DE10151561B4 - force sensor - Google Patents

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Abstract

Kraftsensor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, zur Bestimmung einer axial gerichteten Kraft, beispielsweise einer von einem Betätigungsorgan auf eine Bremsbacke ausgeübten Kraft, welcher einen mit Dehnungsmessstreifenpaaren versehenen Messring hat, in welchem von einer Stirnseite her über Krafteinleitungsbereiche axial Eingangskräfte eingeleitet und über die andere Stirnseite als Reaktionskräfte weitergeleitet werden, wobei die Krafteinleitungsbereiche an einer Seite jeweils einen axialen Vorsprung (3, 4, 5) oder durch jeweils eine Gegenfläche für axiale Vorsprünge an einem Gegenstück, an das der Kraftsensor anlegbar ist, gebildet sind und mittig zwischen diesen Vorsprüngen (3, 4, 5) beziehungsweise Gegenflächen auf der gegenüberliegenden Seite jeweils ein Abstützbereich (6) für die jeweilige Reaktionskraft vorgesehen ist, wobei jeweils mindestens ein Dehnungsmessstreifenpaar (7) zwischen einem Vorsprung (3, 4, 5) beziehungsweise einer Gegenfläche und einem Abstützbereich (6) des Messringes (2) auf einem Biegeabschnitt (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Biegeabschnitten (10) zu beiden Seiten des Abstützbereiches (6) jeweils ein radialer Durchbruch...Force sensor, in particular in a motor vehicle, for determining an axial directed force, for example, one of an actuator a brake shoe exerted Force, which a provided with strain gauge pairs measuring ring has, in which from a front side via force introduction areas axial input forces initiated and over the other end side are forwarded as reaction forces, wherein the force introduction areas on one side in each case an axial Projection (3, 4, 5) or by a respective counter surface for axial projections on a counterpart, to which the force sensor can be applied, are formed and centrally between these projections (3, 4, 5) or mating surfaces on the opposite Side each a support area (6) for the respective reaction force is provided, in each case at least a strain gauge pair (7) between a projection (3, 4, 5) or a counter surface and a support area (6) the measuring ring (2) is arranged on a bending section (10), characterized in that in the bending sections (10) to both Sides of the support area (6) one radial breakthrough each ...

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Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftsensor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, zur Bestimmung einer axial gerichteten Kraft, beispielsweise einer von einem Betätigungsorgan auf eine Bremsbacke ausgeübten Kraft, welcher einen mit Dehnungsmeßstreifenpaaren versehenen Meßring hat, in welchem von einer Stirnseite her über Krafteinleitungsbereiche axial Eingangskräfte eingeleitet und über die andere Stirnseite als Reaktionskräfte weitergeleitet werden.The The invention relates to a force sensor, in particular in a motor vehicle, for determining an axially directed force, for example a from an actuator applied to a brake shoe Force, which provided with a pair of Dehnungsmeßstreifenen measuring ring has, in which from a front side via force introduction areas axial input forces initiated and over the other end side are forwarded as reaction forces.

Kraftsensoren der vorstehenden Art werden beispielsweise in elektromotorisch betätigten Scheibenbremsen benötigt, wenn diese mit einer Blockierschutzregelung versehen sind, um den Bremsschlupf optimal regeln zu können. Um aufgrund einer Durchbiegung eines Biegebereiches die axial wirkende Kraft genau messen zu können, ist eine S-förmige Durchbiegung des Biegebereiches erforderlich, auf welchem ein Dehnungsmeßstreifenpaar angeordnet ist. Das hat man bisher durch einen Meßring erreicht, der an einer Seite fest in das die Kraft einleitende Bauteil eingespannt war, was baulich einen erheblichen Aufwand bedingte.force sensors The above type, for example, in electric motor-operated disc brakes needed if they are provided with an anti-lock control to the Brake slip can be optimally regulated. Due to a deflection of a bending region, the axially acting force to measure accurately is an S-shaped bend the bending area required, on which a strain gauge pair is arranged. This has been achieved by a measuring ring, the firmly clamped on one side in the force introducing component was, which structurally caused a considerable effort.

Aus der US 4,065,962 ist ein Kraftsensor zur Bestimmung einer axialgerichteten Kraft bekannt. Dieser Kraftsensor besteht aus einem Mering, der ein Dehnungsmeßstreifenpaar aufweist. Von einer Stirnseite werden über Krafteinleitungsbereiche axialgerichtete Eingangskräfte eingeleitet und über die andere Stirnseite als Reaktionskräfte weitergeleitet. Die Krafteinleitungsbereiche werden dabei durch axiale Vorsprünge gebildet.From the US 4,065,962 For example, a force sensor for determining an axially directed force is known. This force sensor consists of a mering, which has a strain gauge pair. Axially directed input forces are introduced from one end face via force introduction regions and forwarded via the other end face as reaction forces. The force introduction areas are formed by axial projections.

Die DE 24 33 223 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Kraftmessung. Diese Vorrichtung zur Kraftmessung besteht im Wesentlichen aus Meßzonen und Auflagern, die beidseits der als verformbare Stege ausgebildeten Meßzonen angeordnet sind. Auf den Oberflächen der Meßzonen sind Dehnungsmeßstreifen befestigt, deren Meßgitter die Dehnung von Meßstellen aufnehmen, die hinsichtlich ihrer Lage und Ausbildung mit den entsprechenden Meßstellen aller anderen Meßzonen übereinstimmen.The DE 24 33 223 A1 discloses a device for force measurement. This device for force measurement consists essentially of measuring zones and supports, which are arranged on both sides of the measuring zones formed as deformable webs. On the surfaces of the measuring zones strain gauges are fixed, the measuring grid record the elongation of measuring points, which coincide in terms of their position and training with the corresponding measuring points of all other measuring zones.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Kraftsensor derart weiterzubilden, dass er ein möglichst genaues Meßsignal erzeugt.Of the The invention is based on the problem of developing a force sensor in such a way that he is one as possible exact measuring signal generated.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.This Problem is inventively the features of the claims 1 and 2 solved.

Die radialen Vorsprünge bilden dabei Gegenflächen, in die jeweils eine Kraft von einem Gegenstück her eingeleitet wird. Zwischen den Vorsprüngen und dem Gegenstück können jeweils Zwischenplättchen, zum Beispiel aus Aluminium, angeordnet sein. Eine andere Möglichkeit ist das Vorsehen von mit den radialen Vorsprüngen des Meßringes korrespondierenden axialen Vorsprüngen an dem Gegenstück, die ein einziges Bauteil bildend mit dem Gegenstück verbunden sind.The radial projections form counter surfaces, in each of which a force is introduced from a counterpart ago. Between the projections and the counterpart can each intermediate plate, For example, made of aluminum, be arranged. Another possibility is the provision of corresponding with the radial projections of the measuring ring axial protrusions on the counterpart, which are a single component forming connected to the counterpart.

Durch die beiden vorgenannten Lösungen bilden die Biegeabschnitte jeweils einen mittig kraftbeaufschlagten Träger auf zwei Stützen. Dieser wird durch die wirkenden Kräfte symmetrisch kraftbeaufschlagt und biegt sich deshalb S-förmig durch, so daß das jeweilige Dehnungsmeßstreifenpaar ausschließlich auf Zug und Druck (je ein Dehnungsmeßstreifen für Zug und Druck) beansprucht wird und deshalb optimal die Kraft bestimmen kann, welche die S-förmige Durchbiegung verursacht.By form the two aforementioned solutions the bending sections each have a center kraftbeaufschlagten carrier two supports. This is acted upon symmetrically by the acting forces and bends therefore S-shaped through, so that respective strain gauge pair exclusively on train and pressure (each a strain gauge for train and pressure) claimed and therefore can optimally determine the force which the S-shaped deflection caused.

Zur Verbesserung der S-förmigen Ausbildung im Bereich der Biegeabschnitte trägt es bei, wenn in den Biegeabschnitten zu beiden Seiten des Abstützbereiches jeweils ein radialer Durchbruch in dem Meßring vorgesehen ist, so daß dieser im Bereich jedes Durchbruches zwei Stege bildet und wenn die Dicke des Meßringes im Bereich jedes Durchbruches radial nach innen hin abnimmt.to Improvement of the S-shaped Training in the field of bending sections helps, if in the bending sections on both sides of the support area in each case a radial opening in the measuring ring is provided, so that this in the area of each breakthrough forms two webs and if the thickness of the measuring ring decreases radially inwardly in the region of each breakthrough.

Torsionen im Bereich der Dehnungsmeßstreifen lassen sich dadurch vermeiden, daß die Abstützbereiche durch jeweils einen radial nach innen und einen radial nach außen gerichteten Abstützvorsprung gebildet sind, welche zur Einleitung von jeweils nicht punktförmigen Kräften bemessen sind.twists in the area of strain gauges can be avoided by the support areas by one radially inwardly and a radially outwardly directed support projection are formed, which are dimensioned for the introduction of each non-point-like forces are.

Der Meßring kann sich mit seinen gegenüberliegenden Seiten auf parallelen Flächen abstützen, wenn auf der Seite der Vorsprünge beziehungsweise Gegenflächen die Stirnfläche des Meßringes schräg verläuft, so daß der Meßring in seiner Dicke radial von außen nach innen abnimmt.Of the measuring ring can be with his opposite Pages on parallel surfaces support, if on the side of the projections or counter surfaces the face of the measuring ring runs obliquely, so that the measuring ring in its thickness radially from the outside decreases inwards.

Der Kraftsensor arbeitet mit hoher Meßgenauigkeit, wenn der Meßring mit einer Teilung von 120° insgesamt drei Vorsprünge beziehungsweise Gegenflächen auf einer Seite und entsprechend auf der gegenüberliegenden Seite drei dazwischenliegende Abstützbereiche sowie mindestens drei Dehnungsmeßstreifenpaare aufweist.Of the Force sensor works with high accuracy when the measuring ring with a division of 120 ° in total three projections or counter surfaces on one side and correspondingly on the opposite side three intervening support areas and at least three strain gage pairs.

Aus Kostengründen kann man jedoch auch vorsehen, dass der Meßring 180° gegenüberliegend zwei Vorsprünge beziehungsweise Gegenflächen und entsprechend lediglich zwei Abstützbereiche auf der anderen Seite hat. Weitere Vorteile dieser Ausführungsform sind: symmetrische Krafteinleitung, symmetrische Erfassung, nur ein Dehnungsmeßstreifenpaar erforderlich.Out cost reasons However, one can also provide that the measuring ring 180 ° opposite two projections or Counter surfaces and according to only two support areas on the other hand has. Further advantages of this embodiment are: symmetrical force application, symmetrical detection, only a strain gauge pair required.

Der Kraftsensor vermag sich bei nicht genauer Ausrichtung des Meßringes geringfügig zum Ausgleich von Kräften zu verschwenken, so dass Verspannungen vermieden werden, wenn die Vorsprünge zur Ermöglichung einer Kippbewegung des Meßringes um eine durch die beiden Vorsprünge führende Achse jeweils eine ballige Abstützfläche aufweisen. Die balligen Abstützflächen können auch an einem Gegenstück, an dem der Kraftsensor anliegt, angebracht sein.The force sensor is able to pivot slightly to compensate for forces in not accurate alignment of the measuring ring, so that tensions are avoided when the Vorsprün ge for enabling a tilting movement of the measuring ring about a leading through the two projections axis each having a spherical support surface. The spherical support surfaces may also be attached to a counterpart, on which the force sensor is applied.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Meßring mit einer Teilung von 90° insgesamt vier Vorsprünge und entsprechend vier dazwischenliegende Abstützbereiche sowie mindestens vier Dehnungsmeßstreifenpaare aufweist. Damit kann der Sensor ohne bleibende Schädigung auch mit sehr hohen Kräften, die beispielsweise in einer Größenordnung von 40 kN liegen können, beaufschlagt werden. Mit derartigen Kräften werden Sensoren beispielsweise in elektromechanischen Bremsen in Kraftfahrzeugen beaufschlagt.From it is particularly advantageous if, according to another development the invention of the measuring ring with a pitch of 90 ° in total four projections and correspondingly four intermediate support areas and at least four strain gauge pairs having. This allows the sensor without permanent damage as well with very high powers, for example, on the order of 40 kN, be charged. With such forces sensors are for example in electromechanical brakes applied in motor vehicles.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Meßring jeweils im Bereich eines Dehnungsmeßstreifenpaares eine radiale Ausnehmung auf. Die radiale Ausnehmung führt vorteilhaft zu einer lokalen Spannungserhöhung im Bereich der Dehnungsmeßstreifen und somit zu stärkeren Meßsignalen. Vorzugsweise ist die Ausnehmung in einfacher Weise in einem Feinstanzverfahren hergestellt.According to one Another advantageous embodiment of the invention, the measuring ring respectively in the range of a strain gauge pair a radial recess. The radial recess leads advantageously to a local voltage increase in the Range of strain gauges and therefore stronger Measurement signals. Preferably, the recess is in a simple manner in a fine stamping process produced.

Insbesondere bei einer Anbringung auf Stahl ist es von besonderem Vorteil, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das mindestens eine Dehnungsmeßstreifenpaar Dickschicht-Dehnungsmeßstreifen aufweist.Especially when mounted on steel, it is particularly advantageous if according to a development the invention, the at least one strain gauge pair of thick-film strain gauges having.

Gemäß einer anderen, vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das mindestens eine Dehnungsmeßstreifenpaar Folien-Dehnungsmeßstreifen oder Dünnschicht-Dehnungsmeßstreifen auf. Hierbei ist gleichzeitig eine Auswerteelektronik integrierbar.According to one another advantageous embodiment of the invention, the at least a strain gauge pair Foil strain gauges or thin-film strain gauges on. Here, an evaluation is integrated at the same time.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe Invention leaves different embodiments to. To further clarify their basic principle are several thereof shown in the drawing and will be described below. These shows in

1 eine perspektivische Ansicht eines Kraftsensors nach der Erfindung, 1 a perspective view of a force sensor according to the invention,

2 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit im Bereich II der 1, 2 a perspective view of a detail in the area II of 1 .

3 einen abgewickelten Teilbereich des Kraftsensors im unbelasteten Zustand, 3 a unwound portion of the force sensor in the unloaded state,

4 den abgewickelten Teilbereich des Kraftsensors im belasteten Zustand, 4 the unwound portion of the force sensor in the loaded state,

5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Meßringes des Kraftsensors, 5 a perspective view of a second embodiment of a measuring ring of the force sensor,

6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Kraftsensors, 6 a perspective view of another embodiment of the force sensor,

7 eine Seitenansicht der Kraftsensors nach 6, 7 a side view of the force sensor after 6 .

8 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Kraftsensors und 8th a perspective view of another force sensor and

9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Kraftsensors. 9 a perspective view of another force sensor.

Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.Same Components are provided in the figures with the same reference numerals.

Die 1 zeigt einen Kraftsensor 1, welcher als Meßring 2 ausgebildet ist und an einer Stirnseite drei axiale Vorsprünge 3, 4, 5 aufweist, gegen die sich jeweils eine Kraft F abstützt und die deshalb Krafteinleitungsbereiche bilden. Genau zwischen diesen Vorsprüngen 3, 4, 5 wirken auf der gegenüberliegenden Stirnseite auf Abstützbereichen 6 die Reaktionskräfte FR. Auf der Seite der Abstützbereiche 6 sind auf dem Meßring 2 insgesamt drei Dehnungsmeßstreifenpaare 7 befestigt.The 1 shows a force sensor 1 , which as a measuring ring 2 is formed and on one end side three axial projections 3 . 4 . 5 has, against each of which a force F is supported and therefore form force introduction areas. Right between these projections 3 . 4 . 5 act on the opposite end on support areas 6 the reaction forces F R. On the side of the support areas 6 are on the measuring ring 2 a total of three strain gauge pairs 7 attached.

Die Ausschnittszeichnung gemäß 2 zeigt, dass die Abstützbereiche 6 durch jeweils einen radial nach innen gerichteten Abstützvorsprung 8 und einen radial nach außen gerichteten Abstützvorsprung 9 gebildet sind. Auf diesen Abstützvorsprüngen 8, 9 wirken die Einzelkräfte FE, welche zusammen die in 1 gezeigte Reaktionskraft FR ergeben.The excerpt drawing according to 2 shows that the support areas 6 by a respective radially inwardly directed support projection 8th and a radially outwardly directed support projection 9 are formed. On these support projections 8th . 9 act the individual forces F E , which together the in 1 shown reaction force F R result.

Die 3 verdeutlicht, dass zwischen den Vorsprüngen 3, 4 ein Biegeabschnitt 10 entsteht, auf welchem mittig der Abstützbereich 6 vorgesehen ist und der das Dehnungsmeßstreifenpaar 7 trägt. Jeweils ein weiterer, nicht positionierter Biegebereich befindet sich entsprechend auch zwischen den Vorsprüngen 4 und 5 sowie 5 und 3.The 3 clarifies that between the protrusions 3 . 4 a bending section 10 arises, on which the center of the support area 6 is provided and the strain gauge pair 7 wearing. In each case a further, not positioned bending area is correspondingly also between the projections 4 and 5 such as 5 and 3 ,

Der 4 ist zu entnehmen, dass dieser Biegeabschnitt 10 sich bei Belastung S-förmig biegt, so dass das Dehnungsmeßstreifenpaar 7 ausschließlich auf Zug und Druck beansprucht wird und ein genaues Meßsignal abgeben kann.Of the 4 it can be seen that this bending section 10 Bends under load S-shaped, so that the strain gauge pair 7 is only subjected to train and pressure and can give an accurate measurement signal.

Die 5 zeigt einen Meßring 2, der nur zwei Vorsprünge 3, 4 hat, die sich auf einer Achse 11 radial gegenüberliegen und jeweils eine ballige Abstützfläche 12 aufweisen. Dadurch kann der Meßring 2 um die Achse 11 kippen. Entsprechend den zwei Vorsprüngen 3, 4 weist der Meßring 2 zwei dazwischenliegende Abstützbereiche 6 auf, auf die Reaktionskräfte F1 wirken.The 5 shows a measuring ring 2 that only has two protrusions 3 . 4 has, which is on an axis 11 radially opposite and each have a spherical support surface 12 exhibit. This allows the measuring ring 2 around the axis 11 tilt. According to the two tabs 3 . 4 has the measuring ring 2 two intermediate support areas 6 on, on the Reacti onskräfte F 1 act.

Bei der Ausführungsform nach 6 hat der Meßring 2 insgesamt sechs Durchbrüche 13, 14, welche radial von außen nach innen durch ihn hindurchführen, so dass vom Meßring 2 im Bereich jedes Durchbruches 13, 14 nur zwei Stege 15, 16 verbleiben. Der Meßring 2 nach 6 hat genau wie der nach 1 drei axiale Vorsprünge 3, 4, 5, so dass wiederum beispielsweise zwischen den Vorsprüngen 3 und 4 ein Biegeabschnitt 10' mit einem Abstützbereich 6' entsteht. Die Durch brüche 13, 14 sind symmetrisch zu beiden Seiten des Abstützbereiches 6' angeordnet. Die 6 läßt weiterhin erkennen, dass im Bereich der Durchbrüche 13, 14 eine Stirnfläche 17 des Meßringes 2, die auf der Seite der Vorsprünge 3, 4, 5 liegt, radial nach innen hin schräg verläuft, so dass der Meßring 2 innenseitig eine geringere Dicke hat als außenseitig.In the embodiment according to 6 has the measuring ring 2 a total of six breakthroughs 13 . 14 , which pass radially from outside to inside through it, so that from the measuring ring 2 in the area of each breakthrough 13 . 14 only two bars 15 . 16 remain. The measuring ring 2 to 6 just like the post 1 three axial projections 3 . 4 . 5 , so again, for example, between the protrusions 3 and 4 a bending section 10 ' with a support area 6 ' arises. The breaks 13 . 14 are symmetrical to both sides of the support area 6 ' arranged. The 6 lets continue to recognize that in the field of breakthroughs 13 . 14 an end face 17 of the measuring ring 2 on the side of the projections 3 . 4 . 5 is located, extends radially inwardly at an angle, so that the measuring ring 2 inside has a smaller thickness than the outside.

Die 7 dient der zusätzlichen Verdeutlichung der Gestaltung des Meßringes 2 nach 6. Zu sehen sind auf seiner rechten Seite die Vorsprünge 3, 4, 5 sowie zwei Durchbrüche 13, 14 in seiner Mantelfläche.The 7 serves the additional clarification of the design of the measuring ring 2 to 6 , You can see the projections on its right side 3 . 4 . 5 as well as two breakthroughs 13 . 14 in its lateral surface.

Die 8 zeigt auf der den Vorsprüngen 3, 4, 5 abgewandten Seite die Dehnungsmeßstreifenpaare 7, 7' und 7'' sowie jeweils daneben eine elektronische Schaltung 18, z. B. in Form eines Chips.The 8th shows on the projections 3 . 4 . 5 opposite side of the strain gauge pairs 7 . 7 ' and 7 '' and next to each an electronic circuit 18 , z. B. in the form of a chip.

In 9 ist ein Meßring 2 eines Kraftsensors dargestellt, welcher Meßring 2 vier radiale Vorsprünge 19, 20, 21, 22 zur Einleitung jeweils einer axialen Kraft F aufweist. Zwischen den Vorsprüngen 19, 20, 21, 22 ist jeweils ein Abstützbereich 6 für eine Reaktionskraft FR vorgesehen, zwischen den Abstützbereichen 6 und den Vorsprüngen 19, 20, 21, 22 befindet sich jeweils ein Biegeabschnitt 10. Auf den Biegeabschnitten 10 ist jeweils ein Dehnungsmeßstreifenpaar 7 angeordnet.In 9 is a measuring ring 2 a force sensor shown, which measuring ring 2 four radial projections 19 . 20 . 21 . 22 For initiating each of an axial force F has. Between the projections 19 . 20 . 21 . 22 is each a support area 6 provided for a reaction force F R , between the support areas 6 and the projections 19 . 20 . 21 . 22 there is a bending section in each case 10 , On the bending sections 10 is in each case a strain gauge pair 7 arranged.

In diesem Ausführungsbeispiel weist der Meßring 2 vier Vorsprünge 19, 20, 21, 22 mit einer Teilung von 90° auf. Außerdem ist jeweils im Bereich eines Dehnungsmeßstreifenpaares 7 eine radiale Ausnehmung 23 an dem Meßring 2 vorhanden, die zu einer lokalen Spannungserhöhung führt und damit ein stärkeres Meßsignal zur Folge hat. Es werden vier Dickschicht-Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücken ausgewertet, um mögliche unsymmetrische Krafteinleitungen ausgleichen zu können.In this embodiment, the measuring ring 2 four projections 19 . 20 . 21 . 22 with a pitch of 90 °. In addition, each is in the range of a strain gauge pair 7 a radial recess 23 on the measuring ring 2 present, which leads to a local increase in voltage and thus has a stronger measurement signal result. Four thick-film strain gauges full bridges are evaluated in order to be able to compensate for possible unbalanced force discharges.

Den radialen Vorsprüngen 19, 20, 21, 22 sind vorzugsweise flexibel gelagerte Gegenflächen eines Gegenstückes zuzuordnen, um mögliche Unebenheiten des Sensors oder der Einspannung ausgleichen zu können und eine symmetrische Krafteinleitung zu gewährleisten. Dies kann durch angepaßt geformte Stanzgitter, die den Sensor und das krafteinleitende Gegenstück umschließen, erreicht werden.Radial projections 19 . 20 . 21 . 22 are preferably assigned flexibly mounted mating surfaces of a counterpart in order to compensate for possible unevenness of the sensor or the clamping and to ensure a symmetrical force application. This can be achieved by custom-formed stamped grids which enclose the sensor and the force-introducing counterpart.

Claims (10)

Kraftsensor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, zur Bestimmung einer axial gerichteten Kraft, beispielsweise einer von einem Betätigungsorgan auf eine Bremsbacke ausgeübten Kraft, welcher einen mit Dehnungsmessstreifenpaaren versehenen Messring hat, in welchem von einer Stirnseite her über Krafteinleitungsbereiche axial Eingangskräfte eingeleitet und über die andere Stirnseite als Reaktionskräfte weitergeleitet werden, wobei die Krafteinleitungsbereiche an einer Seite jeweils einen axialen Vorsprung (3, 4, 5) oder durch jeweils eine Gegenfläche für axiale Vorsprünge an einem Gegenstück, an das der Kraftsensor anlegbar ist, gebildet sind und mittig zwischen diesen Vorsprüngen (3, 4, 5) beziehungsweise Gegenflächen auf der gegenüberliegenden Seite jeweils ein Abstützbereich (6) für die jeweilige Reaktionskraft vorgesehen ist, wobei jeweils mindestens ein Dehnungsmessstreifenpaar (7) zwischen einem Vorsprung (3, 4, 5) beziehungsweise einer Gegenfläche und einem Abstützbereich (6) des Messringes (2) auf einem Biegeabschnitt (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Biegeabschnitten (10) zu beiden Seiten des Abstützbereiches (6) jeweils ein radialer Durchbruch (13, 14) in dem Messring (2) vorgesehen ist, so dass dieser im Bereich jedes Durchbruches (13, 14) zwei Stege (15, 16) bildet und dass die Dicke des Messringes (2) im Bereich jedes Durchbruches (13, 14) radial nach innen hin abnimmt.Force sensor, in particular in a motor vehicle, for determining an axially directed force, for example a force exerted by an actuator on a brake shoe force, which has provided with strain gage pairs measuring ring, in which introduced axially from one end via force introduction areas input forces and on the other end than Reaction forces are forwarded, wherein the force introduction areas on one side each have an axial projection ( 3 . 4 . 5 ) or by a respective mating surface for axial projections on a counterpart, to which the force sensor can be applied, are formed and centrally between these projections ( 3 . 4 . 5 ) or opposing surfaces on the opposite side in each case a support area ( 6 ) is provided for the respective reaction force, wherein in each case at least one strain gauge pair ( 7 ) between a projection ( 3 . 4 . 5 ) or a mating surface and a support area ( 6 ) of the measuring ring ( 2 ) on a bending section ( 10 ), characterized in that in the bending sections ( 10 ) on both sides of the support area ( 6 ) each have a radial breakthrough ( 13 . 14 ) in the measuring ring ( 2 ), so that in the area of each breakthrough ( 13 . 14 ) two bars ( 15 . 16 ) and that the thickness of the measuring ring ( 2 ) in the area of each breakthrough ( 13 . 14 ) decreases radially inwardly. Kraftsensor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, zur Bestimmung einer axial gerichteten Kraft, beispielsweise einer von einem Betätigungsorgan auf eine Bremsbacke ausge übten Kraft, welcher einen mit Dehnungsmessstreifenpaaren versehenen Messring hat, in welchem von einer Stirnseite her über Krafteinleitungsbereiche axial Eingangskräfte eingeleitet und über die andere Stirnseite als Reaktionskräfte weitergeleitet werden, wobei die Krafteinleitungsbereiche durch jeweils einen radialen Vorsprung (19, 20, 21, 22) gebildet sind und mittig zwischen diesen Vorsprüngen jeweils ein Abstützbereich (6) für die jeweilige Reaktionskraft (FR) vorgesehen ist, wobei jeweils mindestens ein Dehnungsmessstreifenpaar (7) zwischen einem Vorsprung (19, 20, 21, 22) und einem Abstützbereich (6) des Messringes (2) auf einem Biegeabschnitt (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Biegeabschnitten (10) zu beiden Seiten des Abstützbereiches (6) jeweils ein radialer Durchbruch (13, 14) in dem Messring (2) vorgesehen ist, so dass dieser im Bereich jedes Durchbruches (13, 14) zwei Stege (15, 16) bildet und dass die Dicke des Messringes (2) im Bereich jedes Durchbruches (13, 14) radial nach innen hin abnimmt.Force sensor, in particular in a motor vehicle, for determining an axially directed force, for example a force exerted by an actuator on a brake shoe force having a provided with strain gage pairs measuring ring, in which introduced axially from one end via force introduction areas input forces and the other end face be forwarded as reaction forces, wherein the force introduction regions by a respective radial projection ( 19 . 20 . 21 . 22 ) are formed and centrally between these projections in each case a support area ( 6 ) is provided for the respective reaction force (F R ), wherein in each case at least one strain gauge pair ( 7 ) between a projection ( 19 . 20 . 21 . 22 ) and a support area ( 6 ) of the measuring ring ( 2 ) on a bending section ( 10 ), characterized in that in the bending sections ( 10 ) on both sides of the support area ( 6 ) each have a radial breakthrough ( 13 . 14 ) in the measuring ring ( 2 ), so that in the area of each breakthrough ( 13 . 14 ) two bars ( 15 . 16 ) and that the thickness of the measuring ring ( 2 ) in the area of each breakthrough ( 13 . 14 ) decreases radially inwardly. Kraftsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite der Vorsprünge (3, 4, 5) beziehungsweise Gegenflächen die Stirnfläche des Messringes (2) schräg verläuft, so dass der Messring (2) in seiner Dicke radial von außen nach innen abnimmt.Force sensor according to claim 1 or 2, characterized in that on the side of the projections ( 3 . 4 . 5 ) or opposite surfaces of the end face of the measuring ring ( 2 ) obliquely, so that the measuring ring ( 2 ) decreases in thickness radially from outside to inside. Kraftsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (2) mit einer Teilung von 120° insgesamt drei Vorsprünge (3, 4, 5) beziehungsweise Gegenflächen auf einer Seite und entsprechend auf der gegenüberliegenden Sei te drei dazwischen liegende Abstützbereiche (6) sowie mindestens drei Dehnungsmessstreifenpaare (7) aufweist.Force sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring ring ( 2 ) with a pitch of 120 ° a total of three projections ( 3 . 4 . 5 ) or opposing surfaces on one side and correspondingly on the opposite Be te three intervening support areas ( 6 ) and at least three pairs of strain gauges ( 7 ) having. Kraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (2) 180° gegenüberliegend zwei Vorsprünge (3, 4) beziehungsweise Gegenflächen und entsprechend lediglich zwei Abstützbereiche (6, 6') auf der anderen Seite hat.Force sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring ring ( 2 ) 180 ° opposite two projections ( 3 . 4 ) or opposing surfaces and correspondingly only two support areas ( 6 . 6 ' ) on the other side. Kraftsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (3, 4) zur Ermöglichung einer Kippbewegung des Messringes (2) um eine durch die beiden Vorsprünge (3, 4) führende Achse (11) jeweils eine ballige Abstützfläche (12) aufweisen.Force sensor according to claim 5, characterized in that the projections ( 3 . 4 ) for enabling a tilting movement of the measuring ring ( 2 ) one by the two projections ( 3 . 4 ) leading axis ( 11 ) each have a spherical support surface ( 12 ) exhibit. Kraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (2) mit einer Teilung von 90° insgesamt vier Vorsprünge (19, 20, 21, 22) und entsprechend vier dazwischen liegende Abstützbereiche (6) sowie mindestens vier Dehnungsmessstreifenpaare (7) aufweist.Force sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring ring ( 2 ) with a pitch of 90 ° a total of four projections ( 19 . 20 . 21 . 22 ) and correspondingly four interposed support areas ( 6 ) and at least four strain gage pairs ( 7 ) having. Kraftsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (2) jeweils im Bereich eines Dehnungsmessstreifenpaares (7) eine radiale Ausnehmung (23) aufweist.Force sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring ring ( 2 ) each in the region of a strain gauge pair ( 7 ) a radial recess ( 23 ) having. Kraftsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dehnungsmessstreifenpaar (7) Dickschicht-Dehnungsmessstreifen aufweist.Force sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strain gauge pair ( 7 ) Has thick-film strain gauges. Kraftsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dehnungsmessstreifenpaar (7) Folien- oder Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen aufweist.Force sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one strain gauge pair ( 7 ) Has film or thin film strain gauges.
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