als Lastmessorte angeschweißt.

In der Ausführungsform umfasst die Achse 5, wie in den 4 und 5 dargestellt ist, eine Antriebswelle 5a, ein Hinterachsrohr 5b, das die Antriebswelle 5a umgibt, und eine Hinterradtrommel 10, die an dem Hinterachsrohr 5b über die Lager 9, die dazwischengefügt sind, gehalten ist. Ein Fahrzeuggewicht wird vollständig durch das Hinterachsrohr 5b aufgenommen und die Antriebswelle 5a arbeitet nur dahingehend, ein Drehmoment zu übertragen, während sie durch das Hinterachsrohr 5b mittels der Lager 9 getragen wird. Wenn das Gewicht des Fahrzeugs 6 und das Beladegewicht auf die Achse 5 einwirken, wird das Hinterachsrohr 5b nach oben gebogen. Eine Druckkraft wirkt auf die Oberfläche des Hinterachsrohrs 5b ein, während eine Zugkraft auf die untere Fläche des Hinterachsrohrs 5beinwirkt. In der Ausführungsform sind die Plattenelemente 2 jeweils an der oberen Fläche des Hinterachsrohrs 5b befestigt. Dementsprechend nehmen die Plattenelemente 2 eine Druckkraft in der Längsrichtung X auf. Jedes Plattenelement 2 kann an der unteren Fläche des Hinterachsrohrs 5b befestigt sein. In diesem Fall bringt das Plattenelement 2 eine Zugkraft in der Längsrichtung X auf. Weiterhin kann das Plattenelement 2 an einem Gehäuse 11 eines Differenzialgetriebes befestigt sein, das an dem zentralen Teil des Hinterachsrohrs 5b angeordnet ist. Die Vorderradachse 4 umfasst auch einen Teil, der durch das Fahrzeuggewicht gebogen wird. Das Plattenelement 2 ist an der oberen Fläche oder der unteren Fläche des gebogenen Teils montiert.

Jedes Plattenelement 2 ist an der Vorderradachse 4 oder 5 an beiden Enden 2a und 2b in der Längsrichtung X angeschweißt und befestigt, nämlich an zwei Punkten. Durch das Verschweißen werden zwei Schweißpunkte 12a und 12b an jedem Plattenelement 2 gebildet. Das Verschweißen, um diese zu befestigen, ist gegenüber anderen Befestigungsmitteln, wie beispielsweise Verkleben, Verschrauben, Verstiften, oder dergleichen, dahingehend ausgezeichnet, dass dann, wenn der befestigte Teil wiederholt unter eine Last versetzt wird, die Reproduzierbarkeit ein wenig verschlechtert wird, und die Fähigkeit, eine Dehnung zu übertragen, ist hoch. In der Ausführungsform wird ein Wolfram-Inertgas-(TIG)-Schweißen für den Schweißvorgang verwendet. Das Befestigen über die zwei Punkte ist gegenüber dem Befestigen über mehrere Punkte, d. h. drei Punkte oder mehr, dahingehend bevorzugt, dass es die Erzeugung einer Schweißspannung in einer Torsionsrichtung in dem Sensorelement 1 unterdrückt, und demzufolge wird eine stabile Dehnungserfassung sichergestellt. Das Plattenelement 2 ist an der Radachse 4 oder 5 angeschweißt, während ein Spalt &dgr; zwischen dem Plattenelement 2 und der Radachse 4 oder 5 beibehalten wird, wie dies in 2 dargestellt ist.

Um das Plattenelement 2 zu bilden, wird eine Stahlplatte zu einer im Wesentlichen rechtwinkligen Form gestanzt. Ein Isolationsbereich (der nicht dargestellt ist) ist an der Oberfläche des Plattenelements 2 durch Beschichten davon mit einem isolierenden Film, der aus Siliziumoxid, oder dergleichen, gebildet ist, hergestellt. Ausschnitte 13 sind an beiden Seiten des zentralen Teils des Plattenelements 2 in der Längsrichtung X gebildet, und demzufolge wird dieser Teil in der Breite schmaler gemacht. Das Plattenelement 2 wird vorzugsweise aus einer Platte aus rostfreiem Stahl gebildet, und noch bevorzugter aus einem martensitischen, rostfreien Stahl (SUS630) vom Typ mit einer Präzipitationshärtung, dessen Zusammensetzung 17Cr – 4Ni – 4Cu – 0,06C – 0,25Nb (Zahl: Punkte – nass (pts. wet.)) aufweist. Wenn der rostfreie Stahl, der eine solche Zusammensetzung besitzt, verwendet wird, wird die Temperaturcharakteristik im Niedertemperaturbereich verbessert.

Das Plattenelement 2 ist so aufgebaut, dass kein Wölben durch die Druckkraft, die vorstehend erwähnt ist, hervorgerufen wird. Dort, wo das Plattenelement 2 so gebogen oder zu einer Wölbung durch die Druckkraft gebracht wird, ist eine korrekte Dehnungserfassung unmöglich. Weiterhin ist es in einem solchen Umfang dünn gemacht, dass kein Wölben durch die Druckkraft hervorgerufen wird, um so ein leichtes Stanzen oder Verschweißen sicherzustellen.

Eine minimale Dicke "h" des Plattenelements 2, bei der das Wölben nicht hervorgerufen wird, kann durch die Euler-Formel, die nachfolgend angegeben ist, erhalten werden. &sgr; = n·(n2·E·I)/(A·L2)(1) wobei

&sgr;:
Wölbungsspannung (MPa)
n:
Befestigungskoeffizient (n = 4, wenn beide Enden befestigt sind)
E:
elastisches Längsmodul (MPa) eines Materials des Plattenelements 2
I:
Trägheitsmoment des Bereichs (mm4)
L:
Länge (mm) des Plattenelements 2 in der Längsrichtung
A:
Querschnittsflächenbereich (mm2) des Plattenelements 2 in der Breitenrichtung Y.

Unter der Annahme, dass die Wölbungsspannung &sgr; in dem Plattenelement 2 höher als die 2%-Sicherheitsspannung von SUS630 (883 MPa) eingestellt wird, nämlich &sgr; ≥ 883 (MPa), und die Höhe (Dicke) und die Breite eines rechtwinkligen Querschnittsflächenbereichs des Plattenelements 2 "h" und "b" sind, und durch Substituieren von I = bh3/12 in die Gleichung (1), erhält man 883 ≤ n·(n2·E·bh3/12)/(bh·L2) ≤ n·n2·E·h2/(12·L2) h ≤ L·((883·12)/(n·n2 E))1/2(2)

Unter der Annahme, dass n (Befestigungskoeffizient) = 4, E (elastisches Längsmodul von SUS630) = 196200 (MPa), und L = 20 (mm) gilt, und durch Substituieren dieser Werte in die Gleichung (2), erhält man h ≥ 0,037·L h ≥ 0,74(3)

Dann gilt h ≥ 0,74 (mm) und eine Dicke des Plattenelements 2 beträgt 0,74 (mm). Dementsprechend wird, ohne dass die Dicke des Plattenelements 2 gleich zu oder kleiner als 0,74 (mm) ist, kein Wölben des Plattenelements 2 durch die Druckkraft hervorgerufen, und es dehnt sich und zieht sich entsprechend einer Last, die aufgebracht ist, zusammen.

Der Lastsensor 3 ist auf einem isolierenden Bereich, der aus einem Siliziumoxidfilm, oder dergleichen, besteht, an dem zentralen Teil einer der Oberflächen des Plattenelements 2 gebildet.

Der Lastsensor 3, wie er in den 6A und 6B dargestellt ist, enthält eine Brückenverbindung aus vier Widerständen 14a, 14b, 14c und 14d, die aus einem leitenden Material gebildet sind. An Verbindungspunkten dieser Widerstände 14a bis 14d wird eine Spannung zwischen zwei Verbindungspunkten, die auf einer der diagonalen Linien angeordnet sind, angelegt. Dann tritt eine Potenzialdifferenz zwischen zwei Verbindungspunkten an der anderen diagonalen Linie auf und variiert entsprechend einer Druckkraft oder einer Dehnungskraft, die auf das Plattenelement 2 einwirkt.

Diese vier Widerstände 14a bis 14d sind so gebildet, dass sie schmal unter gleichen Raten und Breiten sind, und die Anschlüsse davon sind so gebildet, um in der Form ein Quadrat zu bilden. In diesem Fall sind zwei Widerstände 14a und 14c dieser Widerstände 14a bis 14d zueinander in der Längsrichtung X des Plattenelements 2 beabstandet. Ein anderes Paar der Widerstände 14b und 14d ist zueinander in der Breitenrichtung Y beabstandet. Die Widerstände 14a, 14b, 14c und 14d sind auf das Plattenelement 2 so aufpastiert, um entsprechend der auf das Plattenelement 2 aufgebrachten Last expandiert oder kontrahiert zu werden. Als eine Folge variieren die elektrischen Widerstände der Widerstände 14a, 14b, 14c und 14d. Die Anschlüsse 14e, 14f, 14g und 14h sind an den vier Verbindungspunkten dieser vier Widerstände 14a bis 14d vorgesehen. Genauer gesagt sind die Anschlüsse 14e, 14f, 14g und 14h jeweils zwischen den Widerständen 14a und 14b, den Widerständen 14b und 14c, den Widerständen 14c und 14d, und den Widerständen 14d und 14a, so vorgesehen, dass diese Widerstände 14a bis 14d elektrisch verbunden sind. Diese Anschlüsse 14e bis 14h sind jeweils in der Form quadratisch. Die Seiten dieser Quadrate erstrecken sich parallel zu der Längsrichtung X und der Breitenrichtung Y. Wenn eine Spannung V von einer Stromversorgungsquelle B zwischen dem Anschluss 14e, der zwischen den Widerständen 14a und 14b angeordnet ist, und dem Anschluss 14g, der zwischen den Widerständen 14c und 14d angeordnet ist, angelegt wird, tritt ein Signal S zwischen dem Anschluss 14f für die Widerstände 14b und 14c und dem Anschluss 14h für die Widerstände 14b und 14c auf. Das Signal S variiert entsprechend einer Last, die auf das Plattenelement 2 in der Längsrichtung X aufgebracht ist. Folglich bilden diese Widerstände eine Halbleiterwiderstandsbrücke, deren Ausgangssignal entsprechend einer Last, die auf das Plattenelement 2 in der Längsrichtung X aufgebracht ist, variiert.

Die Sensorelemente 1 sind an den Vorderradachsen 4 und 5 befestigt, während sie mit Gehäusen 15 abgedeckt sind (5).

Die Betriebsweise der Sensorelemente 1, die an den Achsen 4 und 5 montiert sind, an denen die Lastmessorte angeordnet sind, wird nun beschrieben.

Wenn die Achsen 4 und 5 durch eine Last, die auf das Fahrzeug 6 einwirkt, gebogen werden, wird das Plattenelement 2 jedes Sensorelements 1 über die zwei Schweißteile 12a und 12b komprimiert. In dem Lastsensor 3 verbleiben, wie in 7 dargestellt ist, die Dimensionen der paarweise angeordneten Widerstände 14a und 14c des Plattenelements 2, die sich in der Längsrichtung X gegenüberliegen, unverändert. Allerdings zieht sich das Paar der Widerstände 14b und 14d des Plattenelements 2, die in der Breitenrichtung Y gegenüberliegend angeordnet sind, um gleiche Längen gegenüber den ursprünglichen Dimensionen zusammen. Dementsprechend verbleiben die Widerstandswerte R14a und R14c der Widerstände 14a und 14c unverändert, allerdings werden die Widerstandswerte R14b und R14d der Widerstände 14b und 14d etwas gegenüber den ursprünglichen Werten verringert. Als Folge fällt ein Potenzial V4f = Vx{R14b/(R14b + R14c)}, das an dem Anschluss 14f auftritt, gegenüber seinem ursprünglichen Wert ab, allerdings steigt ein Potenzial V4ah = Vx{R14a/(R14a + R14d)} an dem Anschluss 4h gegenüber seinem ursprünglichen Wert an. Eine Potenzialdifferenz V4f – V4h zwischen den Anschlüssen 4f und 4h ändert sich gegenüber deren ursprünglichem Wert. Dementsprechend ändert sich, wenn die Vorderradachsen 4 und 5 durch die Last, die auf das Fahrzeug 6 einwirkt, gebogen werden, der Ausgangssignalwert des Lastsensors 3 gegenüber seinem ursprünglichen Wert. Eine Variation des Ausgangssignalwerts ist proportional zu einer Variation der Last.

Signale, die von den Lastsensoren 3 abgeleitet sind, werden in eine Steuereinheit (nicht dargestellt) eingegeben; die Steuereinheit wiederum berechnet ein Gewicht einer Last auf einem Fahrzeug basierend auf den Signalen von den Sensoren; und wenn das Beladungsgewicht ein Grenzgewicht übersteigt, wird ein Alarm im Bereich des Sitzes des Fahrers, oder dergleichen, eingeschaltet.

In der Ausführungsform, die vorstehend erwähnt ist, wird die Achse für die Lastmessorte zum Befestigen der Sensorelemente verwendet. Die Sensorelemente können, falls erforderlich, an einer Wandfläche des Kolbens einer Spritzgießmaschine oder eines Vorratsbehälters angebracht werden, und Lasten, die darauf einwirken, können gemessen werden.

Wie anhand der vorstehenden Beschreibung gesehen wird, schafft die Erfindung eine Befestigungsstruktur für ein Sensorelement, bei der ein Lastsensor an dem zentralen Teil eines Plattenelements als ein Trageelement eines Sensorelements in der Längsrichtung angeordnet ist, das Plattenelement an einem Lastmessort so angeordnet ist, dass sich eine Länge des Plattenelements, wenn in der Längsrichtung gesehen wird, entsprechend einer Zugkraft oder einer Druckkraft, die auf den Lastmessort aufgebracht ist, expandiert und kontrahiert, und beide Enden des Plattenelements sind, wenn in der Längsrichtung gesehen wird, an dem Lastmessort angeschweißt. In der Befestigungsstruktur ist das Plattenelement durch Verschweißen befestigt. Dementsprechend kann das Sensorelement einfach an dem Lastmessort befestigt werden. Dementsprechend verhindert die Befestigungsstruktur, dass das Plattenelement gelöst wird und leicht bewegbar ist und stellt demzufolge eine genaue Messung der Last sicher. Wenn die Messung wiederholt wird, verbleibt die Messungsgenauigkeit unverändert. Das Sensorelement ist an nur zwei Positionen verschweißt. Wenn mit der Befestigung an drei Punkten oder mehr verglichen wird, kann eine Erzeugung einer Schweißspannung in einer Torsionsrichtung in dem Sensorelement verhindert werden und demzufolge kann eine stabile Dehnungserfassung sichergestellt werden. Da das Verschweißen an den Stellen, die am weitesten von dem Lastsensor entfernt sind, vorgenommen wird, wird der Lastsensor weniger durch Wärmeleitung beeinflusst.

In der Befestigungsstruktur für ein Sensorelement ist das Plattenelement in dem Umfang dünn, dass kein Wölben des Plattenelements durch die Druckkraft, die auf den Lastmessort aufgebracht wird, hervorgerufen wird. Deshalb wird ein geeignetes Verschweißen an dem Lastmessort sichergestellt. Da das Plattenelement in einem solchen Umfang dünn ist, um die Auslenkung durch das Wölben zu vermeiden, wird eine genaue Lasterfassung sichergestellt.

In der Befestigungsstruktur für ein Sensorelement ist der Lastsensor so angeordnet, dass vier Widerstände, die aus einem leitfähigen Material gebildet sind, als Brücke auf einem isolierenden Bereich, der auf der Rückseite des Plattenelements gebildet ist, verbunden sind, die Widerstände an vier Verbindungspunkten verbunden sind und eine Spannung an die zwei Verbindungspunkte, die auf einer diagonalen Linie angeordnet sind, angelegt, und eine Potenzialdifferenz zwischen den zwei Verbindungspunkten, die auf der diagonalen Linie angeordnet sind, auftritt und entsprechend einer Druckkraft oder einer Zugkraft, die auf das Plattenelement einwirkt, variiert, und die zwei Widerstände der vier Widerstände sind gegenüberliegend zueinander auf dem isolierenden Bereich in der Längsrichtung des Pattenelements angeordnet, während die verbleibenden, gepaarten Widerstände gegenüberliegend auf dem isolierenden Bereich in der Breitenrichtung angeordnet sind. In der Befestigungsstruktur, die so angeordnet ist, wirkt eine Druckkraft oder eine Zugkraft, die auf das Plattenelement über die verschweißten Teile aufgebracht wird, auf die Widerstände so ein, um Widerstandswerte davon zu variieren. Eine Last, die auf den Lastmessort einwirkt, kann korrekt erfasst werden.


Anspruch[de]
Befestigungsstruktur für ein Sensorelement (1), um ein Ladegewicht zu messen, das an einer Lastmessposition befestigt ist, die aufweist:

ein Plattenelement (2), das an der Lastmessposition befestigt ist, wobei das Plattenelement zwei Enden (2a, 2b) in einer Längsrichtung (X) davon besitzt; und

einen Lastsensor (3), der an dem Plattenelement an einem zentralen Teil des Plattenelements in der Längsrichtung befestigt ist,

gekennzeichnet dadurch,

dass die Lastmessposition an einer Oberfläche einer Fahrzeugachse (4, 5) angeordnet ist; und

dass das Plattenelement an der Oberfläche an nur zwei Punkten, ein Punkt an jedem Ende, so angeschweißt ist, dass sich das Plattenelement in der Längsrichtung entsprechend einer Zugkraft oder einer Druckkraft, die darauf aufgebracht ist, verlängert und zusammenzieht.
Befestigungsstruktur für ein Sensorelement (1) nach Anspruch 1, wobei das Plattenelement (2) eine Dicke so besitzt, dass ein Wölben des Plattenelements durch eine Druckkraft, die auf das Plattenelement aufgebracht wird, verhindert wird. Befestigungsstruktur für ein Sensorelement (1) nach Anspruch 1, wobei:

der Lastsensor (3) eine Brückenschaltung, die durch vier Widerstände (14a, 14b, 14c, 14d), die auf einem isolierenden Bereich in dem Plattenelement (2) angeordnet sind, gebildet ist, umfasst, und die Widerstände an vier Verbindungspunkten (14e, 14f, 14g, 14h) verbunden sind;

eine vorgegebene Spannung (V) an dem schräg gegenüberliegenden Paar der vier Verbindungspunkte und eine Spannung zwischen dem anderen schräg gegenüberliegenden Paar der vier Verbindungspunkte angelegt wird, was eine Potenzialdifferenz dazwischen ergibt, die gemessen wird; und

zwei Widerstände der vier Widerstände gegenüberliegend zueinander auf dem isolierenden Bereich parallel zu der Längsrichtung des Plattenelements angeordnet sind und die zwei verbleibenden Widerstände gegenüberliegend zueinander auf dem isolierenden Bereich parallel zu der Breitenrichtung des Plattenelements angeordnet sind.
Befestigungsstruktur für ein Sensorelement (1) nach Anspruch 1, wobei das Plattenelement (2) an der Achse (4, 5) so verschweißt ist, um einen Zwischenraum (5) zwischen dem Plattenelement und der Achse zu bilden.






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