JP5805347B2 - センサ式連結要素および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動信号処理に適した測定量を発信するためのインターフェイスを備えた、荷重および荷重の作用方向を捕捉するためのセンサシステムが組み込まれた、連結要素の役割を有する支持構造体に関する。この連結要素は、例えばネジ、ボルト、ネジ棒、リベット、またはネジアンカであることができる。さらに本発明は、この構成の可塑性形成による製造に関する。

工業技術の多くの分野、例えば車両製造または機械製造において、および鉄骨建造物においては、連結部を締付固定する際に、運用の信頼性を保証するため、規定の据付け力を施さなければならない。連結部の全寿命期間の間は、損傷または事故を回避するため、十分な予応力が維持され続けなければならない。しかしながら予応力は、運用荷重、温度変動、または沈下効果（Ｓｅｔｚｕｎｇｓｅｆｆｅｋｔ）により変化する可能性がある。さらに連結部の監視には作用力のモニタリングが、またとりわけ短手方向の力のモニタリングも望ましい可能性がある。短手方向の力は、連結軸を横切る、つまり連結要素の長手軸を横切る運用荷重によって生じ得る。連結部の総合的な荷重モニタリングを可能にするため、測定構成は、少なくとも軸方向および短手方向の力を感知しなければならず、場合により温度または湿度のようなさらなる量も感知しなければならない。連結要素は多くの用途で利用されるので、安価な製造はこの製品ジャンルへの重要な要求である。

連結部の支持能力を保証するには、定期的な間隔で予応力を点検しなければならない。しかしながら市販のネジ固定手段では、これは締付工程の終了後には厄介である。したがって多くの用途範囲では、職員が、締付固定手段に実際にかかっている予応力が分からないまま、定期的な間隔で設備を整備するのが一般的である。その際、すべてのネジ固定手段は、経験的に確定した力で締め直されるか、または予防的に交換され、かつ大抵は所定の締付トルクで固定される。したがって不要な費用を回避し、かつ連結部の信頼性を高めるには、整備間隔を必要に応じて制御する場合が有利であろう。時間間隔を固定した整備サイクルは、そのサイクルの間に連結部に不具合が生じる可能性があるという欠点も有している。必要に応じて反応できるよう、ネジの軸方向の力を監視しなければならない。これに関しては、以下に取り上げる様々な監視装置および構成が知られている。

場合により異なる素材で付加的に部材を繋ぎ合わせることを特徴とする差異のある構造方式は、一般的に、製造時の手間およびその結果として生じる高い費用に関連して不利である。技術的観点からは、差異のある構造方式に基づく教示はしばしば、部材が多いことによる欠点を、力の流れおよびその結果として生じる曲がり易さにおいて有しており、またそれぞれの部材の製造公差によりばらつきがでる。

原則的に、測定要素または測定装置が連結部を検査、監視、および／または記録するべきかどうかで区別される。様々な測定原理で、連結部の利用中および製造中に測定値が評価される。このため、測定構成から発せられるデータ伝送が必要である。自動評価の適正は、測定装置の出力信号に左右される。

幾つかの構成は、予応力の変化を監視することができる。特許文献１の発明では、測定値を外部で記録することが提案されている。この発明は、連結部にさらなる要素を組み付けなければならないという欠点を有しており、このさらなる要素は、追加的な曲がり易さを生じさせ、据付け中に特別な措置および手間が必要であり、かつ構造が非常に複雑である。

包括的に、ネジ連結部の予応力を決定および／または監視するための装置に関する特許文献２でも、センサがデータを生成し、このデータは、予応力の値および／または予応力の変化に依存しており、かつ電子的に利用可能である。この教示を利用すれば、この構造が満足のいくものではないことが分かる。なぜなら、要素の互いに対する位置決めに手間がかかるからである。

特許文献３からは、測定結果を無線技術で転送する装置が知られている。このような方法は、既に存在するデータインターフェイスにより、自動評価に適している。ただし測定構造が非常に複雑であり、したがって安価ではない。加えてこの装置は予応力の測定だけに限定されている。

特許文献４の教示は光学的な発信方法を用いている：連結要素内で応力が変化すると、ネジヘッドに埋め込まれた通知要素の色が変化する。これに関しては、連続的な監視に問題があり、光学的に遮断されたシステムに対しては不可能であることが分かる。

特許文献５では、ネジ設備を視覚的にチェックすることが提案されており、これにより予応力を非連続的に捕捉することができる。この解決提案は、連続的な自動評価の課題には適していないと思われる。

特許文献６に記載された発明は、皿バネを用いた機械的方式に基づいて予応力を監視し、ネジに不具合が生じると、光学的に読取り可能な信号をネジが発信する。この教示は、連結部にさらなる要素を組み付けなければならないという欠点を有しており、このさらなる要素は、追加的な曲がり易さを生じさせ、据付け中に特別な措置および手間が必要であり、かつ構造の複雑さを上昇させる。

原則的に、連結部内のクランプ力を監視するための３つの異なる構成を区別することができる：外部装置の使用、連結部内の追加的な要素、および連結要素内でのまたは連結要素に直接接してのクランプ力の捕捉。

運用中に予応力を測定し得るための装置だけでなく、締付工程中に連結部内にかかっている軸方向の力を監視する装置も知られている。

特許文献７の発明では、締付工程の際に所望の力が達成されるとすぐに、記載された装置が信号を発信する。この装置は締付工程後には再び取り外され、よって連結要素の測定には使用できなくなる。

運用中に装置によりクランプ力を監視するために、特許文献８からは、ネジ固定手段の予応力を検査可能な構成が知られている。しかしながらこの構成は、ネジ連結部に継続的に設置し続けることはできず、そのうえ操作者を必要とする。

さらに特許文献３ではネジヘッドに載置された測定装置が記載されている。液圧式装置と、ネジ内部の穴内に存在しており、軸方向の伸長に比例して移動する測定棒とに基づき、応力変化が捕捉される。構造の複雑さおよび装置の大きさが欠点であり、これにより利用可能性は制限されている。

連結部内の予応力変化を測定するために追加的な要素を使用する場合、このセンサシステムは、連結要素内または連結要素表面に直接的には組み込まれない。特許文献１は、ネジヘッドと被加工材の間またはナットと被加工材の間で用いられるワッシャを記載している。誘電層の厚さの変化およびその結果として生じる容量変化により、かかっている予応力が決定される。この発明は、連結部にさらなる要素を組み付けなければならないという欠点を有しており、このさらなる要素は、追加的な曲がり易さを生じさせ、据付け中に特別な措置および手間が必要であり、かつ構造の複雑さを上昇させる。

類似のコンセプトが特許文献９でも使用されている。この発明では、容量性センサが、ネジ自体の中に取り付けられてはいないことが欠点であり、これは測定誤差を生じさせる可能性がある。

特許文献１０では、取り付けた状態の連結要素の予応力を感知し、かつ連結要素に隣接して据え付けられている力センサを含むさらなる監視構成が提案されている。この力センサは、バネ構成の形態で、およびバネストロークに依存したスイッチ接点を割り当てることで実現されている。連結要素の設定予応力が達成されると、スイッチ接点が閉じる。予応力を制御するため、スイッチの状態を周期的に検査用電気回路により監視する。この発明は、連結部にさらなる要素を組み付けなければならないという欠点を有しており、このさらなる要素は、追加的な曲がり易さを生じさせ、据付け中に特別な措置および手間が必要であり、かつ構造の複雑さを上昇させる。

したがって、クランプ力捕捉要素が連結要素内にまたは連結要素に直接接して取り付けられる構成を、より有利と見なすことができる。このようなアプローチは特許文献１１で追及されている。この場合の欠点は、表面の繊細な層である。この繊細な層は、据付け中または運用中に容易に損傷する可能性があり、これは測定値に誤差を生じさせる。

特許文献１２からも、軸方向の力を確定するためのセンサが組み込まれた連結要素が知られている。ネジヘッド内に組み込まれており、圧電特性を有する変成器が超音波を放出し、この超音波がネジ端部で反射される。同じ変成器が、放出された音響信号を感知するためのセンサとしても用いられる。ネジの軸方向応力が変化すると、素材の超音波透過性が変化し、よってまだ存在している予応力の逆推理が可能になる。欠点は、周囲からの妨害的影響に対する脆弱性である。

特許文献１３は、ヘッド当接面が、圧電セラミックと、電気絶縁材料と、導電材料とでコーティングされており、この導電層が、ネジ固定された状態で到達可能な位置で接触可能であり、このネジ固定された状態の信号が電子的にさらに処理されることを特徴とする固定ネジを記載している。この場合の欠点は、表面の繊細な層である。この繊細な層は、据付け中または運用中に容易に損傷する可能性があり、これは測定値に誤差を生じさせる。

締付固定要素内の軸方向の力の測定に関する前述の要求の他に、短手方向の力を測定するための方法および構成も知られている。これには一般的に力測定ボルトが用いられる。これに関しては、これらの構成が連結要素の役割も果たし得るべきかどうかで区別される。

特許文献１４では、測定センサシステムを組み込んだ力測定ボルトが記載されている。ただし、多くの部品および形成要素が必要なため、複雑な構造である。

特許文献１２では、圧電アクチュエータにより生成される超音波を用いて、機械的応力の測定が実施される。ボルト内のせん断応力は素材の超音波透過性を変化させ、これもまた応力状態の逆推理を可能にする。

その代わりに、ボルト内で発生するせん断力を、特許文献１５の教示で示されているように歪みゲージを用いて確定することもできる。挙げられた構成は測定ボルトである。この教示を適用する際の手間は、固定役割に対しては不適切に高いと思われる。

特許文献１６も、ボルト内で発生するせん断力を歪みゲージで捕捉し、その際、連結役割は果たさない。

本発明の意味においてより適切なのは、連結要素の役割も果たし、かつ連結軸を横切る荷重を捕捉できる力測定ボルトである。特許文献１７は、磁場生成要素と、この要素から離間された磁気感受要素とを備えたこのような連結要素を記載している。提案された連結要素は、とりわけ車両の座席に作用する力または機械的応力の捕捉に適している。ただしこの連結要素の支持能力は、広い領域にわたってスリットをつけたその構造形式によって低減されている。

特許文献１８は、ネジ山を備え、したがってネジ固定手段として使用可能な力測定ボルトを記載している。力測定のため、弾性ネジ軸内に組み込まれた力測定ブッシングが設けられている。せん断荷重時には軸内で引張／圧縮応力が生じ、この引張／圧縮応力がセンサシステムによって捕捉される。欠点は、必要な幾何要素によって生じる複雑な構造である。

ＤＥ００００１９８５４０６２Ｃ１ ＷＯ２０１１０２０４５４Ａ１ ＥＰ０００００１７６４５９６Ａ２ 米国特許第０００００４９０４１３２（Ａ）号 ＤＥ０００００４４２１９５９Ａ１ 米国特許出願公開０２００２００５４８０９（Ａ１）号 ＤＥ００００１９９６００４０Ａ１ ＤＥ１０２００５００２５９２Ａ１ ＤＥ１０２００９０４３２６７Ａ１ ＤＥ０００００３９３４９５２Ａ１ ＤＥ１０２００９０６０４４１Ａ１ ＤＥ１０２００４０３８６３８Ｂ３ ＤＥ００００１９７１０９６０Ａ１ ＥＰ０００００１９３３１２１Ａ２ ＤＥ１０２００５００４０６０Ａ１ ＤＥ１０２００６００７３８５Ａ１ ＤＥ００００１０１１１０２０Ａ１ ＤＥ００００１０２４２２５６Ａ１

本発明の課題は、連結部の締付固定時および／または運用中の軸方向および／または短手方向の荷重を感知するためのセンサシステムが組み込まれた、連結要素として使用可能な、センサユニットを備えた支持構造体を提供することである。その際、市販の固定ネジの場合と類似の支持能力を達成するべきである。センサコンセプトには、荷重測定への妨害的影響を補償するため、温度センサおよび湿度センサを拡充し得るべきである。

引張荷重下で複合体内のコンポーネントが割裂することを防止するため、軸方向の予応力下のセンサユニットが支持構造体内にはめ込まれているべきである。さらに、支持構造体とセンサユニットの間の接触領域は、コンポーネント間の力の流れを確保するため、当接面を十分に提供するべきである。

測定原理、ならびに信号転送部およびインターフェイスから成るその他の構成は、連続的な信号伝送を可能にし得るべきである。

さらに本発明による教示は、支持構造体を少ない手間で製造するのに役立つべきである。センサシステムおよびその予応力のために必要な構造スペースは小さくあるべきである。

支持構造体およびセンサユニットから成る構造を実現するため、センサユニットの組込みならびに支持構造体とセンサユニットの間の力伝達を可能にする製造方法も必要である。この製造方法は、支持構造体の同時の形成およびセンサユニットの埋込みを可能にするべきである。

提案した構造は本発明に従い実質的には、長手方向に配向された支持構造体（１４）およびセンサユニット（１０）から成っている。支持構造体（１４）の役割は連結要素の役割である。支持構造体（１４）の端部は、ネジ山領域（１）およびヘッド部（７）またはその代わりにさらなるネジ山領域（１）もしくはさらなるヘッド部から成っている。これに弾性領域（２）が加わっており、この弾性領域内にセンサユニット（１０）が組み込まれている。センサユニット（１０）は、支持構造体（１４）の副次的な力の流れ（Ｎｅｂｅｎｋｒａｆｔｆｌｕｓｓ）の中に存在しており、内部で同軸に配置されている。この単純な構造の利点をよりうまく活用するため、センサユニット（１０）は、支持構造体（１４）の製造プロセスの際に組み込まれるべきである。センサユニット（１０）は、連結要素内で作用する軸方向の予応力および発生する短手方向の力を測定する役割を担っている。連続的な監視を可能にするため、信号転送部（８）に関する実施形態を提案する。連結要素にはさらに可塑性伸長領域（６）を拡充することができる。

支持構造体（１４）を、変形技術を用いた製造方法で作るには、支持構造体（１４）の内部に、センサユニット（１０）を収容するための軸方向アンダカットを生成するべく、工具または工具セグメントを用いて支持構造体（１４）に径方向に作用する必要がある。その際、変形力がセンサユニット（１０）の負荷耐性を超えてはならない。支持構造体（１４）の可塑化中に、支持構造体（１４）とセンサユニット（１０）の間の非確動的結合と形状結合が組み合わさって生じるようにセンサユニット（１０）を組み込む。これは、室温での変形プロセス、および／または外部から支持構造体（１４）を追加的に局所的もしくは全体的に加熱することによる変形プロセス、および／または支持構造体（１４）を製造する際のプロセス熱による変形プロセスと、これに続く冷却による収縮との後に、結果として生じる残留応力によって達成され、この残留応力は、支持構造体（１４）で生じたアンダカットによって、およびこの位置にセンサユニット（１０）が存在することによってブロックされる。センサユニット（１０）と支持構造体（１４）の接触形状の角度（２６）により、残留応力の結果として生じる軸方向引張応力（１９）および製造プロセス中のセンサユニットの負荷を、適切に調整することができる。所与の形状事例および荷重事例に対する最適な角度（２６）は、例えば有限要素法のような確立された力学的方式で決定することができる。加えてこの方法は、プロセス後の支持構造体内の引張残留応力（１９）を生成または増強するため、支持構造体（１４）でのはめ込み工程中に長手方向の力（２５）を重畳することができる。一般的には、支持構造体（１４）内の軸方向引張応力、したがってセンサユニット（１０）のための予応力は、はめ込み工程中の軸方向引張応力（２５）によって増強される。

本発明によればネジ連結部の締付工程中も運用中も、測定値を利用することができる。
これに関しては、構造を修正しなくてもよいことが特に有利である。

この単純な構造のさらなる特別な利点は、この構成のスケーリングが可能なことである。つまり、追加的な要素が必要ないので、大きさおよび測定領域を必要に応じて適合させ得る。

支持構造体（１４）は、内部を端から端まで中空（９）に実施することができる。これにより、支持構造体（１４）の変形性、したがって稼働能力が上昇する。さらに、負荷が変動する場合は弾性領域（２）が予応力を維持する。連結部の運用中または締付固定中に、支持構造体（１４）に引張方向の長手方向の力が加わる場合には、弾性伸長領域が、引張力による荷重の最中および後の支持構造体（１４）およびセンサユニット（１０）の予応力を維持し続けるため、長手方向での許容されない延長または可塑化が生じないようにする。

センサユニット（１０）は、例えばＪｏｅｒｇ Ｈｏｆｆｍａｎｎ：Ｈａｎｄｂｕｃｈ ｄｅｒ Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ、Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｒ、Ｍｕｅｎｃｈｅｎ ２００７（第３版）、ＩＳＢＮ９７８−３−４４６−４０７５０−３またはＫａｒｌ−Ｈｅｉｎｒｉｃｈ Ｇｒｏｔｅ、Ｊｏｅｒｇ Ｆｅｌｄｈｕｓｅｎ（編者）：Ｄｕｂｂｅｌ−Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ ｆｕｅｒ ｄｅｎ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ、第２３版、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、Ｂｅｒｌｉｎ ２０１１のような関連する教科書から知られた、荷重を捕捉するための通常の構造から成っている。例えば支持体上の歪みゲージを適用することが提案される。類似の形態では、支持リング（１７）を配置することができ、保護キャップ（１６）に埋め込んだ状態で配置してもよい。容量性、圧電抵抗性、または圧電性の測定原理のような、機械的荷重を電気量に変換するその他の測定原理も可能であり、また抵抗性の測定原理と置き換えることができる。このセンサコンセプトには、場合により荷重測定への妨害的影響を補償するため、温度センサおよび湿度センサを補充することができる。このセンサユニットは、とりわけ機械的および／または熱的な測定量を捕捉するために作成される。

本発明によれば、センサ体（１０）は、連結要素の副次的な力の流れの中に存在しており、したがって、支持構造体（１４）の荷重条件の変化によって直接的に影響を及ぼされ
る。それゆえ計量地点は支持構造体（１４）の中心にある。これによりセンサユニットは保護されてもいる。この構造の利点をよりうまく活用するため、センサユニット（１０）は、非確動的結合と形状結合の組合せによって、支持構造体（１４）内に組み込まれる。よって、連結軸の方向のおよび連結軸を横切っての、支持構造体（１４）とセンサユニット（１０）の間の確実な力伝達が保証されている。

例示的実施形態を図面に示し、以下の記述においてより詳しく説明する。

ヘッド部と、移行領域で連結された弾性伸長領域および可塑性伸長領域と、ネジ山領域とを備えた実施形態での支持構造体を示す図である。 図１で述べた実施形態の断面図である。 移行領域で連結されたノッチ加工されていない弾性伸長領域および可塑性伸長領域を備えた実施形態での支持構造体を示す図である。 図３で示した実施形態の断面図である。 ヘッド部、弾性伸長領域、およびネジ山領域を備えた実施形態での支持構造体を示す図である。 部分的にしか中空でない支持構造体を示す図である。 ２つのネジ山領域およびノッチ加工されていない弾性伸長領域を備えた実施形態での支持構造体を示す図である。 ２つのネジ山領域およびノッチ加工された弾性伸長領域を備えた実施形態での支持構造体を示す図である。 信号伝送用接続ケーブルに引張軽減部が備えられた実施形態を示す図である。 信号伝送用インターフェイスが支持構造体の端部で用いられた実施形態を示す図である。 追加的に、ネジ端部内で封止球が用いられた実施形態を示す図である。 センサユニットの高さで温度を測定する温度センサが使用された形態を示す図である。 ネジ山領域の高さおよびヘッド部の高さで補足する温度センサが使用された形態を示す図である。 支持構造体に径方向に作用するための、支持構造体の最初の形状および工具セグメントの配置を示す図である。

図１は、ヘッド部（７）と、移行領域（５）で連結された弾性伸長領域（２）および可塑性伸長領域（６）と、ネジ山領域（１）とを備えた実施形態での支持構造体（１４）を示している。ヘッド部は、外側六角形、内側六角形、スリット、十字スリットの輪郭、またはその他のあらゆる内側輪郭および／もしくは外側輪郭を備えた固定補助部として実施することができる。連結要素の剛性、したがって支持能力を上昇させるため、弾性領域は、ノッチ強化（Ｋｅｒｂｖｅｒｆｅｓｔｉｇｕｎｇ）の効果を活用するべく、ノッチ領域（４）と平滑領域（３）を交互に備えている。連結部の運用中または締付固定中に、支持構造体（１４）に引張方向の長手方向の力が加わる場合には、弾性伸長領域が、引張力による負荷中および負荷後の支持構造体（１４）およびセンサユニット（１０）の予応力を維持し続けるため、長手方向での許容されない延長または可塑化が生じないようにする。信号伝送には接続ケーブル（８）が提案されている。

図２は、図１で述べた実施形態の断面を示している。連結要素は、長手軸に穴（９）を備えている。これと同軸に、組み込まれたセンサユニット（１０）が弾性領域（２）内で配置されている。

図３は、移行領域（５）で連結された弾性伸長領域（２）および可塑性伸長領域（６）を備えた実施形態での支持構造体（１４）を示しており、この弾性伸長領域（２）はノッチ加工されていない。その他の要素は前述の実施形態に対応している。

図４は、図３で示した実施形態の断面を示している。内部の構造は図２で示した実施形態と一致している。

図５は、ヘッド部（７）、弾性伸長領域（２）、およびネジ山領域（１）を備えた実施形態での支持構造体（１４）を示している。連結要素は、長手軸に穴（９）を備えている。これと同軸に、組み込まれたセンサユニット（１０）が弾性領域（２）内で配置されている。提案したこの実施形態は、前述の実施形態に対し、可塑性伸長領域が設けられていないことを特色とする。この実施形態の大きさおよび性質により、この実施形態はホイールボルトに適している。

図６で提案した実施形態は、前述の実施形態に対し、支持構造体（１４）が部分的にしか中空でないことを特色とする。このような実施形態の予備形成体は、例えばカップ状部品の後方押出し方法によって作ることができる。

図７は、２つのネジ山領域（１）および１つの弾性伸長領域（２）を備えた実施形態での支持構造体（１４）を示しており、この弾性伸長領域（２）はノッチ加工されていない。その他の要素は前述の実施形態に対応している。さらに、信号伝送には無線方式が提案されている。必要な要素は、無線信号を転換するためのスイッチ（２２）および伝送用アンテナ（２１）である。

図８は、２つのネジ山領域（１）および１つの弾性伸長領域（２）を備えた実施形態での支持構造体（１４）を示しており、この弾性伸長領域（２）は、端から端までのネジ山（１）によるノッチ強化の効果によって支持能力を上昇させるため、ノッチ加工されている。その他の要素は前述の実施形態に対応している。さらに、信号伝送には光学方式が提案されている。必要な要素は、光学信号に変換するためのスイッチ（２４）および光導波体（２３）である。

図９には、信号伝送用接続ケーブル（８）に引張軽減部（１１）が備えられた実施形態を示している。引張軽減部は、支持構造体（１４）の製造中に設置される。加えてこれにより連結要素が片側で密閉される。さらなる構造は前述の実施形態に対応している。

図１０は、信号伝送用インターフェイス（１５）が支持構造体（１４）の端部で用いられた実施形態を示している。

図１１は、追加的に、ネジ端部内で封止球（１２）が用いられた実施形態を示している。つまり連結要素は片側で、または図９および図１０に基づく実施形態に基づいて両側でも、密閉することができる。さらなる構造は前述の実施形態に対応している。さらにセンサユニット（１０）が、分割されて２つの保護キャップ（１６）および１つの支持リング（１７）から構成されることが提案されている。

図１２に基づく形態によれば、センサユニット（１０）の熱誘導された測定信号を補償できるよう、温度センサ（１３）が使用されている。この温度センサは、センサユニット（１０）の高さで温度を測定する。この構造は、運用中の連結要素の均一な加熱に適している。この提案した構造は、前述の実施形態でも用いることができる。

図１３に基づく形態は、図１２に基づく形態に類似して、センサユニット（１０）への熱誘導された測定信号の影響を補償できるよう、温度センサを使用している。運用中に連結要素が長手軸にわたって不均一に加熱される場合、温度は、ネジ山領域（１）の高さおよびヘッド部（７）の高さで捕捉される。提案したこの構造は、前述の実施形態でも用いることができる。

図１４に基づく形態では、以下に図１４で提案するように支持構造体（１４）に径方向に作用するための、支持構造体の最初の形状および工具セグメント（２０）の配置が規定されており、これにより、センサユニット（１０）を収容するためのアンダカットおよび接触領域（１８）が、支持構造体（１４）の内部に生成される。このプロセス進行は、例えばロータリースウェージングによる類似のやり方で知られている。重要なのは、可塑化中の長手方向の力（２５）の重畳ありもしくはなしでの可塑化による残留応力によって、または／および支持構造体（１４）の熱収縮によってもたらされ、支持構造体（１４）で生じたアンダカットによって、およびこの位置にセンサユニット（１０）が存在することによってブロックされた、印をつけた領域内での軸方向引張応力（１９）が、このプロセス後に存在することであり、これにより、センサユニットの予応力が達成される。支持構造体（１４）とセンサユニット（１０）の間の接触領域（１８）での力伝達に相応しい形状も重要である。接触領域は、とりわけ最初の形状によって決定される。特に、センサユニット（１０）および支持構造体（１４）での接触形状の角度（２６）は、残留応力の結果として生じる軸方向引張応力（１９）および製造プロセス中のセンサユニットの負荷に、影響を及ぼす。

１ ネジ山領域
２ 弾性伸長領域
３ ノッチ加工されていない弾性伸長領域
４ ノッチ加工された弾性伸長領域
５ 移行領域
６ 可塑性伸長領域
７ ヘッド部
８ 信号伝送用ケーブル
９ 穴（ネジ内の中空空間）
１０ センサユニット
１１ 封止リング
１２ 封止球
１３ 温度センサ
１４ 支持構造体
１５ 信号伝送用インターフェイス（断面では表示されていない）
１６ 保護キャップ
１７ 支持リング
１８ 接触領域
１９ 軸方向引張残留応力を有する領域
２０ 工具セグメント
２１ アンテナ
２２ 無線データ伝送用スイッチ
２３ 光導波体
２４ データ伝送用の光学信号に変換するためのスイッチ
２５ 長手方向の力
２６ 接触形状の角度

Claims (10)

1. 軸方向の長手方向に配向された支持構造体（１４）およびセンサユニット（１０）から成る連結要素であって、連結要素内に存在する軸方向の予応力を測定することができるセンサユニットは、少なくとも部分的に中空の支持構造体の内部に配置されており、信号伝送機構と接続されており、かつ非確動的結合によって支持構造体と連結されており、ここで、非確動的結合に必要な力は、支持構造体（１４）とセンサユニット（１０）をはめ込む際の支持構造体の塑性変形後の残留応力により生じていることを特徴とする前記連結要素。
2. センサユニット（１０）は、連結要素の副次的な力の流れの中に存在しており、かつ連結軸を横切る力および／または連結軸に沿った力を感知し得ることを特徴とする請求項１に記載の連結要素。
3. 連結要素はネジまたはネジ棒として作成されており、測定値は、ネジ連結部の締付工程中も運用中も、構造を修正しなくても、センサユニット（１０）から信号伝送機構を経て評価ユニットまたは発信ユニットに伝送可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の連結要素。
4. 連結要素は固定ネジとして作成されており、ここで、支持構造体（１４）は、ヘッド部（７）と、移行領域（５）で連結された弾性伸長領域（２）および可塑性伸長領域（６）と、ネジ山領域（１）とから成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の連結要素。
5. 支持構造体（１４）は、追加的に、信号伝送用接続ケーブル（８）のための引張軽減部（１１）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の連結要素。
6. 支持構造体（１４）は、信号伝送用インターフェイス（１５）を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の連結要素。
7. センサユニット（１０）に１つの温度センサ（１３）および／またはさらなるセンサが補充される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の連結要素。
8. 支持構造体（１４）およびセンサユニット（１０）から成る連結要素の製造方法であって、少なくとも部分的に中空の支持構造体（１４）内にセンサユニット（１０）が位置しており、径方向に可動の工具セグメント（２０）によって支持構造体に径方向に力がかけられ、ここで、センサユニット（１０）が支持構造体（１４）とセンサユニット（１０）をはめ込むために位置する領域内において支持構造体（１４）の胴回りが支持構造体の塑性変形により小さくされることを特徴とする前記方法。
9. はめ込み工程中に、支持構造体（１４）で長手方向の力（２５）が重畳されることを特徴とする請求項８に記載の連結要素の製造方法。
10. 支持構造体の加熱および／またはセンサユニットの冷却は、はめ込み操作の前に行われることを特徴とする請求項８または９に記載の連結要素の製造方法。

Images