DE102016111879A1 - Unidirectionally sensitive sensor for measuring deformations and brake with such a sensor - Google Patents

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Roman Grepl
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen unidirektional sensitiven Messaufnehmer (1) zur Messung von Verformungen in einer Messrichtung (300) über eine Widerstandsänderung mit einer Gitterstruktur (100), welche auf einem Tragkörper (200) aufgebracht ist. Der Messaufnehmer (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die Gitterstruktur (100) mindestens vier Dehnungsmessgitter (110, 111, 120, 121) in einer Wheatstoneschen Brückenanordnung aufweist, wobei die Dehnungsmessgitter (110, 111, 120, 121) paarweise unterschiedliche Leiterstrukturen aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bremse, die mindestens einen solchen Messaufnehmer (1) aufweist.The invention relates to a unidirectionally sensitive measuring sensor (1) for measuring deformations in a measuring direction (300) by means of a change in resistance with a grid structure (100) which is applied to a carrier body (200). The sensor (1) is characterized in that the grid structure (100) has at least four strain gauges (110, 111, 120, 121) in a Wheatstone bridge arrangement, the strain gauges (110, 111, 120, 121) having different conductor structures in pairs , The invention further relates to a brake which has at least one such sensor (1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen unidirektional sensitiven Messaufnehmer zur Messung von Verformungen in einer Messrichtung über eine Widerstandsänderung mit einer Gitterstruktur, welche auf einem Tragkörper aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bremse mit einem solchen Messaufnehmer.The invention relates to a unidirectionally sensitive sensor for measuring deformations in a measuring direction via a resistance change with a grid structure, which is applied to a support body. The invention further relates to a brake with such a sensor.

Messaufnehmer für auf Kräfte bezogene Verformungsmessungen sind in vielen unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Dabei werden häufig Dehnungsmessstreifen verwendet.Sensors for force related deformation measurements are known in many different designs. Strain gauges are often used.

Derartige Messaufnehmer mit z. B. elektrisch aufgedampftem Dünnschichtgitter sind beispielsweise als Scherkraftsensoren ausgelegt und dienen zur Kraftermittlung aus Verformungen (z. B. Dehnungen) an oder in einer kraftführenden Struktur bzw. Strukturbauteil anhand von Widerstandsänderungen. Ein solches Strukturbauteil kann beispielsweise ein Achskörper, eine Wandung, ein Bauteil einer Bremse usw. sein.Such sensors with z. B. electrically vapor-deposited thin-film gratings are designed for example as shear force sensors and are used for force determination from deformations (eg strains) on or in a force-carrying structure or structural component based on resistance changes. Such a structural component can be, for example, an axle body, a wall, a component of a brake, etc.

Die Druckschrift DE 10 2008 015 873 A1 beschreibt ein Bremselement und ein Verfahren zum Herstellen eines Bremselementes zum Erfassen einer Verformung einer Bremse für ein Schienenfahrzeug. Die Bremse ist ausgebildet, ein Rad und/oder einen Radsatz des Schienenfahrzeugs mittels eines Reibelementes der Bremse abzubremsen. Dabei weist das Bremselement eine erste Materialdicke in einem ersten Wandabschnitt und eine zweite Materialdicke in einem zweiten Wandabschnitt auf. Die zweite Materialdicke ist dünner als die erste ausgebildet. Auf einer Oberfläche des zweiten Wandabschnitts ist ein Messaufnehmer zum Messen einer Verformung des Bremselementes im zweiten Wandabschnitt angeordnet.The publication DE 10 2008 015 873 A1 describes a brake element and a method for producing a brake element for detecting a deformation of a brake for a rail vehicle. The brake is designed to brake a wheel and / or a wheel set of the rail vehicle by means of a friction element of the brake. In this case, the brake element has a first material thickness in a first wall section and a second material thickness in a second wall section. The second material thickness is thinner than the first one. On a surface of the second wall portion, a sensor for measuring a deformation of the brake element in the second wall portion is arranged.

Ein geeigneter Sensor weist häufig eine Vorzugsrichtung auf, in der er empfindlicher ist als in anderen Richtungen. Vorteilhafterweise ist der Sensor sogar im Wesentlichen nur in eine Richtung sensitiv (unidirektional). Dieses gelingt beispielsweise, indem der Sensor bifilar ausgebildet ist und querkontraktionskompensiert ist. Nachteilig bei einem derartigen Sensor ist jedoch, dass Änderungen der Umgebungsbedingungen, beispielsweise Temperaturschwankungen, das Messergebnis stark beeinflussen.A suitable sensor often has a preferred direction in which it is more sensitive than in other directions. Advantageously, the sensor is even substantially sensitive only in one direction (unidirectional). This succeeds, for example, in that the sensor is bifilar and is compensated for transverse contraction. However, a disadvantage of such a sensor is that changes in the ambient conditions, for example temperature fluctuations, strongly influence the measurement result.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten unidirektional sensitiven Messaufnehmer zu schaffen, bei dem das Messergebnis möglichst wenig von Umgebungsparametern, insbesondere einer Umgebungstemperatur beeinflusst wird.It is an object of the invention to provide an improved unidirectionally sensitive sensor in which the measurement result is influenced as little as possible by ambient parameters, in particular an ambient temperature.

Es ist eine weitere Aufgabe, eine Bremse mit verbesserter Kraftmessung bereitzustellen.It is another object to provide a brake with improved force measurement.

Die Aufgabe wird durch einen Messaufnehmer bzw. eine Bremse mit einem Messaufnehmer mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object is achieved by a sensor or a brake with a sensor with the respective features of the independent claims.

Ein erfindungsgemäßer Messaufnehmer der eingangs genannten Art weist eine Gitterstruktur mit mindestens vier Dehnungsmessgittern in einer Wheatstoneschen Brückenanordnung auf, wobei die Dehnungsmessgitter paarweise unterschiedliche Leiterstrukturen aufweisen. Durch die Anordnung der vier Dehnungsmessgitter in einer Wheatstonesche Brücke ist eine optimale Kompensation von Umwelteinflüssen, die sich gleichermaßen auf alle Dehnungsmessgitter auswirken, gegeben, insbesondere eine optimale Temperaturkompensation. Die paarweise unterschiedliche Leiterstruktur bedingt paarweise unterschiedliche Widerstandsänderungen bei Dehnung oder Kontraktion in einer Messrichtung, die zu einer Messspannung an einem Ausgang der Brückenanordnung führt.An inventive sensor of the type mentioned has a grid structure with at least four strain gauges in a Wheatstone bridge arrangement, wherein the strain gauges have pairs of different conductor structures. The arrangement of the four strain gauges in a Wheatstone bridge, an optimal compensation of environmental influences that affect equally on all strain gauges, given, in particular optimal temperature compensation. The pairwise different conductor structure requires pairwise different resistance changes during stretching or contraction in a measuring direction, which leads to a measuring voltage at an output of the bridge arrangement.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist ein Paar der Dehnungsmessgitter eine Leiterstruktur auf, bei der eine Anzahl von untereinander parallel und voneinander beabstandet angeordneten elektrisch leitenden Längsleitern vorhanden ist, die jeweils in einer elektrischen Reihenschaltung durch relativ kurze Verbindungsstücke hintereinander elektrisch leitend verbunden sind und in der Messrichtung des Messaufnehmers verlaufen. Die Längsleiter können somit in ihrer Längsrichtung die Erfassung der Verformung in gleicher Richtung ausführen. Bezogen auf ihre gesamte Leiterlänge weisen diese Dehnungsmessgitter mit einer mäanderförmigen Leiterstruktur eine große Widerstandsänderung bei Verformung in der Messrichtung auf.In an advantageous embodiment, a pair of strain gauges has a conductor structure in which there are a number of electrically conductive longitudinal conductors arranged parallel to each other and spaced apart from one another, which are each electrically connected in series in an electrical series connection by relatively short connecting pieces and in the measuring direction of Sensor run. The longitudinal conductors can thus perform in their longitudinal direction, the detection of the deformation in the same direction. Based on their total conductor length, these strain gauges with a meander-shaped conductor structure have a large change in resistance when deformed in the direction of measurement.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist ein weiteres Paar der Dehnungsmessgitter eine Leiterstruktur auf, bei der zwei Leiter nebeneinander in einem bestimmten Abstand schneckenförmig angeordnet sind. Eine Struktur mit zwei nebeneinander in einem bestimmten Abstand verlaufenden Leitern wird auch als bifilare Struktur bezeichnet. Dabei kann die gebildete Schnecke bevorzugt eine rechteckige Grundform aufweisen, bei der Abschnitte der Leiter in der Messrichtung und weitere Abschnitte quer, insbesondere senkrecht zur Messrichtung verlaufen. Besonders vorteilhaft ist ein derartiges Dehnungsmessgitter querkontraktionskompensiert. Bei einem solchen Dehnungsmessgitter ist das Verhältnis der Leiterlängen (d. h. die Summe der Längen der entsprechenden Abschnitte) in der Messrichtung zur Leiterlänge senkrecht zur Messrichtung umgekehrt proportional zur Querkontraktion eines zu messenden Werkstoffs. Als Folge führt eine Verformung senkrecht zur Messrichtung nicht zu einer Widerstandsänderung.In a further advantageous embodiment, another pair of strain gauges has a conductor structure in which two conductors are arranged helically next to one another at a certain distance. A structure with two conductors running next to each other at a certain distance is also called a bifilar structure. In this case, the formed screw may preferably have a rectangular basic shape in which sections of the conductors in the measuring direction and further sections transversely, in particular perpendicular to the measuring direction. Such a strain gage is particularly advantageously compensated for transverse contraction. In such a strain gauge, the ratio of the conductor lengths (ie the sum of the lengths of the respective sections) in the measuring direction to the conductor length perpendicular to the measuring direction is inversely proportional to the transverse contraction of a material to be measured. As a result, leads a Deformation perpendicular to the measuring direction does not lead to a resistance change.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, das Paar der Dehnungsmessgitter mit der mäanderförmigen Leiterstruktur in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht zur Messrichtung nur reduzierten Verformungen auszusetzen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Tragkörper einen plattenförmigen Grundkörper, auf dem die Gitterstruktur aufgebracht ist, auf. Dies ergibt einerseits den Vorteil einer einfachen Handhabbarkeit der Gitterstruktur und andererseits den Vorteil einer Anpassung des Messaufnehmers an unterschiedliche Einbaubedingungen. Dabei wird eine Verformung des Grundkörpers auf das oder die Dehnungsmessgitter übertragen. Zur Reduzierung der Verformungen der Dehnungsmessgitter weist der Grundkörper bevorzugt Einschnitte auf, die die Dehnungsmessgitter umgeben. Durch die Einschnitte wird der Bereich des Grundkörpers, in dem die Dehnungsmessgitter angeordnet ist, weniger stark verformt als andere Bereiche. Die Einschnitte umgeben die Dehnungsmessgitter bevorzugt klammerartig. Die Einschnitte können gerade, gewinkelt oder auch bogenförmig ausgebildet sein. Letzteres ist insbesondere bei einer runden Grundform des Tragkörpers vorteilhaft.In a further advantageous embodiment, it is provided to expose the pair of strain gauges with the meander-shaped conductor structure in a direction transverse, in particular perpendicular to the measuring direction only reduced deformations. In an advantageous embodiment, the support body has a plate-shaped base body, on which the grid structure is applied on. On the one hand, this results in the advantage of easy handling of the lattice structure and, on the other hand, the advantage of adapting the sensor to different installation conditions. In this case, a deformation of the body is transferred to the strain gauges or. To reduce the deformations of the strain gauges, the base body preferably has notches surrounding the strain gauges. As a result of the cuts, the region of the base body in which the strain gages are arranged is less deformed than other regions. The incisions surround the strain gauges preferably clamp-like. The incisions may be straight, angled or arcuate. The latter is particularly advantageous in a round basic shape of the support body.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Gitterstruktur in einem Dünnschichtverfahren auf den Tragkörper bzw. dessen Grundkörper aufgebracht, beispielsweise aufgedampft. Damit ergibt sich ein so genannter Dünnschicht-Messaufnehmer. Dieses Verfahren ist ausgereift und weist hohe Qualitäten auf. Wenn der Tragkörper metallisch ist, wird eine elektrisch isolierende Zwischenschicht aufgebracht. Bevorzugt umfasst die Gitterstruktur neben den Dehnungsmessgittern auch deren Verschaltung zu der Wheatstoneschen Brückenanordung und/oder Anschlusspunkte zur Kontaktierung.In a further advantageous embodiment, the grid structure is applied in a thin-film process on the support body or its base body, for example, vapor-deposited. This results in a so-called thin-film sensor. This process is mature and has high qualities. If the support body is metallic, an electrically insulating intermediate layer is applied. In addition to the strain gauges, the lattice structure preferably also includes their connection to the Wheatstone bridge arrangement and / or connection points for contacting.

Einen weiteren Vorteil kann der Tragkörper dadurch bieten, dass er eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verdrehsicherung des Messaufnehmers in bestimmten Einbausituationen bildet.A further advantage of the support body can offer in that it forms a positive and / or cohesive anti-rotation of the sensor in certain installation situations.

Für eine Erfassung einer Verformung, die in einer Verformungsrichtung auftritt, wird der Messaufnehmer mit seiner Messrichtung in dieser Verformungsrichtung angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, dass eine zentrale Mittellinie durch zwei der Dehnungsmessgitter in der Messrichtung des Messaufnehmers verläuft.For detecting a deformation which occurs in a deformation direction, the sensor is arranged with its measuring direction in this deformation direction. It is advantageous that a central center line passes through two of the strain gauges in the measuring direction of the sensor.

Eine Bremse für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, weist mindestens einen oben beschriebenen Messaufnehmer auf. Damit ist eine präzise Erfassung von Verformungen und somit von in der Bremse wirkenden Kräften, z. B. Bremskraft, in einfacher Weise möglich, wobei das Messergebnis verfälschende Umgebungseinflüsse möglichst kompensiert sind.A brake for a vehicle, in particular a rail vehicle, has at least one sensor as described above. This is a precise detection of deformations and thus of forces acting in the brake, z. B. braking force, in a simple manner possible, the measurement result falsifying environmental influences are compensated as possible.

Hierbei ist vorgesehen, dass der mindestens eine Messaufnehmer in oder an einem Strukturbauteil der Bremse angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine einfache Integration des Messaufnehmers in die Bremse.It is provided that the at least one sensor is arranged in or on a structural component of the brake. This results in a simple integration of the sensor in the brake.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:The invention will now be explained in more detail by means of an embodiment with reference to the accompanying drawings. Hereby shows:

1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Bremse mit einem erfindungsgemäßen Messaufnehmer; 1 a perspective view of an embodiment of a brake with a sensor according to the invention;

2 eine schematische Schnittansicht eines beispielhaften Strukturbauteils; 2 a schematic sectional view of an exemplary structural component;

3 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Messaufnehmers; 3 a schematic diagram of a sensor according to the invention;

4a eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messaufnehmers; und 4a a schematic plan view of an embodiment of a sensor according to the invention; and

4b eine Schnittdarstellung des Messaufnehmers gemäß 4a. 4b a sectional view of the sensor according to 4a ,

Gleiche oder ähnliche Bauteile und Funktionsgruppen sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Koordinaten x, y, z dienen zur Orientierung.Identical or similar components and functional groups are provided in the figures with the same reference numerals. Coordinates x, y, z are for orientation.

In 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Bremse 2 mit einem erfindungsgemäßen Messaufnehmer 1 dargestellt. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines beispielhaften Strukturbauteils 14.In 1 is an embodiment of a brake in a perspective view 2 with a sensor according to the invention 1 shown. 2 shows a schematic sectional view of an exemplary structural component 14 ,

Die Bremse 2 ist hier nur beispielhaft aufgeführt und einem nicht dargestellten Rad oder Radsatz eines Schienenfahrzeugs zugeordnet. Das Rad bzw. der Radsatz weist eine Bremsscheibe 5 mit einer Bremsscheibendrehachse 7 auf. An der Bremsscheibe 5 ist beiderseits jeweils ein Bremsbelag 4 mit einem Reibbelaghalter 6 angeordnet.The brake 2 is listed here only by way of example and associated with a wheel or wheel set of a rail vehicle, not shown. The wheel or the wheel set has a brake disk 5 with a brake disk axis of rotation 7 on. On the brake disc 5 is on both sides each a brake pad 4 with a friction lining holder 6 arranged.

Ein Strukturbauteil 14 der Bremse 2, welches hier ein Gehäuse ist, ist mit dem unten noch ausführlich beschriebenen Messaufnehmer 1 versehen.A structural component 14 the brake 2 , which is a housing here, is with the below described in detail sensor 1 Mistake.

Eine umfassende Beschreibung und ausführliche Erläuterung der Bremse 2 im Detail kann dem Dokument DE 10 2013 008 185 A1 entnommen werden, wobei die dort verwendeten Bezugszeichen hier in 1 und 2 der Einfachheit halber auch verwendet werden.A comprehensive description and detailed explanation of the brake 2 in detail, the document can DE 10 2013 008 185 A1 are taken, wherein the reference numerals used there in FIG 1 and 2 for the sake of simplicity also be used.

Im Folgenden werden die Bauteile und Funktionsgruppen der Bremse 2 nur kurz angegeben und gegebenenfalls dann näher erläutert, wenn dies im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Messaufnehmer 1 notwendig ist. The following are the components and functional groups of the brake 2 only briefly indicated and, where appropriate, explained in more detail, if this in connection with the sensor according to the invention 1 necessary is.

Die Bremse 2 umfasst zwei Zangenhebel 8, die jeweils mit einem Bremsbelag 4 über einen Reibbelaghalter 6 gekoppelt sind; eine Nachstelleinrichtung 10 zur Einstellung eines definierten axialen Abstands 20; Lagerzapfen 12, an denen die Zangenhebel 8 verschwenkbar angelenkt sind; das Gehäuse 14 als Strukturbauteil 14; ein Bremszylinder 16, wobei der Bremszylinder 16 bei Beaufschlagung mit Bremszylinderdruck 18 die Zangenhebel 8 zusammenzieht und auf diese Weise eine Bremskraft 30 erzeugt wird; eine Rückstelleinrichtung 22; einen Bolzen 24, welcher eine Konsole 26 mit dem Gehäuse 14 verbindet, wobei die Konsole Befestigungsbohrungen 28 zur Befestigung aufweist.The brake 2 includes two clamp levers 8th , each with a brake pad 4 via a friction lining holder 6 coupled; an adjustment device 10 for setting a defined axial distance 20 ; pivot 12 on which the pliers lever 8th are hinged pivotable; the housing 14 as a structural component 14 ; a brake cylinder 16 , where the brake cylinder 16 when pressurized with brake cylinder pressure 18 the pliers lever 8th contracts and in this way a braking force 30 is produced; a reset device 22 ; a bolt 24 which is a console 26 with the housing 14 connects, with the console mounting holes 28 has for attachment.

Das in 2. dargestellte Gehäuse 14 umfasst ein Führungslager 36 zur Zusammenwirkung mit dem Bolzen 24; eine Kammer 38 für den Bremszylinder 16; einen Anschluss 40 für den Bremszylinderdruck 18; einen ersten Wandabschnitt 33, der mit einem zweiten Wandabschnitt 34 verbunden ist. Ein dritter Wandabschnitt 35 verbindet den zweiten Wandabschnitt 34 mit einer Wandung des Führungslagers 36.This in 2 , illustrated housing 14 includes a guide bearing 36 for interaction with the bolt 24 ; a chamber 38 for the brake cylinder 16 ; a connection 40 for the brake cylinder pressure 18 ; a first wall section 33 that with a second wall section 34 connected is. A third wall section 35 connects the second wall section 34 with a wall of the guide bearing 36 ,

Bei einem Bremsvorgang durch Einwirkung der Bremskraft 30 wird eine Reibungskraft 32 erzeugt, die als Radumfangskraft 32 eine Verformung bewirkt, die prinzipiell überall an der Bremse 2 erfasst und gemessen werden kann. In dem Dokument DE 10 2013 008 185 A1 wird beschrieben, dass die Verformung des Gehäuses 14 basierend auf dieser Verformung gemessen wird.In a braking operation by the action of the braking force 30 becomes a frictional force 32 generated as the wheel peripheral force 32 a deformation causes, in principle, anywhere on the brake 2 can be recorded and measured. In the document DE 10 2013 008 185 A1 is described that the deformation of the housing 14 is measured based on this deformation.

Dies erfolgt zwischen dem ersten Wandabschnitt 33 und dem dritten Wandabschnitt 35 an dem zweiten Wandabschnitt 34 des Gehäuses 14. Auf den zweiten Wandabschnitt 34 wirkt in einer x-Richtung eine zwischen einer äußeren Verformung 44 und einer inneren Verformung 46 gemittelte Verformung 48. Ein Messaufnehmer 1 ist auf dem zweiten Wandabschnitt 34 und in einer hohlzylindrig ausgebildeten Ausnehmung/Öffnung 42, die durch eine Wandung 50 gebildet wird, angeordnet.This takes place between the first wall section 33 and the third wall section 35 on the second wall section 34 of the housing 14 , On the second wall section 34 acts in an x-direction one between an outer deformation 44 and an inner deformation 46 averaged deformation 48 , A sensor 1 is on the second wall section 34 and in a hollow-cylindrical recess / opening 42 passing through a wall 50 is formed, arranged.

Die x-Richtung verläuft in Längsrichtung des zweiten Wandabschnitts 34, quer dazu ist eine y-Richtung angeordnet, und eine z-Richtung verläuft in Richtung einer Längsachse der hohlzylindrigen Ausnehmung/Öffnung 42.The x-direction extends in the longitudinal direction of the second wall section 34 A y-direction is arranged transversely thereto, and a z-direction runs in the direction of a longitudinal axis of the hollow-cylindrical recess / opening 42 ,

Der Messaufnehmer 1 ist zur Kraft-bezogenen Verformungsmessung in einer bevorzugten Richtung, und zwar hier in der Richtung des Kraftverlaufs der gemittelten Verformung 48, ausgebildet.The sensor 1 is for force-related strain measurement in a preferred direction, here in the direction of the force curve of the averaged deformation 48 , educated.

3 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Draufsicht auf einen beispielhaften Aufbau eines erfindungsgemäßen Messaufnehmers 1. 3 shows a schematic representation of a plan view of an exemplary construction of a sensor according to the invention 1 ,

Der Messaufnehmer 1 ist als eine Wheatstonesche Messbrücke mit vier Messwiderständen aufgebaut. Die vier Messwiderstände werden durch vier einzelne Dehnungsmessgitter 110, 111, 120, 121 gebildet, die paarweise unterschiedliche Leiterstrukturen haben. Ein Paar wird von den Dehnungsmessgittern 110 und 111 gebildet, ein weiteres Paar von den Dehnungsmessgittern 120 und 121.The sensor 1 is constructed as a Wheatstone bridge with four measuring resistors. The four measuring resistors are divided by four individual strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 formed, which have pairs of different conductor structures. A pair is from the strain gauges 110 and 111 formed, another pair of strain gauges 120 and 121 ,

Die Leiterstrukturen können beispielsweise aufgedampft oder aufgesputtert werden. Zur Isolierung von einem in der Regel metallischen Träger wird dabei zunächst eine isolierende Schicht aufgebracht, beispielsweise ebenfalls aufgesputtert. Eine solche Schicht kann beispielsweise keramisch sein.The conductor structures can be vapor-deposited or sputtered, for example. For the isolation of a usually metallic carrier, an insulating layer is first applied, for example also sputtered on. Such a layer may be ceramic, for example.

Die Dehnungsmessgitter 110, 111 bzw. 120, 121 der verschiedenen Paare sind kreuzweise innerhalb der Wheatstoneschen Brücke angeordnet. Es sind so zwei parallele Brückenzweige gebildet, in denen jeweils eines der Dehnungsmessgitter 110, 111 und eines der Dehnungsmessgitter 120, 121 angeordnet sind. Die beiden Zweige der Wheatstoneschen Brücke sind im dargestellten Beispiel an Anschlusspunkten 130, 131 mit einer Versorgungsspannung UB beaufschlagt (GND bezeichnet in der Figur ein Massepotential, auf das sich die Versorgungsspannung UB bezieht). Zwischen den Mittelabgriffen der beiden Zweige der Wheatstoneschen Brücke kann an Anschlusspunkten 132, 133 ein Ausgangssignal UA abgegriffen werden.The strain gauges 110 . 111 respectively. 120 . 121 of the different pairs are arranged crosswise within the Wheatstone bridge. There are thus formed two parallel bridge arms, in each of which one of the strain gauges 110 . 111 and one of the strain gauges 120 . 121 are arranged. The two branches of the Wheatstone bridge are in the example shown at connection points 130 . 131 supplied with a supply voltage U B (GND denotes in the figure, a ground potential to which the supply voltage U B refers). Between the middle taps of the two branches of the Wheatstone bridge can be at connection points 132 . 133 an output signal U A can be tapped.

Jedes Dehnungsmessgitter 110, 111 des einen Paares weist eine Anzahl von untereinander parallel und voneinander beabstandet angeordneten elektrisch leitenden Längsleitungen 140 auf, die jeweils in einer elektrischen Reihenschaltung hintereinander in bogenförmigen Verbindungen 141 elektrisch leitend verbunden sind. Ein solches Dehnungsmessgitter 110, 111 ist grundsätzlich bekannt und wird zum Beispiel in Dehnungsmessstreifen (DMS) verwendet. Die Ausgestaltung der Dehnungsmessgitter 110, 111 führt bereits zu einer Vorzugsmessrichtung eines einzelnen Dehnungsmessgitters 110, 111, da in dieser Vorzugsrichtung die Leiterlänge des Dehnungsmessgitters 110, 111 ungleich größer als senkrecht zu dieser Vorzugsrichtung ist. Die Vorzugsrichtung der Dehnungsmessgitter 110, 111 entspricht gerade einer Messrichtung 300 des Messaufnehmers 1. In dem in 3 zusätzlich angegebenen Koordinatensystem verläuft die Messrichtung 300 parallel zur x-Achse.Each strain gauge 110 . 111 of the one pair has a number of mutually parallel and spaced apart electrically conductive longitudinal lines 140 on, in each case in an electrical series circuit behind each other in arcuate connections 141 are electrically connected. Such a strain gauge 110 . 111 is basically known and is used for example in strain gauges (DMS). The design of the strain gauges 110 . 111 already leads to a preferred measuring direction of a single strain gauge 110 . 111 , because in this preferred direction, the conductor length of the strain gauge 110 . 111 is not larger than perpendicular to this preferred direction. The preferred direction of the strain gauges 110 . 111 corresponds to just one measuring direction 300 of the sensor 1 , In the in 3 Additionally indicated coordinate system runs the measuring direction 300 parallel to the x-axis.

Jedes Dehnungsmessgitter 120, 121 des weiteren Paares weist zwei elektrisch leitende Leiter 150, 151 auf, welche nebeneinander in einem bestimmten Abstand schneckenförmig mit einer rechteckigen Grundform angeordnet sind. In der Mitte dieser so gebildeten Schnecke sind beide Leiter 150, 151 durch eine Verbindung 152 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Leiter 150, 151 sind auf diese Weise bifilar angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Längsleitung 140 und die bogenförmige Verbindung 141 ebenso wie die Leiter 150, 151 und die Verbindung 152 nur jeweils bei einem Dehnungsmessgitter 110 bzw. 120 eingezeichnet. Each strain gauge 120 . 121 the other pair has two electrically conductive conductors 150 . 151 on, which are arranged side by side at a certain distance helically with a rectangular basic shape. In the middle of this formed snail are both conductors 150 . 151 are electrically connected to each other by a connection 152. The ladder 150 . 151 are arranged in this way bifilar. For clarity, the longitudinal line 140 and the arcuate connection 141 as well as the ladder 150 . 151 and the connection 152 only in each case with a strain gauge 110 respectively. 120 located.

Bei den Dehnungsmessgittern 110, 111 übersteigt die aufsummierte Leiterlänge in x-Richtung die aufsummierte Leiterlänge in y-Richtung um ein Vielfaches. Bei den Dehnungsmessgittern 120, 121 ist bedingt durch die bifilare Struktur sowohl in x-, als auch in y-Richtung eine bestimmte aufsummierte Leiterlänge eingestellt.At the strain gauges 110 . 111 If the summed conductor length in the x-direction exceeds the summed conductor length in the y-direction by a multiple. At the strain gauges 120 . 121 is due to the bifilar structure in both the x-, as well as in y-direction set a certain summed ladder length.

Die aufsummierte Leiterlänge in Messrichtung 300 (x-Richtung) ist bei den Dehnungsmessgittern 120, 121 kleiner als bei den Dehnungsmessgittern 110, 111, so dass auch die Widerstandsänderung entsprechend kleiner ist. Bei Dehnung (oder Kontraktion) in der Messrichtung 300 ist somit ein Signal am Ausgang der Brückenanordnung messbar.The summed ladder length in measuring direction 300 (x-direction) is in the strain gauges 120 . 121 smaller than the strain gauges 110 . 111 , so that the resistance change is correspondingly smaller. When stretch (or contraction) in the direction of measurement 300 Thus, a signal at the output of the bridge arrangement can be measured.

Damit der Messaufnehmer 1 möglichst unidirektional arbeitet, sollten die einzelnen Dehnungsmessgitter 110, 111 und 120, 121 ihrerseits möglichst unempfindlich gegenüber einer Verformung senkrecht zur Messrichtung 300 sein.So that the sensor 1 works as unidirectionally as possible, the individual strain gauges 110 . 111 and 120 . 121 in turn, as insensitive as possible to a deformation perpendicular to the measuring direction 300 be.

Die Dehnungsmessgitter 110, 111 weisen bereits aufgrund der geringen Leiterlänge in y-Richtung eine geringe Empfindlichkeit in dieser Richtung auf. Zusätzlich ist eine mechanische Entkopplung von Dehnungen eines Tragkörpers quer zur Messrichtung 300 vorgesehen. Dieses wird beispielsweise durch die dargestellten Einschnitte 202 erreicht, die die Dehnungsmessgitter 110, 111 jeweils klammerartig umgeben. Eine Ausdehnung oder Kontraktion des Materials, auf dem der Messaufnehmer 1 angeordnet ist, wirkt sich in der Richtung der Umklammerung nicht oder nur unwesentlich auf die Dehnungsmessgitter 110, 111 aus.The strain gauges 110 . 111 already have a low sensitivity in this direction due to the small conductor length in the y direction. In addition, a mechanical decoupling of strains of a support body transversely to the measuring direction 300 intended. This is for example through the cuts shown 202 reached, which the strain gauges 110 . 111 each surrounded like a clip. An expansion or contraction of the material on which the sensor is located 1 is arranged, in the direction of the clasp affects not or only insignificantly on the strain gauges 110 . 111 out.

Bei den Dehnungsmessgittern 120, 121 kann eine Unempfindlichkeit in der y-Richtung durch eine sogenannte Querkontraktionskompensation erreicht werden. Dazu sind die aufsummierten Längen der Leiter 150, 151 sowie ggf. der Verbindung 152 so bemessen, dass bei einer Längenausdehnung des Messaufnehmers 1 senkrecht zur Messrichtung 300 (also in y-Richtung) eine Widerstandsänderung durch eine Querkontraktion des unterliegenden Materials in x-Richtung erfährt, die die Widerstandsänderung durch die Längenausdehnung in der y-Richtung gerade kompensiert.At the strain gauges 120 . 121 For example, insensitivity in the y-direction can be achieved by a so-called transverse contraction compensation. These are the summed lengths of the ladder 150 . 151 and possibly the connection 152 so dimensioned that with a linear expansion of the sensor 1 perpendicular to the measuring direction 300 (ie in the y-direction) experiences a change in resistance due to a transverse contraction of the underlying material in the x-direction, which compensates for the change in resistance due to the linear expansion in the y-direction.

Mit anderen Worten ist das Verhältnis der aufsummierten Leiterlänge in der Messrichtung 300 zur aufsummierten Leiterlänge senkrecht zur Messrichtung 300 umgekehrt proportional zur Querkontraktion des zu messenden Werkstoffs. Das so ausgebildete Dehnungsmessgittern 120, 121 zeigt eine Widerstandsänderung bei Verformung in der Messrichtung 300, jedoch keine oder nahezu keine Widerstandsänderung bei Verformung senkrecht zur Messrichtung 300.In other words, the ratio of the summed conductor length in the measuring direction 300 to the accumulated conductor length perpendicular to the measuring direction 300 inversely proportional to the transverse contraction of the material to be measured. The strain gauge thus formed 120 . 121 shows a change in resistance when deformed in the direction of measurement 300 , but no or almost no resistance change with deformation perpendicular to the measuring direction 300 ,

Zusammenfassend entsteht damit ein Messaufnehmer 1, bei dem alle vier Dehnungsmessgitter 110, 111, 120, 121 keine oder nur vernachlässigbare Widerstandsänderung bei einer Verformung senkrecht zur Messrichtung 300 zeigen. Entsprechend ist auch der Messaufnehmer 1 nicht sensitiv gegenüber Verformungen senkrecht zur Messrichtung 300.In summary, this creates a sensor 1 in which all four strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 no or only negligible change in resistance at a deformation perpendicular to the direction of measurement 300 demonstrate. The sensor is also corresponding 1 not sensitive to deformations perpendicular to the measuring direction 300 ,

Dagegen führt eine Verformung in Messrichtung 300 zu Widerstandsänderungen bei allen vier Dehnungsmessgittern 110, 111, 120, 121, dieses jedoch aufgrund der unterschiedlichen Leitungsanteile in der Messrichtung 300 in unterschiedlichem Maße für das Paar der mäanderförmigen Dehnungsmessgitter 110, 111 und das Paar der spiralförmigen, bifilaren Dehnungsmessgitter 120, 121.In contrast, a deformation leads in the measuring direction 300 to resistance changes in all four strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 , but this because of the different line components in the measuring direction 300 to varying degrees for the pair of meandering strain gauges 110 . 111 and the pair of spiral bifilar strain gauges 120 . 121 ,

Somit entsteht ein Messaufnehmer 1, der unidirektional in der Messrichtung 300 sensitiv arbeitet. Gleichzeitig ist durch die Anordnung der Dehnungsmessgitter 110, 111, 120, 121 in der Wheatstoneschen Brücke eine Temperaturkompensation gegeben, da sich Temperatureinflüsse gleichermaßen auf die Dehnungsmessgitter 110, 111, 120, 121 auswirken, insbesondere wenn diese gleiches Leitermaterial verwenden.This creates a sensor 1 , which is unidirectional in the measuring direction 300 sensitive works. At the same time, the arrangement of the strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 Temperature compensation is given in the Wheatstone bridge, since temperature influences equally on the strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 especially if they use the same conductor material.

Die 4a und 4b zeigen ein konkretes Ausführungsbeispiel eines anmeldungsgemäßen Messaufnehmers 1, der beispielsweise in der Ausnehmung/Öffnung 42 eingesetzt werden kann, um die Verformung 48 zu messen (vgl. 1 und 2). 4a zeigt den Messaufnehmer 1 in einer Draufsicht und 4b in einer Schnittdarstellung entlang der in der 4a angegebenen Schnittlinie A-A.The 4a and 4b show a concrete embodiment of a transducer according to the application 1 for example, in the recess / opening 42 can be used to deformation 48 to measure (cf. 1 and 2 ). 4a shows the sensor 1 in a plan view and 4b in a sectional view along in the 4a specified section line AA.

Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in diesen Figuren gleiche oder gleich wirkende Elemente wie bei 3. Bezüglich des Grundaufbaus entspricht der in den 4a, b dargestellte Messaufnehmer 1 dem in 3 gezeigten. Auf dessen Beschreibung wird hiermit ausdrücklich verwiesen.Identical reference numbers in these figures denote the same or equivalent elements as in FIG 3 , With regard to the basic structure corresponds to the in the 4a , b shown sensor 1 the in 3 shown. Its description is hereby expressly referenced.

Der Messaufnehmer 1 weist einen Tragkörper 200 mit einer aufgebrachten Gitterstruktur 100 auf, die die im Zusammenhang mit 3 beschriebenen verschiedenen Paare der Dehnungsmessgitter 110, 111, 120, 121 umfasst. Die Dehnungsmessgitter 110, 111, 120, 121 sind untereinander zu einer Wheatstoneschen Brückenanordnung verschaltet und mit Anschlusspunkten 130133 verbunden.The sensor 1 has a support body 200 with an applied grid structure 100 on that related to 3 described various pairs of strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 includes. The strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 are interconnected to a Wheatstone bridge arrangement and with connection points 130 - 133 connected.

Der Tragkörper 200 weist einen plattenförmigen Gundkörper 201 auf, auf dem die Dehnungsmessgitter 110, 111, 120, 121 und die Anschlusspunkten 130133 auf einer Oberfläche angeordnet sind.The supporting body 200 has a plate-shaped Gundkörper 201 on which the strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 and the connection points 130 - 133 are arranged on a surface.

In dem gezeigten Beispiel ist der Grundkörper 201 eine kreisrunde Scheibe. Eine solche scheibenartige Ausführung kann z. B. in die hohlzylindrische Ausnehmung 42 des Strukturbauteils 14 gemäß 2 eingepresst werden. Anstelle einer kreisrunden Ausführung kann auch eine ovale Ausführung oder eine Ausführung mit Ecken, Nuten oder sonstigen hervorstehenden oder nach Innen hineinragenden Strukturen ausgebildet sein, wodurch gleichzeitig eine formschlüssige Verdrehsicherung des Messaufnehmers 1 gegenüber z. B. dem Strukturbauteil 14 gebildet werden kann. Natürlich ist auch eine stoffschlüssige Verbindung mit Verdrehsicherung möglich, z. B. durch Kleben.In the example shown, the main body 201 a circular disk. Such a disc-like design can, for. B. in the hollow cylindrical recess 42 of the structural component 14 according to 2 be pressed. Instead of a circular design can also be an oval design or a design with corners, grooves or other protruding or inwardly projecting structures may be formed, thereby simultaneously a positive rotation of the sensor 1 opposite z. B. the structural component 14 can be formed. Of course, a cohesive connection with anti-rotation is possible, for. B. by gluing.

Die Dehnungsmessgitter 110, 111, 120, 121 sind kreuzförmig auf dem Grundkörper 201 positioniert, wobei die mäanderförmigen Dehnungsmessgitter 110, 111 entlang einer ersten zentralen Mittelachse 301 und die spiralförmigen Dehnungsmessgitter 120, 121 entlang einer zweiten zentralen Mittelachse 302 angeordnet sind. Die erste zentrale Mittelachse 301 verläuft in der Messrichtung 300 und die zweite zentrale Mittelachse 302 senkrecht zur Messrichtung 300.The strain gauges 110 . 111 . 120 . 121 are cruciform on the body 201 positioned, wherein the meandering strain gauges 110 . 111 along a first central axis 301 and the spiral strain gauges 120 . 121 along a second central axis 302 are arranged. The first central axis 301 runs in the measuring direction 300 and the second central axis 302 perpendicular to the measuring direction 300 ,

Zur Entkopplung der Dehnungsmessgitter 110, 111 von einer Kontraktion oder einer Dehnung des Tragkörpers 200 in der y-Richtung, d. h. senkrecht zur Messrichtung 300, sind Einschnitte 202 in den plattenförmigen Grundkörper 201 eingebracht, die in y-Richtung klammerartig um die Dehnungsmessgitter 110, 111 herum angeordnet sind. Durch die Einschnitte 202 wird erreicht, dass eine Verformung des Rands des Grundkörpers 201 sich im Bereich der Dehnungsmessgitter 110, 111 nicht oder nur unwesentlich auf diese überträgt.For decoupling the strain gauges 110 . 111 from a contraction or elongation of the support body 200 in the y-direction, ie perpendicular to the direction of measurement 300 , are incisions 202 in the plate-shaped body 201 introduced in the y-direction like a clip around the strain gauges 110 . 111 are arranged around. Through the cuts 202 is achieved that a deformation of the edge of the main body 201 in the range of strain gauges 110 . 111 not or only insignificantly transfers to this.

Wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben ist, sind die spiralförmigen Dehnungsmessgitter 120, 121 bevorzugt querkontraktionskompensiert. Durch die Kombination der mechanisch von Verformungen in der x-Richtung entkoppelten Dehnungsmessgitter 110, 111 und der querkontraktionskompensierten Dehnungsmessgitter 120, 121 ist der Messaufnehmer 1 nur in der Messrichtung 300 und damit unidirektional sensitiv.As related to 3 is described, the spiral strain gauges 120 . 121 preferably transverse contraction compensated. By combining the strain gauges mechanically decoupled from deformations in the x-direction 110 . 111 and the transverse contraction compensated strain gauge 120 . 121 is the sensor 1 only in the measuring direction 300 and thus unidirectionally sensitive.

Im Rahmen dieser Anmeldung wird eine Verwendung der Messaufnehmer 1 im Zuammenhang mit einer Bremse erläutert. Grundsätzlich ist der anmeldungsgemäße Messaufnehmer nicht nur im Zusammenhang mit Bremsen, sondern bei vielen unterschiedlichen Verformungsmessungen von unterschiedlichen Bauteilen einsetzbar.In the context of this application is a use of the sensor 1 explained in connection with a brake. Basically, the transducer according to the application not only in connection with brakes, but in many different deformation measurements of different components can be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Messaufnehmersensor
22
Bremsebrake
44
Reibbelagfriction lining
55
Bremsscheibebrake disc
66
ReibbelaghalterReibbelaghalter
77
BremsscheibendrehachseBrake disk rotational axis
88th
Zangenhebelcaliper lever
1010
Nachstelleinrichtungreadjustment
1212
Lagerzapfenpivot
1414
Strukturbauteil/GehäuseStructural component / Housing
1616
Bremszylinderbrake cylinder
1818
BremszylinderdruckBrake cylinder pressure
2020
Axialer AbstandAxial distance
2222
RückstelleinrichtungReset device
2424
Bolzenbolt
2626
Konsoleconsole
2828
Befestigungsbohrungmounting hole
3030
Bremskraftbraking force
3232
Reibungskraft/RadumfangskraftFrictional force / wheel peripheral
33–3533-35
Wandabschnittwall section
3636
Führungslagerguide bearing
3838
Kammerchamber
4040
Anschlussconnection
4242
Ausnehmung/Öffnung im ersten WandabschnittRecess / opening in the first wall section
4444
Äußere VerformungExternal deformation
4646
Innere VerformungInner deformation
4848
Gemittelte VerformungAverage deformation
5050
Wandungwall
100100
Gitterstrukturlattice structure
110–111110-111
DehnungsmessgitterStrain gauge grid
120–121120-121
DehnungsmessgitterStrain gauge grid
130–133130-133
Anschlusspunktconnection point
140140
Längsleiterlongitudinal conductor
141141
Verbindungconnection
150, 151150, 151
Leiterladder
152152
Verbindungconnection
200200
Tragkörpersupporting body
201201
Grundkörperbody
202202
Einschnittincision
300300
Messrichtung/VerformungsrichtungMeasuring direction / direction of deformation
301, 302301, 302
Mittelliniecenter line
x, y, zx, y, z
Koordinatencoordinates

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008015873 A1 [0004] DE 102008015873 A1 [0004]
  • DE 102013008185 A1 [0028, 0032] DE 102013008185 A1 [0028, 0032]

Claims (15)

Unidirektional sensitiver Messaufnehmer (1) zur Messung von Verformungen in einer Messrichtung (300) über eine Widerstandsänderung mit einer Gitterstruktur (100), welche auf einem Tragkörper (200) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (100) mindestens vier Dehnungsmessgitter (110, 111, 120, 121) in einer Wheatstoneschen Brückenanordnung aufweist, wobei die Dehnungsmessgitter (110, 111, 120, 121) paarweise unterschiedliche Leiterstrukturen aufweisen.Unidirectionally sensitive sensor ( 1 ) for measuring deformations in a measuring direction ( 300 ) via a resistance change with a grid structure ( 100 ), which on a support body ( 200 ), characterized in that the lattice structure ( 100 ) at least four strain gauges ( 110 . 111 . 120 . 121 ) in a Wheatstone bridge arrangement, wherein the strain gauges ( 110 . 111 . 120 . 121 ) have pairs of different conductor structures. Messaufnehmer (1) nach Anspruch 1, bei dem ein Paar der Dehnungsmessgitter (110, 111) eine Anzahl von untereinander parallel und voneinander beabstandet angeordneten elektrisch leitenden Längsleitern (140) aufweist, die jeweils in einer elektrischen Reihenschaltung hintereinander elektrisch leitend verbunden sind und die in der Messrichtung (300) des Messaufnehmers verlaufen.Sensor ( 1 ) according to claim 1, wherein a pair of strain gauges ( 110 . 111 ) a number of mutually parallel and spaced apart electrically conductive longitudinal conductors ( 140 ), which are each electrically connected in series in an electrical series circuit and which in the measuring direction ( 300 ) of the sensor. Messaufnehmer (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein weiteres Paar der Dehnungsmessgitter (120, 121) zwei Leiter (150, 151) aufweist, die nebeneinander in einem bestimmten Abstand schneckenförmig angeordnet sind.Sensor ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein a further pair of strain gauges ( 120 . 121 ) two conductors ( 150 . 151 ), which are arranged helically next to each other at a certain distance. Messaufnehmer (1) nach Anspruch 3, bei dem eine Schnecke mit polygoner Grundform gebildet ist, wobei Abschnitte der Leiter (150, 151) in der Messrichtung (300) und weitere Abschnitte quer, insbesondere senkrecht zur Messrichtung (300) verlaufen.Sensor ( 1 ) according to claim 3, wherein a screw having a polygonal basic shape is formed, wherein sections of the conductors ( 150 . 151 ) in the measuring direction ( 300 ) and further sections transversely, in particular perpendicular to the measuring direction ( 300 ). Messaufnehmer (1) nach Anspruch 4, bei dem die Schnecke eine rechteckige Grundform aufweist.Sensor ( 1 ) according to claim 4, wherein the screw has a rectangular basic shape. Messaufnehmer (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das weitere Paar der Dehnungsmessgitter (120, 121) querkontraktionskompensiert ist.Sensor ( 1 ) according to claim 4 or 5, wherein the further pair of strain gauges ( 120 . 121 ) is contra-contraction compensated. Messaufnehmer (1) nach Anspruch 6, bei dem ein Verhältnis einer aufsummierten Länge der Abschnitte der Leiter (150) in der Messrichtung (300) zur aufsummierten Länge der Abschnitte der Leiter (151) senkrecht zur Messrichtung (300) umgekehrt proportional zur Querkontraktion eines zu messenden Werkstoffs ist.Sensor ( 1 ) according to claim 6, wherein a ratio of a summed length of the sections of the conductors ( 150 ) in the measuring direction ( 300 ) to the summed length of the sections of the ladder ( 151 ) perpendicular to the measuring direction ( 300 ) is inversely proportional to the transverse contraction of a material to be measured. Messaufnehmer (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem das Paar der Dehnungsmessgitter (110, 111) in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht zur Messrichtung (300) nur reduzierten Verformungen ausgesetzt ist.Sensor ( 1 ) according to one of claims 2 to 7, wherein the pair of strain gauges ( 110 . 111 ) in a direction transverse, in particular perpendicular to the measuring direction ( 300 ) is exposed only to reduced deformations. Messaufnehmer (1) nach Anspruch 8, bei dem der Tragkörper (200) einen plattenförmigen Grundkörper (201) aufweist, auf dem das Paar der Dehnungsmessgitter (110, 111) angeordnet ist, und der Einschnitte (202) aufweist, die die Dehnungsmessgitter (110, 111) umgeben.Sensor ( 1 ) according to claim 8, wherein the supporting body ( 200 ) a plate-shaped basic body ( 201 ) on which the pair of strain gauges ( 110 . 111 ), and the cuts ( 202 ), which the strain gauges ( 110 . 111 ) surround. Messaufnehmer (1) nach Anspruch 9, bei dem die Einschnitte (202) jedes der Dehnungsmessgitter (110, 111) klammerartig umgeben.Sensor ( 1 ) according to claim 9, wherein the cuts ( 202 ) each of the strain gauges ( 110 . 111 ) surrounded like a clip. Messaufnehmer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Gitterstruktur (100) in einem Dünnschichtverfahren auf den Tragkörper (200) aufgebracht ist.Sensor ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, in which the lattice structure ( 100 ) in a thin-film process on the support body ( 200 ) is applied. Messaufnehmer (1) nach Anspruch 11, bei dem die Gitterstruktur (100) neben den Dehnungsmessgittern (110, 111, 120, 121) auch deren Verschaltung zu der Wheatstoneschen Brückenanordung und/oder Anschlusspunkte (300303) zur Kontaktierung umfasst.Sensor ( 1 ) according to claim 11, wherein the grid structure ( 100 ) next to the strain gauges ( 110 . 111 . 120 . 121 ) also their connection to the Wheatstone bridge arrangement and / or connection points ( 300 - 303 ) for contacting. Messaufnehmer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem mindestens zwei der Dehnungsmessgitter (110, 111, 120, 121) längs einer zentralen Mittellinie (301) des Messaufnehmers (1), die in der Messrichtung (300) verläuft, angeordnet sind.Sensor ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, wherein at least two of the strain gauges ( 110 . 111 . 120 . 121 ) along a central midline ( 301 ) of the sensor ( 1 ), which in the measuring direction ( 300 ), are arranged. Bremse (2) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit mindestens einem Messaufnehmer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Brake ( 2 ) for a vehicle, in particular a rail vehicle, with at least one sensor ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Bremse (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Messaufnehmer (1) in oder an einem Strukturbauteil (14) der Bremse (2) angeordnet ist.Brake ( 2 ) according to claim 14, characterized in that the at least one sensor ( 1 ) in or on a structural component ( 14 ) of the brake ( 2 ) is arranged.
DE102016111879.6A 2016-06-29 2016-06-29 Unidirectionally sensitive sensor for measuring deformations and brake with such a sensor Ceased DE102016111879A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109591793A (en) * 2019-02-01 2019-04-09 王家元 A kind of fault detection system of rail wagon brake system air hose

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1473698A1 (en) * 1964-10-06 1969-09-11 Badwin Lima Hamilton Corp Electrical strain gauge
EP0210523A1 (en) * 1985-07-25 1987-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Device for measuring pressure, normal force and bending on canalisations
DE102008015873A1 (en) 2008-03-26 2009-10-01 Bombardier Transportation Gmbh Vehicle, in particular rail vehicle, with a device for monitoring the braking effect
DE102013008185A1 (en) 2013-05-13 2014-11-13 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Brake element and method for producing a brake element for detecting a deformation of a brake for a rail vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1473698A1 (en) * 1964-10-06 1969-09-11 Badwin Lima Hamilton Corp Electrical strain gauge
EP0210523A1 (en) * 1985-07-25 1987-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Device for measuring pressure, normal force and bending on canalisations
DE102008015873A1 (en) 2008-03-26 2009-10-01 Bombardier Transportation Gmbh Vehicle, in particular rail vehicle, with a device for monitoring the braking effect
DE102013008185A1 (en) 2013-05-13 2014-11-13 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Brake element and method for producing a brake element for detecting a deformation of a brake for a rail vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109591793A (en) * 2019-02-01 2019-04-09 王家元 A kind of fault detection system of rail wagon brake system air hose
CN109591793B (en) * 2019-02-01 2019-10-01 王家元 A kind of fault detection system of rail wagon brake system air hose

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