JP2014206531A - 磁気弾性センサ、このセンサを備える荷重ピン、ボールジョイントおよび牽引カップリング、荷重ベクトルの方向を決定する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】荷重を受ける長手方向に延びるシャフト状部材4を有し、磁気弾性活動部位6は、機械的応力が活動部位に伝えられるような仕方で部材11,12の一部に直接的もしくは間接的に取り付けられ、または部材の一部を形成する。活動部位の磁気分極領域は、作用した応力が増大するにつれて次第にらせん形状になる。磁場センサ手段Lx1は、磁気分極領域から発生する応力誘起磁束に対応する信号を出力するために、少なくとも1つの磁気弾性活動部位の近くに配置される。磁気センサ手段Lx1は、せん断応力および/または引っ張りまたは圧縮の応力を決定するように構成される。
【選択図】図7
Description
Claims (15)
- 長手方向に延びるシャフト状部材であって、前記シャフト状部材内に機械的応力をもたらす荷重を受ける、前記シャフト状部材と、
少なくとも1つの磁気弾性活動部位であって、前記磁気弾性活動部位は、前記機械的応力が前記磁気弾性活動部位に伝えられるような仕方で前記シャフト状部材の一部に直接的もしくは間接的に取り付けられ、または前記シャフト状部材の一部を形成し、作用した前記機械的応力が増大するにつれて磁気分極が次第にらせん状になるような、少なくとも1つの磁気分極領域を含む、前記少なくとも1つの磁気弾性活動部位と、
前記磁気分極領域から発生する応力誘起磁束に対応する信号を出力するための、前記少なくとも1つの磁気弾性活動部位の近くに配置された磁場センサ手段と、
を備える、磁気弾性センサであって、
前記磁気センサ手段は、せん断応力および/または引っ張りまたは圧縮の応力を決定するように構成された少なくとも1つの方向感知性磁場センサを備え、前記磁場センサは、予め設定された固定的空間的な協働性を前記シャフト状部材に対して有するように特に配置されることを特徴とする、磁気弾性センサ。 - 前記方向感知性磁場センサは、前記磁場センサの感知方向が前記シャフト状部材の接線方向に対して少なくともほぼ平行になるように、または前記磁場センサの前記感知方向が前記シャフト状部材の径方向に対して少なくともほぼ平行になるように配置される、請求項1に記載の磁気弾性センサ。
- 前記磁気センサ手段は、互いに180°反対の感知方向を有する第1および第2の方向感知性磁場センサを備える、請求項1または2に記載の磁気弾性センサ。
- 前記第1および前記第2の磁場センサは、前記磁気弾性活動部位の両側の近くにそれぞれ配置され、前記磁気弾性活動部位のそれぞれの側が前記軸芯の反対側にある、請求項3に記載の磁気弾性センサ。
- 前記センサ手段は、少なくとも4つの磁場センサを備え、前記少なくとも4つの磁場センサは、第1から第4の感知方向を有し、前記感知方向および軸芯は、互いに少なくともほぼ平行であり、前記第1から第4の磁場センサは、前記シャフトの円周に沿って、互いに円周方向にほぼ等しい距離を有して配置される、請求項1から4までのいずれか1項に記載の磁気弾性センサ。
- 前記第1および第3の磁場センサは、前記軸芯に対して互いに反対に配置され、前記第1および第3の感知方向は、互いに180°反対に配置され、前記第2および第4の磁場センサは、前記軸芯に対して互いに反対に配置され、前記第2および第4の感知方向は、互いに180°反対に配置される、請求項5に記載の磁気弾性センサ。
- 前記シャフト状部材は、第1の磁気弾性活動部位および第2の磁気弾性活動部位を備え、前記第1、第2の磁気弾性活動部位は、前記機械的応力が前記磁気弾性活動部位に伝えられるような仕方で、前記シャフト状部材の一部に直接的もしくは間接的に取り付けられ、または前記シャフト状部材の一部を形成し、
各磁気弾性活動部位は、それぞれ磁気分極領域を含み、前記第1の活動部位の磁気分極および前記第2の活動部位の磁気分極は、互いにほぼ反対であり、
前記磁気センサ手段は、第1の対の磁気センサを備え、前記第1の対の磁気センサは、前記第1の磁気分極領域から発生する応力誘起磁束に対応する第1の信号を出力するために前記第1の磁気弾性活動部位の近くに配置された第1および第2の磁場センサを備え、
前記磁気センサ手段は、第2の対の磁気センサを備え、前記第2の対の磁気センサは、前記第2の磁気分極領域から発生する応力誘起磁束に対応する第2の信号を出力するために前記第2の磁気弾性活動部位の近くに配置された第1および第2の磁場センサを備え、
前記磁気弾性センサはさらに、制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、センサの前記第1の対およびセンサの前記第2の対の前記信号の微分評価を実施することによって前記シャフト状部材に作用した前記応力を決定するように構成されている、請求項1から6までのいずれか1項に記載の磁気弾性センサ。 - 前記シャフト状部材は、少なくとも部分的に中空のシャフトであり、前記センサ手段のすべての磁場センサは、全体的に、前記中空シャフトの内部の内側に配置される、請求項1から7までのいずれか1項に記載の磁気弾性センサ。
- 前記少なくとも1つの磁気弾性活動部位は、前記シャフト状部材の円周に沿って突出し、前記少なくとも1つの磁気弾性活動部位は、前記磁気分極領域における磁化された範囲が、最大でも前記シャフト状部材の円周方向のプラスマイナス45°の限界値内にあるように磁化される、請求項1から8までのいずれか1項に記載の磁気弾性センサ。
- 請求項1から9までのいずれか1項に記載の磁気弾性センサを構成している長手方向に延びるシャフト状部材を有する荷重ピン。
- 軸受スタッドおよびソケットを有するボールジョイントであって、前記受けスタッドは、請求項1から9までのいずれか1項に記載の磁気弾性センサを構成している長手方向に延びるシャフト状部材を備える、ボールジョイント。
- 湾曲したシャフトおよびけん引ボールを有する牽引カップリングであって、前記湾曲したシャフトは、請求項1から9までのいずれか1項に記載の磁気弾性センサを構成している少なくとも1つの長手方向に延びるシャフト状部材を備え、特に、前記湾曲したシャフトは、第1および第2の長手方向に延びるシャフト状部材を備え、前記第1、第2シャフト状部材の軸芯は、互いにほぼ直角であり、前記第1および前記第2の長手方向に延びるシャフト状部材の各々は、請求項1から9までのいずれか1項に記載の磁気弾性センサを構成している、牽引カップリング。
- 荷重ベクトルの方向を決定する方法であって、磁気弾性センサを設けるステップであって、前記磁気弾性センサが、長手方向に延びるシャフト状部材であって、前記シャフト状部材内に機械的応力をもたらす荷重を受ける前記シャフト状部材と、少なくとも1つの磁気弾性活動部位であって、前記機械的応力が前記磁気弾性活動部位に伝えられるような仕方で、前記シャフト状部材の一部に直接的もしくは間接的に取り付けられ、または前記シャフト状部材の一部を形成し、作用した応力が増大するにつれて磁気分極が次第にらせん形状になるような、少なくとも1つの磁気分極領域を含む、前記少なくとも1つの磁気弾性活動部位と、磁場センサ手段であって、前記磁気分極領域から発生する応力誘起磁束に対応する信号を出力するために前記少なくとも1つの磁気弾性活動部位の近くに配置された前記磁場センサ手段とを備え、前記磁気センサ手段が、前記予め設定された固定的空間的な協働性をシャフト状部材と持たせるように特に配置された、少なくとも1つの方向感知性磁場センサを備える、前記磁気弾性センサを設けるステップと、
前記長手方向に延びるシャフト状部材を前記荷重にさらすステップと、
前記少なくとも1つの方向感知性磁場センサの測定データを処理して、せん断応力および/または引っ張りまたは圧縮の応力を決定し、特に前記荷重ベクトルの方向を前記測定データおよび前記方向感知性磁場センサと前記シャフト状部材の間の前記予め設定された既知の空間的な協働性から決定するステップとを含む、荷重ベクトルの方向を決定する方法。 - 請求項13に記載の荷重ベクトルの方向を決定する方法であって、
前記センサ手段が、第1から第4の感知方向を有する少なくとも第1から第4の磁場センサを備え、前記感知方向および軸芯が、互いに少なくともほぼ平行であり、前記第1から第4の磁場センサが、前記シャフトの円周に沿って互いに円周方向にほぼ等しい距離を有して配置されている、前記荷重ベクトルの方向を決定する方法は、さらに、
前記第1および第3の磁場センサの測定データを処理して、荷重ベクトルの第1の成分を決定するステップと、
前記第2および第4の磁場センサの測定データを処理して、前記荷重ベクトルの第2の成分を決定するステップと、
前記長手方向に延びるシャフト状部材が受ける前記荷重ベクトルの方向を、前記決定された第1および第2の成分ならびに前記シャフト状部材に対する前記第1から第4の磁場センサの予め設定された既知の空間的な協働性から決定するステップとを含む、請求項13に記載の荷重ベクトルの方向を決定するための方法。 - 請求項13または14に記載の荷重ベクトルの方向を決定するための方法であって、
前記シャフト状部材が、第1の磁気弾性活動部位および第2の磁気弾性活動部位を備え、前記第1の磁気弾性活動部位および第2の磁気弾性活動部位が、前記機械的応力が前記磁気弾性活動部位に伝えられるような仕方で前記シャフト状部材の一部に直接的もしくは間接的に取り付けられ、または前記シャフト状部材の一部を形成し、各活動部位が、磁気分極領域を含み、前記第1の活動部位の磁気分極および前記第2の活動部位の磁気分極が、互いにほぼ反対であり、前記磁気センサ手段が、第1の対の磁気センサを備え、前記第1の対の磁気センサが、前記第1の磁気分極領域から発生する応力誘起磁束に対応する第1の信号を出力するために前記第1の磁気弾性活動部位の近くに配置された第1および第2の磁場センサを備え、前記磁気センサ手段が、第2の対の磁気センサを備え、前記第2の対の磁気センサが、前記第2の磁気分極領域から発生する応力誘起磁束に対応する第2の信号を出力するために前記第2の磁気弾性活動部位の近くに配置された第1および第2の磁場センサを備えている、前記荷重ベクトルの方向を決定するための方法は、さらに、
センサの前記第1の対およびセンサの前記第2の対の微分評価を実施して前記シャフト状部材に作用した前記応力を決定するステップを含む、請求項13または14に記載の荷重ベクトルの方向を決定するための方法。
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