JP6827558B2 - 磁気弾性型センサーアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、負荷を測定するための磁界センサーの使用を含むシステムおよび方法に関する。特に、本発明は、磁気弾性型センサーアセンブリ、すなわち、磁気弾性活性領域を備えたセンサーアセンブリと、このセンサーアセンブリを組み込んだ牽引カップリングとに関する。さらに、本発明は、荷重ベクトルの方向を決定する方法に関する。

多くの使用ケースにおいて、負荷の検知にひずみゲージが使用される。しかしながら、ひずみゲージでは、負荷伝達要素を構造的に弱めることが必要になることがよくある。多くの場合、構造の安定性を損なうことなく荷重を測定する必要がある。

これは、特に牽引カップリングに当てはまる。さらに、積載重量ゲージ（牽引カップリングの舌荷重の測定）、牽引積載重量シフト警告、危険なトレーラー負荷配分の警告、車両制限通知、自動トレーラーブレーキ制御（閉ループ）、トレーラータイヤパンク通知、チェックトレーラーブレーキ通知、閉ループブレーキ制御、車両シフト制御、エンジン制御、安定性制御等の、高性能な牽引カップリングに対する強い需要がある。上記の機能では、牽引カップリングの牽引荷重および／または舌荷重の測定が必要となる。

牽引カップリング用の従来技術の荷重測定装置には、重大な欠点がある。例えば、測定および制御装置の複雑さ、センサーアセンブリのコストである。

広く使用されているひずみゲージの代替として、磁気弾性効果を利用した非接触型センサーが開発された。これらは、さまざまな機械システムの回転シャフトでのトルク測定に頻繁に適用されている。米国特許第９３４７８４５号明細書は、そのような磁気弾性センサーを開示している。米国特許第９３４７８４５号明細書は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

米国特許第９３４７８４５号明細書

本発明の目的は、機械的負荷を受ける部分を有するシステムにおける応力および歪みを効果的に測定するための改良された磁気弾性型センサーアセンブリを提供することである。本発明はまた、磁気弾性型センサーアセンブリに作用する負荷ベクトルの方向を決定する方法を提供する。

一態様によれば、力検知のためのセンサーアセンブリは、第１及び第２貫通孔を有する第１部分を備えることができる。センサーアセンブリは、第３及び第４貫通孔を有する第２部分をさらに備えることができる。第３及び第４貫通孔は、第１及び第２貫通孔に対応して配置することができる。センサーアセンブリは、第１ピンと第２ピンをさらに備えることができる。第１部分を第２部分に結合するように、第１ピンは、第１及び第３貫通孔を貫通するように配置することができ、第２ピンは、第２及び第４貫通孔を貫通するように配置することができる。第１及び第２ピンのうちの少なくとも１つは、ピンへの機械的応力が磁気弾性活性領域に伝わるように、ピンに直接または間接的に取り付けられる又はピンの一部を形成することができる少なくとも１つの磁気弾性活性領域を含むことができる。磁気弾性活性領域は、加わる応力が増加するにつれて、磁気分極領域の分極が次第に大きくなる螺旋状に形成された、少なくとも１つの磁気分極領域を含むことができる。センサーアセンブリは、少なくとも１つの磁気弾性活性領域の近くに配置され得る磁界センサー手段をさらに備えることができる。磁界センサー手段は、磁気分極領域から発せられ得る応力誘発磁束に対応する信号を出力するように構成されてもよい。磁界センサー手段は、少なくとも１つの方向のせん断力を決定するように構成され得る少なくとも１つの方向感知性磁界センサーを備え得る。少なくとも１つの方向感知性磁界センサーは、特に、ピンとの間に所定の固定された空間的な協調を有するように配置されてもよく、このピンは少なくとも部分的に中空であってもよい。少なくとも１つの方向感知性磁界センサーは、このピンの内部に配置されてもよい。センサーアセンブリにより、機械的負荷によってピンに作用する応力が効果的に測定できる。本発明の態様によるセンサーアセンブリは、従来技術の解決策の欠点を克服する。特に、センサーアセンブリは、測定値に対してずれる傾向がなく、エラーが発生しにくい。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１及び第２ピンのうちの少なくとも１つは、長手方向Ｘの力成分Ｆｘ１を検出するように構成され得る少なくとも１つのＸ方向感知性磁界センサー、及び／又は垂直方向Ｚの力成分Ｆｚ１を検出するように構成され得る少なくとも１つのＺ方向感知性磁界センサーを備えることができる。長手方向Ｘは、第２部分の長手方向の延在方向によって定義することができる。垂直方向Ｚは、長手方向Ｘに実質的に垂直であり、かつ、少なくとも１つのピンの長手方向延在の横方向Ｙに実質的に垂直であり得る。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１貫通孔及び第３貫通孔は、それらがポジティブフィットした状態で第１ピンを包囲するように構成することができる。ポジティブフィット方式の嵌合により、ピンが、第１及び第３貫通孔によって第１部分及び第２部分に実質的に固く固定されることが可能になる。これは、ピンが第１及び第３貫通孔内でほとんど遊びがなく、第１及び第３貫通孔内で遊びがある構成と比較して、力測定の精度が有利に向上することを意味している。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第２ピンは、ポジティブフィット方式で第２貫通孔に取り囲まれてもよく、第４貫通孔は、第２ピンが内部で１つの追加的な移動自由度を有するように構成されてもよい。追加的な移動自由度により、第２ピンは、追加的な動きの自由度の方向に作用するせん断力に対して鈍感になる。これは、せん断効果が第１ピンに排他的に発生するため、この方向に沿ったせん断力の決定を有利に簡素化できることを意味する。

別の態様によれば、追加的な移動自由度は長手方向Ｘに沿って延在してもよい。追加的な移動自由度が長手方向Ｘに一致するため、この方向に沿ったせん断力の決定を有利に簡素化することができる。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１及び／又は第２ピンは、第１磁気弾性活性領域及び第２磁気弾性活性領域を含むことができる。第１及び第２磁気弾性活性領域は、機械的応力が磁気弾性活性領域に伝わるように、ピンに直接または間接的に取り付けられるか、ピンの一部を形成してもよい。各磁気弾性活性領域は、磁気分極領域を含むことができる。特に、第１磁気弾性活性領域の磁気分極と第２磁気弾性活性領域の磁気分極は、互いに実質的に反対であり得る。磁界センサー手段は、第１磁気弾性活性領域の近くに配置され得る少なくとも１つの第１の方向感知性磁界センサーを備えることができる。磁界センサー手段は、第１磁気弾性活性領域から発せられ得る応力誘発磁束に対応する第１信号を出力するように構成され得る。磁界センサー手段は、第２磁気弾性活性領域の近くに配置され得る少なくとも１つの第２の方向感知性磁界センサーを備え得る。磁界センサー手段は、第２磁気弾性活性領域から発せられ得る応力誘発磁束に対応する第２信号を出力するように構成され得る。このようにして、せん断力は、２つの反対方向において有利に決定され、それにより、せん断力の決定の質が改善される。磁界センサーのこの「逆の」構成により、せん断方向を磁気弾性活性領域によって決定することができる。例えば、第１の方向感知性磁界センサー及び第２の方向感知性磁界センサーから取得される測定データが差分処理される場合には、方向は区別可能であり得る。

信号の差分評価は、有利には信号を２倍にし、これは作用する応力に相関する。第１及び第２磁気弾性活性領域の分極は互いに反対であるため、理論的に可能な外部場が補償され得る。この実施形態によるセンサーアセンブリは、より感度が高く、エラーの影響を受けにくいかもしれない。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１及び／又は第２ピンは、少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサー及び／又は少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサー及び／又は少なくとも１つのＺ方向感知性磁界センサー及び／又は少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーを含むことができる。少なくとも１つのＸ方向感知性磁界センサーは、第１磁気弾性活性領域での第２部分の長手方向Ｘにおける力成分Ｆｘ１を検出するように構成されてもよい。少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーは、第２磁気弾性活性領域での第２部分の長手方向Ｘにおける力成分Ｆｘ２を検出するように構成されてもよい。少なくとも１つのＺ方向感知性磁界センサーは、第１磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける力成分Ｆｚ１を検出するように構成されてもよい。少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーは、第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける力成分Ｆｚ２を検出するように構成されてもよい。有利には、せん断力は、互いに対して垂直に整列された異なる方向で決定され得る。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１ピンは、少なくとも１つのＺ方向感知性磁界センサーと少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーとを備えてもよい。有利には、第１のピンは、Ｚ方向に沿って作用するせん断力にのみ反応するように構成することができる。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１ピンは、少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーと、を備えることができ、センサーアセンブリの第２ピンは、少なくとも１つのＺ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第２のＺ方向磁界センサーとを備えることができる。有利には、第１ピンは、Ｘ方向に沿ったせん断効果のみに反応してせん断力評価を単純化するように構成することができ、垂直Ｚ方向に沿ったせん断力は両方のピンに作用する。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１ピンは、少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーとを備えることができ、センサーアセンブリの第２ピンは、少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサーと、少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーと、を備えることができる。このように、両方のピンは、長手方向Ｘに沿うせん断力だけでなく垂直方向Ｚにも沿ったせん断力にも敏感となる。第１及び第２ピンは、有利には、システムの異なる位置でせん断力の異なる成分を検出することができる。

磁界センサー手段は、ピンに加えられる負荷の第１成分及び第２成分を決定するように構成されてもよい。特に、少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサーと少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーは、センサーの第１のグループを形成し、少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサーと少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーは、センサーの第２のグループを形成することができる。第１のグループのセンサーは、Ｘ軸に沿った方向の荷重成分の決定に適する。第２のグループのセンサーは、Ｚ方向に沿って第１成分に実質的に垂直な荷重成分を検知する。結果として、ピンに加えられる応力又は力の方向および値は、この座標系の上記成分から決定され得る。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第２部分は、長手方向Ｘ及び垂直方向Ｚに延び得る中央壁を備えることができる。第３及び第４貫通孔も中央壁を貫通することができる。有利には、中央壁は、追加の作用点におけるせん断力を第１部分に効果的に影響させることを可能にする。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１及び／又は第２ピンは、所定の方法で第１部分に固定的に取り付けられてもよい。第１及び／又は第２ピンは、有利には、６つの自由度すべてにおいて固定的に取り付けることができる。このように、ピンには第１部分の貫通孔の内側において遊びがないため、せん断力の決定が効果的に可能になる。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１部分は、ヨーク状の形状を有することができる。第１部分のヨーク脚部は、第１及び第２貫通孔を備えることができる。センサーアセンブリの第２部分は、管状の形状を有することができる。第２部分の側壁は、第３及び第４貫通孔を備えることができる。方向感知性磁界センサーは、第１部分及び第２部分によってピンに導入されるせん断力の力成分を検出するように構成されてもよい。有利には、第１部分のヨーク状の形状と第２部分の管状の形状により、センサーアセンブリを２つの物体の細長いジョイント接続に実装することができる一方で、ピンが貫通孔内に配置されて両方の物体を接続する。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１部分は、ヨーク状の形状を有することができる。第１部分のヨーク脚部は、第１及び第２貫通孔を備え得る。中央壁は、第３及び第４貫通孔を備え得る。方向感知性磁界センサーは、第１部分及び第２部分によってピンに導入されるせん断力の力成分を検出するように構成されてもよい。特に、第２部分の側壁は、第３及び第４貫通孔よりも大きい貫通孔を備えることができ、その結果、せん断力は、ヨーク脚部の第１及び第２貫通孔の当接面と中央壁の第３及び第４貫通孔の当接面とによってピンに導入され得る。当接面により、第１部分と第２部分との間の動力の伝達が有利な方法で行われることが可能になる。

別の態様によれば、牽引カップリングは前記センサーアセンブリを備えることができ、第１部分は、車のシャーシに取り付けられるように構成され得るヒッチアセンブリであり、第２部分は、牽引カップリングの連結バーあるいはヒッチバーまたはボールマウントを受け入れるように構成され得る受け入れチューブであり得る。有利には、センサーアセンブリは、陸上を走るオンロード車両又はオフロード車両の一部であり得る自動車の牽引カップリングの力を検出するように構成される。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１部分は、２つのヨーク脚部を有する支持ヨークであってもよい。ヨーク脚部は、互いに対応して整列し第１部分の第１及び第２貫通孔を代表する凹部を備えてもよい。

別の態様によれば、センサーアセンブリの第１部分は、２つまたは４つのヨーク脚部を有する支持ヨークであってもよい。ヨーク脚部は、互いに対応して整列し第１部分の第１及び第２貫通孔を代表する凹部を備えてもよい。

別の態様によれば、センサーアセンブリは、磁界センサー手段と第２部分との間の機械的連結又は接続を不要にする。これにより、この接続の機械的誤差に起因するエラーの原因が排除される。センサーアセンブリは、極端な動作条件下でも信頼できるように動作する。長期間での測定における測定値のずれが減少する。本発明の態様によるセンサーアセンブリは、例えば陸、海、鉄道又は空の輸送車両における油圧ユニットの一部であり得るほぼすべての管状部分に適用または統合され得るという点で汎用性がある。

別の態様によれば、センサーアセンブリによって検出可能な力は、せん断応力に起因するせん断力に限定されず、センサーアセンブリの第１ピン及び／又は第２ピンの磁気弾性活性領域に作用する引張応力又は圧縮応力に起因してもよい。言い換えれば、せん断応力と垂直応力の両方が、磁気弾性活性領域から生じる磁気分極領域の分極の変化を引き起こし得る。この分極は、作用する力を決定するように構成された分極方向感知性の磁界センサーに向けて、応力誘発磁束に対応する信号を出力する磁界センサー手段によって検出可能であってもよい。その結果、磁気弾性活性領域は、すべての応力タイプに敏感になり得る。ピンが単一のタイプの応力のみにさらされる場合には、実施形態は特に適切であり得る。

別の態様によれば、方向感知性磁界センサーは、ホール効果、磁気抵抗、磁気トランジスタ、磁気ダイオード、ＭＡＧＦＥＴフィールドセンサーまたはフラックスゲート磁力計のうちの１つであり得る。これらの態様は、本発明のすべての実施形態に有利に適用される。

別の態様によれば、油圧ピストン、クレーン用途、自動車、およびせん断力を加えることができるボルト及びピンを組み込む他の様々な用途に、本発明の態様によるセンサーアセンブリを装備することができる。従来、ひずみゲージを使用したせん断力センサーは、適用される荷重を測定できるように十分な変形が生じるように意図的に弱くなるように設計されている。しかしながら、センサーアセンブリの磁気弾性活性領域は、弱い場所を有しないボルトを設計することを可能とし、大幅に高い過負荷能力を提供する。磁気弾性活性領域が一体化された荷重ピンは、ピン、ネジ、ボルトなどのせん断力を検出する可能性を提供する。

別の態様によれば、負荷ベクトルの方向を決定する方法が提供される。前記方法内において、本発明の態様によるセンサーアセンブリが準備される。言い換えれば、第１及び第２貫通孔を有する第１部分を備え得るセンサーアセンブリが準備される。センサーアセンブリは、第３及び第４貫通孔を有する第２部分をさらに備え得る。第３及び第４貫通孔は、第１及び第２貫通孔に対応して配置することができる。センサーアセンブリは、第１ピンと第２ピンをさらに備え得る。第１部分を第２部分に結合するように、第１ピンは、第１及び第３貫通孔を貫通するように配置し、第２ピンは、第２及び第４貫通孔を貫通するように配置することができる。第１及び第２のピンのうちの少なくとも１つは、ピンへの機械的応力が磁気弾性活性領域に伝わるように、ピンに直接または間接的に取り付けられる又はピンの一部を形成する、少なくとも１つの磁気弾性活性領域を含むことができる。磁気弾性活性領域は、加えられた応力が増加するにつれて磁気分極領域の分極が次第に大きくなる螺旋状に形成された、少なくとも１つの磁気分極領域を含むことができる。センサーアセンブリは、少なくとも１つの磁気弾性活性領域の近くに配置され得る磁界センサー手段をさらに備えることができる。磁界センサー手段は、磁気分極領域から発せられ得る応力誘発磁束に対応する信号を出力するように構成されてもよい。磁界センサー手段は、少なくとも１つの方向のせん断力を決定するように構成され得る少なくとも１つの方向感知性磁界センサーを備え得る。少なくとも１つの方向感知性磁界センサーは、特に、ピンとの間に所定の固定された空間的協調を有するように配置されてもよく、このピンは少なくとも部分的に中空であってもよい。少なくとも１つの方向感知性磁界センサーは、このピンの内部に配置されてもよい。

さらに、別の態様による方法内で、第１ピン及び第２ピンは負荷にさらされてもよい。少なくとも１つの方向感知性磁界センサーの測定データは、第２部分及び第１部分によって第１及び／又は第２ピン８、９に加えられるせん断応力及び／又は引張応力又は圧縮応力を決定するように処理されてもよい。

特に、力Ｆの方向は、一方では測定データと、方向感知性磁界センサーと第１ピンと第２ピンと荷重点との間の所定の既知の空間的な協調から決定されてもよい。

力Ｆは、第２部分５を介してセンサーアセンブリに加えられる。

本発明の態様による磁気弾性活性領域を含むセンサーアセンブリに関して既に述べた同じまたは類似の利点は、負荷ベクトルの方向を決定する方法と同じ又は類似の方法に適用され、繰り返して説明しない。

本発明のさらなる態様および特徴は、添付の図面を参照した本発明の好ましい実施形態の以下の説明から生じる。
力検出用のセンサーアセンブリを含む牽引カップリングの簡略斜視図である。 牽引カップリングの簡略化された分解図である。 第２部分の簡略化された分解斜視図である。 センサーアセンブリの簡略化された断面図である。 ピンの簡略化された断面図である。 ピンの別の簡略化された断面図である。 力検出のためのセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。 センサーアセンブリの別の簡略化された断面図である。 力検出のためのセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。 簡略化された第１荷重ケースを検出するセンサーアセンブリの簡略化された側面図である。 簡略化された第２荷重ケースを検出するセンサーアセンブリの簡略化された上面図である。 簡略化された第３荷重ケースを検出するセンサーアセンブリの簡略化された上面図である。 荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。 荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚ、横荷重成分Ｆｙ、および縦荷重成分Ｆｘを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。 荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚ、横荷重成分Ｆｙ、および縦荷重成分Ｆｘを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。 荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚ、横荷重成分Ｆｙ、および縦荷重成分Ｆｘを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。 荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚ、横荷重成分Ｆｙ、および縦荷重成分Ｆｘを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。 力を検知するためのセンサーアセンブリを備えた牽引カップリングの簡略化された斜視図である。

図１は、本発明の態様による力検知のためのセンサーアセンブリ１を備えた牽引カップリングの簡略化された斜視図である。図２は、牽引カップリングの簡略化された分解図である。

力検知用のセンサーアセンブリ１は、第１貫通孔３及び第２貫通孔４を有する第１部分２（支持ヨーク）と、第３貫通孔６及び第４貫通孔７を有する第２部分５（受け入れチューブ）とを備えている。第３及び第４貫通孔６、７は、第１及び第２貫通孔３、４に対応して配置される。

第２部分は、長手方向Ｘ、横方向Ｙ及び垂直方向Ｚを有するデカルト座標系を規定する。長手方向Ｘは、第２部分の長手に延びる方向に延びる。横方向Ｙは、長手方向Ｘに垂直な方向で且つ水平面内に延びる。垂直方向Ｚは、長手方向Ｘおよび横方向Ｙに垂直な方向に延びる。

センサーアセンブリ１は、第１ピン８及び第２ピン９をさらに備える。第１ピン８は、第１及び第３貫通孔３、６を貫通するように配置される。第２ピン９は、第２及び第４貫通孔４、７を貫通するように配置される。第１部分２は、第１及び第２ピン８、９を介して第２部分５に結合される。

第１及び第２ピン８、９のうちの少なくとも１つは、ピン８、９の機械的応力が磁気弾性活性領域に伝わるように、ピン８、９に直接または間接的に取り付けられる又はピン８、９の一部を形成する、少なくとも１つの磁気弾性活性領域１０（図４参照）を含む。

磁気弾性活性領域１０は、分極領域の分極が、印加された応力が増加するにつれて次第に大きくなる螺旋形状に形成された、少なくとも１つの磁気的に分極した領域を含む。

少なくとも１つのピン８、９は、磁気分極領域から発せられる応力誘導磁束に対応する信号を出力するための、少なくとも１つの磁気弾性活性領域１０の近くに配置された磁界センサー手段をさらに備える。

磁界センサー手段は、少なくとも１つの方向感知性磁界センサーＬを備える。少なくとも１つの方向感知性磁界センサーは、少なくとも１つの方向におけるせん断力の決定のために構成される。

少なくとも１つの方向感知性磁界センサーＬは、特に、それぞれのピン８、９との間に所定の固定された空間協調を有するように配置される。

ピン８、９は、少なくとも部分的に中空である少なくとも１つの前記方向感知性磁界センサーＬを備える。少なくとも１つの方向感知性磁界センサーＬは、ピン８、９の内部に配置されている。

第１貫通孔３及び第３貫通孔６は、これらがポジティブフィットした状態で第１ピン８を取り囲むように構成されている。言い換えると、第１ピン８は、第１及び第３貫通孔３，６を貫通しており、第１ピン８は、貫通孔の表面に当接することにより、少なくとも２つの回転自由度および少なくとも２つの並進自由度で支持される。

第２ピン９は、ポジティブフィットした状態で第２貫通孔４に取り囲まれている。言い換えると、第２ピン９は第２貫通孔４を貫通しており、第２ピン９は、第２貫通孔４の表面に当接することにより、少なくとも２つの回転自由度及び少なくとも２つの並進自由度で支持されている。

第４貫通孔７は、第２ピン９が第４貫通孔７内で（第３貫通孔６の第１ピン８と比較して）追加の移動自由度を有するように構成される。言い換えると、第２ピン９は、第４貫通孔７を貫通し、第２ピン９は、貫通孔の表面に当接することにより、少なくとも２つの回転自由度及び少なくとも１つの並進自由度で支持される。第４貫通孔７における第２ピン９の並進自由度の数は、第３貫通孔６における第１ピン８の並進自由度の数よりも１つ多い。

追加の自由度は、長手方向Ｘに延びる並進自由度である。

第１部分２は、ヨーク状の形状を有し、第１部分のヨーク脚部１１は、第１貫通孔３及び第２貫通孔４を備える。

第２部分５は、管状形状を有し、第２部分５の側壁及び／又は中央壁は、第３貫通孔６及び第４貫通孔７を備える。

方向感知性磁界センサー（または複数の方向感知性磁界センサー）は、第１部分２と第２部分５とによってピン８，９に生じさせるせん断力の力成分を検出するように構成されている。

第１及び／又は第２ピン８、９は、（６つの自由度すべてにおいて所定の方法で）第１部分２に固定的に取り付けられる。ボルト１２は、ピン８、９を（ピンの取り付けフランジを介して）第１部分２のヨーク脚部１１にねじ込ませる。

第２部分５は、長手方向Ｘおよび垂直方向Ｚに延びる中央壁１３を備え、第３貫通孔６及び第４貫通孔７は、中央壁１３を貫通する。

第１部分２はヨーク状の形状を有し、第１部分２のヨーク脚部１１は第１及び第２貫通孔３、４を備え、中央壁は第３及び第４貫通孔６、７を備える。

方向感知性磁界センサーＬは、第１部分２及び第２部分５によってピン８、９に導入されるせん断力の力成分を検出するように構成される。

第２部分５の側壁１４は、第３及び第４貫通孔６、７よりも大きい貫通孔を側壁に備え、その結果、せん断力は、ヨーク脚部１１の第１及び第２貫通孔３、４の当接面及び中央壁１３の第３及び第４貫通孔６、７の当接面によってピン８、９に導入される。

牽引カップリング１００は、センサーアセンブリ１を備えている。第１部分２は、自動車のシャーシ１０１に取り付けられたヒッチアセンブリである。

第２部分５は、牽引カップリング１００の牽引用バー１０２（ヒッチバー、ボールマウント）を受け入れるように構成された受け入れチューブである。連結バー１０２は、部分的に第２部分５に挿入することができる。ピン１０３は、連結バー１０２を第２部分に固定する。

図３は、第２部分の簡略化された分解図である。第２部分５は、長手方向Ｘに沿って延びる垂直中央壁を備えた管状（押出し）形状である。

中央壁１３は、第３貫通孔６と第４貫通孔７とを備えている。

中央壁１３は、第２部分５における対応するスリットに溶接することができる。これにより、中央壁１４は第２部分５の一部を形成する。

第２部分５は、連結バーのバリア９９をさらに備える。連結バーのバリアは、中央壁１３の当接面によって形成され得る。代替的に、連結バーのバリアは、管状の第２部分の内側に（実質的に半径方向に）延在する当接縁またはボルト／ピンによって形成され得る。連結バーのバリア９９は、連結バーが第１及び第２ピン８、９に接触するのを防止する。

図４は、センサーアセンブリの簡略化された断面図である。第１及び第２ピン８、９は、第１部分２の第１貫通孔３及び第２貫通孔４と、第２部分５の第３貫通孔６及び第４貫通孔７とを貫通する。

第１及び／又は第２ピン８、９は、少なくとも部分的に中空のピンである。中空ピンは、前部カバー１５と後部カバー１７とによって封止される。後部カバー１７は、ケーブルブッシュを備えており、供給および／または信号線１７へのアクセスを可能にしている。

ピン８、９は、複数の方向感知フィールドセンサーＬを含む。プリント回路基板１８は、方向感知フィールドセンサーＬを支持する。

ピン８、９は、（ピン８、９の中空シャフトと比較して）比較的低い透磁率の１つ以上のカラー１９を含むことができる。１つ以上のカラー１９の位置は、第１及び／又は第２部分における貫通孔３、４、６、７の位置に実質的に対応している。

あるいは、１つ以上の貫通孔３、４、６、７は、（ピン８、９の中空シャフトと比較して）比較的低い透磁率のカラー／ブッシュ１９を備えることができる。

第１部分２と第２部分５は、第１部分２と第２部分５の間に隙間を設けるように構成することができる。この隙間は、（ピン８、９の中空シャフトと比較して）低い透磁率の材料を備えることができる。

図５ａ、５ｂは、第１及び／又は第２のピン８、９の簡略化された断面の簡略図である。

第１及び／又は第２ピン８、９は、第１磁気弾性活性領域２１および第２磁気弾性活性領域２２を備える。

第１磁気弾性活性領域２１は、ピン８、９に加えられる機械的（せん断）応力が少なくとも部分的に第１磁気弾性活性領域２１に伝わるように、ピン８、９に直接または間接的に取り付けられるか、ピン８、９の一部を形成する。

第２磁気弾性活性領域２２は、ピン８、９に加えられる機械的（せん断）応力が少なくとも部分的に第２磁気弾性活性領域２２に伝わるように、ピン８、９に直接または間接的に取り付けられるか、ピン８、９の一部を形成する。

各磁気弾性活性領域は、磁気分極領域を含む。

第１磁気弾性活性領域２１の磁気分極と第２磁気弾性活性領域２２の磁気分極は、互いに実質的に反対であり得る。

磁界センサー手段は、第１磁気分極領域２１から発せられる応力誘発磁束に対応する第１信号を出力するための、第１磁気弾性活性領域２１の近くに配置された、少なくとも１つの第１方向感知性磁界センサーＬｘ１、Ｌｚ１を備える。

磁気センサー手段は、第２磁気分極領域２２から発せられる応力誘発磁束に対応する第２信号を出力するための、第２磁気弾性活性領域２２の近くに配置された、少なくとも１つの第２方向感知磁界センサーＬｘ２、Ｌｚ２を備える。

第１及び第２ピン８、９のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのＸ方向感知性磁界センサーＬｘを備え、Ｘ方向感応磁界センサーＬｘは、第２部分５の長手方向である長手方向Ｘの力の成分Ｆｘ１を検出するように構成される。

第１及び第２ピン８、９のうちの少なくとも１つは、第１及び第２ピン８、９のうちの少なくとも１つにおいて長手方向の横方向Ｙ及び長手方向Ｘに実質的に垂直である垂直方向Ｚの力成分Ｆｚ１を検出するように構成された少なくとも１つのＺ方向感知性磁界センサーＬｚを備える。

有利には、第１及び／又は第２ピン８、９は、第１磁気弾性活性領域２１および第２磁気弾性活性領域２２を含み、これら領域は、ピン８、９に作用する機械的応力が磁気弾性活性領域に伝わるように、それぞれのピン８、９に直接または間接的に取り付けられるか、またはその一部を形成する。

各磁気弾性活性領域２１、２２は、磁気分極領域を含む。

第１磁気弾性活性領域２１の磁気分極と第２磁気弾性活性領域２２の磁気分極は、実質的に互いに反対であり得る。

磁界センサー手段は、第１磁気分極領域２１から発せられる応力誘発磁束に対応する第１信号を出力するための、第１磁気弾性活性領域の近くに配置された、少なくとも１つの第１の方向感知性磁界センサーＬ１を備える。

磁気センサー手段は、第２磁気分極領域２２から発せられる応力誘発磁束に対応する第２信号を出力するための、第２磁気弾性活性領域２２の近くに配置された、少なくとも１つの第２の方向感知性磁界センサーＬ２を備える。

第１及び／又は第２ピン８、９は、第１磁気弾性活性領域２１での長手方向Ｘにおける力成分Ｆｘ１を検出するように構成された、少なくとも１つのそれぞれの第１のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌｘ１２を備える。

第１及び／又は第２ピン８、９は、第２磁気弾性活性領域２２での長手方向Ｘにおける力成分Ｆｘ２を検出するように構成された、少なくとも１つのそれぞれの第２のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｘ２２を備える。

第１及び／又は第２ピン８、９は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける力成分Ｆｚ１を検出するように構成された、少なくとも１つのそれぞれの第１のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第１及び／又は第２のピン８、９は、第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける力成分Ｆｚ２を検出するように構成された、少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２を備える。

センサー手段は、第１から第４の検知方向を有する少なくとも４つの磁界センサーＬを備え、検知方向Ｓおよびシャフト軸Ａ（図６および７を比較）は、少なくとも実質的に平行である。第１から第４の磁界センサーは、円周方向に互いの間に実質的に等しい距離を有するピンの円周に沿って配置される。

少なくとも１つの磁気弾性活性領域は、それぞれのピンの円周に沿って突出し、前記領域は、磁気分極領域の磁区磁化が部材の円周方向となるように磁化されている。

図６は、本発明の一実施形態によるセンサーアセンブリ１の簡略断面図である。センサーアセンブリ１は、ピン８、９を介して第２部分５に結合される第１部分２を備える。第１部分２は、左を向く第１せん断力ＦＳ１を受ける。第２部分５は、右向きの第２の反対せん断力ＦＳ２にさらされる。ピン８、９は、第１部分２と第２部分５との間の移行部に配置された磁気弾性活性領域２１を含む。その結果、活性領域２１は、せん断力ＦＳ１、ＦＳ２が増加すると、前記活性領域２１の磁気分極領域から発せられる磁束を次第に大きくさせる螺旋形状のせん断力を受ける。ピン８、９のセンサー手段は、ピン８、９の内周に沿って配置された４つの方向感知性磁界センサーＬｘ１、Ｌｘ２、Ｌｚ１、Ｌｚ２を含む。

方向感知性磁界センサーＬｘ１、Ｌｘ２、Ｌｚ１、Ｌｚ２の構成は、図７に示されるセンサーアセンブリ１の簡略化された断面を参照することにより、より詳細に説明される。断面は、シャフト軸Ａに実質的に垂直になるように配置される。第１方向感知性センサーＬｘ１及び第３方向感知性センサーＬｘ２は、磁界センサーの第１グループを形成する。センサーの第２グループは、第２方向感知性センサーＬｚ１と第４方向感知性センサーＬｚ２とで構成される。第１センサーＬｘ１の検知方向Ｓｘ１は、第３センサーＬｘ２の第３検知方向Ｓｘ２とは１８０°反対である。これは、従来の記号を使用して図に示されている。第１検知方向Ｓｘ１は紙面の外側を向き、第３検知方向Ｓｘ２は紙面奥側を向く。センサーＬｘ１、Ｌｘ２の第１グループと同様に、第２検知方向Ｓｚ１と第４検知方向Ｓｚ２は互いに１８０°反対である。第２及び第４センサーＬｚ１、Ｌｚ２はそれに従って配置される。一般に知られている方向記号を使用して示されるように、第２感知方向Ｓｚ１は紙面外側を向き、第４感知方向Ｓｚ２は紙面奥側に向けられている。

（第２検知方向Ｓｚ１を有する）第２センサーＬｚ１及び（第４検知方向Ｓｚ２を有する）第４センサーＬｚ２は、図７の簡略化された断面に示されている。第１センサーＬｘ１及び第１検知方向Ｓｘ１は、単にセンサーの構成を明確にするために図７の簡略化された断面に追加されている。当然、第１センサーＬｘ１は、図７の断面に示されるように、第２及び第４センサーＳｚ１、Ｓｚ２と共通の平面に配置されていない。

ピン８、９が第１及び第２せん断応力ＦＳ１、ＦＳ２にさらされると、第１センサーグループ（第１及び第２センサーＬｘ１、Ｌｘ２を含む）の信号が分析され、それぞれのせん断応力ＦＳ１、ＦＳ２を誘発する力Ｆの第１成分を決定する。デカルト座標系では、この第１成分は、加えられた力ＦのＸ成分Ｆｘで識別される。第２グループのセンサー（すなわち、第２センサーＬｚ１及び第４センサーＬｚ２）の測定値の評価は、力Ｆの第２成分の値となる。同じ直交座標系内において、この第２力は力ＦのＺ成分すなわち力成分Ｆｚで識別される。

図８は、本発明の別の実施形態による磁気弾性センサーアセンブリ２の断面図である。第１部分２は、力Ｆにさらされる第２部分５を取り囲んでいる。ピン８、９は、シャフト軸Ａに沿って第１及び第２部分２、５と交差する。ピン８、９は、第１磁気弾性活性領域２６１及び第２磁気弾性活性領域２６２を備えている。本発明の他の実施形態と同様に、これらは、機械的応力が活性領域２６１、２６２に伝わるように、ピン８、９に直接または間接的に取り付けられるか、ピン８、９の一部を形成する。活性領域２６１、２６２は、反対方向に磁気分極されている。これは、第１活性領域２６１の第１分極Ｐ６１及び第２活性領域２６２の第２分極Ｐ６２によって示されている。磁気分極Ｐ６１、Ｐ６２は、互いに実質的に１８０°反対である。さらに、それらはシャフト軸Ａに実質的に垂直である。

第１センサーＬ１及び第２センサーＬ２を含む第１磁界センサー対は、ピン８、９の内側に配置され、このセンサー対は第１活性領域２６１と協働する。同様に、第１及び第２センサーＬ１＊、Ｌ２＊を備える第２磁界センサー対は、ピン８、９の内側に配置されて、第２活性領域２６２と相互作用する。第１対のセンサーＬ１、Ｌ２および第２対のセンサーＬ１＊、Ｌ２＊は、それぞれ、第１及びび第２磁気弾性活性領域２６１、２６２の近くに配置される。第１センサー対Ｌ１、Ｌ２は、第１信号Ｓを出力し、第１信号Ｓは、図８の左下において、負荷された力Ｆと共に変化する電圧Ｖとして示されている。信号Ｓは、第１磁気分極領域２６１から発する応力誘発磁束に対応する。

同様に、第２磁気センサー対Ｌ１＊、Ｌ２＊は、第２磁気分極領域２６２から発する応力誘発磁束に対応する第２信号Ｓ＊を出力する。信号Ｓ＊は、やはり負荷されたＦによって変化する電圧Ｖ＊でもある（図８の右下を参照）。しかしながら、第２信号Ｓ＊の勾配は、第１信号Ｓの勾配とは反対向きである。磁気弾性センサーアセンブリの制御ユニット（図示せず）は、ピン８、９において応力を誘発する力Ｆを決定するように構成されている。制御ユニットは、第１対のセンサーＬ１、Ｌ２及び第２対のセンサーＬ１＊、Ｌ２＊の信号Ｓ及びＳ＊の差分評価を実行する。この差分評価は、加えられた応力と相関する信号の感度を有利に２倍にする。第１及び第２磁気活性領域２６１、２６２の分極２６１、２６２が互いに反対であるため、理論的に可能な外部場が補償される。この実施形態による磁気弾性センサーアセンブリは、より感度が高く、エラーの影響を受けにくい。

有利なことに、本発明のすべての実施形態は、別個の反対に分極された活性領域２６１、２６２および２つの対応するセットすなわちセンサーＬ１、Ｌ２及びＬ１＊、Ｌ２＊の対を有する図８のセンサー構成を備えることができる。

さらに、図８の実施形態は、図６および図７の荷重ピンから知られているセンサー構成を備えることができる。言い換えれば、センサー対Ｌ１、Ｌ２及びＬ１＊、Ｌ２＊は、図５に示されているように、４つのセンサー対Ｌｘ１１／Ｌｘ１２、Ｌｘ２１／Ｌｘ２２、Ｌｚ１１／Ｌｚ１２、Ｌｚ２１／Ｌｚ２２を有するセンサー構成に置き換えることができる。本発明のこの特定の実施形態によれば、追加の力ベクトルを決定することができる。

図９は、簡略化された第１荷重を検出する場合のセンサーアセンブリ１の簡略化された側面図である。力Ｆは、垂直方向Ｚに垂直力成分Ｆｚを有する。力Ｆは、第２部分５を介して、より正確には連結バー１０２のボールカップリング１０４を介してセンサーアセンブリに負荷される。

力成分Ｆｚを決定するには、次の方程式を解く必要がある。
（１）Ｆｚ＊ｄ１＝Ｆｚ１＊ｄ２
（２）Ｆｚ＊ｄ３＝Ｆｚ２＊ｄ２
（３）Ｆｚ＝Ｆｚ１＋Ｆｚ２
（４）ｄ１＝Ｆｚ１＊ｄ２／（Ｆｚ１＋Ｆｚ２）
（５）ｄ３＝Ｆｚ２＊ｄ２／（Ｆｚ１＋Ｆｚ２）

Ｆ１は第１ピン８の反力であり、Ｆ２は第２ピン９の反力である。Ｄ２は、第１及び第２ピン８、９（の軸）との間の距離である。Ｄ１は、荷重点（ボールカップリング）と第２ピン（の軸）との間の距離である。Ｄ３は、荷重点と第１ピン（の軸）との間の距離である。

図１０は、簡略化された第２荷重を検出する場合のセンサーアセンブリの簡略化された上面図である。力は、第２部分５を介して、より正確には連結バー１０２のボールカップリング１０４を介して、センサーアセンブリ１に負荷される横方向Ｙにおける横力成分Ｆｙを有する。

第４貫通孔７は、長手方向Ｘにおける自由度を提供している。

横方向の力成分Ｆｙは、第１ピン８の第１磁気弾性活性領域２１において長手方向Ｘに作用する第１反力Ｆｘ２と、第１ピン８の第２磁気弾性活性領域２２において長手方向Ｘに作用する第２反力Ｆｘ１と、を生成する。

力成分Ｆｙを決定するには、次の方程式のセットを解く必要がある。
（６）Ｆｙ＊ｄ３＝Ｆｘ１＊ｄ２
（７）Ｆｙ＊ｄ３＝Ｆｘ２＊ｄ２
（８）Ｆｘ１＝−Ｆｘ２

図１１は、簡略化された第３荷重を検出する場合のセンサーアセンブリの簡略化された上面図である。力は、第２部分５を介して、より正確には連結バー１０２のボールカップリング１０４を介して、センサーアセンブリ１に負荷される長手方向Ｘの長手方向力成分Ｆｘを有する。

第４貫通孔７は、長手方向Ｘにおける自由度を提供する。

長手方向の力成分Ｆｘは、第１ピン８の第１磁気弾性活性領域２１において長手方向Ｘに作用する第１反力Ｆｘ２と、第１ピン８の第２磁気弾性活性領域２２において長手方向Ｘに作用する第２反力Ｆｘ１と、を生成する。

力成分Ｆｘを決定するには、次の方程式を解く必要がある。
（９）Ｆｘ＝Ｆｘ１＋Ｆｘ２

図１２は、荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略断面図である。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１および第２磁気弾性活性領域２２を含む。これらの領域は、第１ピン８に加えられる機械的応力が磁気弾性活性領域２１、２２に伝わるように、第１ピン８に直接または間接的に取り付けられるか、第１ピン８の一部を形成する。

各磁気弾性活性領域２１、２２は、磁気分極領域を含む。

第１磁気弾性活性領域２１の磁気分極と第２磁気弾性活性領域２２の磁気分極は、実質的に互いに反対であり得る。

磁界センサー手段は、第１磁気分極領域２１から発せられる応力誘発磁束に対応する第１信号を出力するための、第１磁気弾性活性領域の近くに配置された少なくとも１つの第１の方向感知性磁界センサーＬｚ１１を備える。

磁気センサー手段は、第２磁気分極領域２２から発せられる応力誘発磁束に対応する第２信号を出力するための、第２磁気弾性活性領域２２の近くに配置された少なくとも１つの第２の方向感知性磁界センサーＬｚ２１をさらに備える。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける力成分Ｆｚ１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第１ピン８は、第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける力成分Ｆｚ２を検出するように構成された第２及び第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２をさらに備える。

第２ピン９は、裸のピンである。すなわち、第２ピンは、磁気弾性的に活性な領域も方向感知性磁界センサーも含まない。

別の言い方をすれば、第１ピン８は、少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１と、少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１とを備える。

第１及び第２ピン８、９は、第１部分２の第１及び第２貫通孔３、４内にしっかりと固定されている。

第３及び第４貫通孔６、７は、第２部分５の当接面と第１及び第２ピン８、９との間に最小の隙間を提供することができる。

図１３は、荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚ、横荷重成分Ｆｙ及び長手方向荷重成分Ｆｘを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１と第２磁気弾性活性領域２２を含む。これらの磁気弾性活性領域は、第１ピン８に作用する機械的応力が磁気弾性活性領域２１，２２に伝わるように、第１ピン８に直接または間接的に取り付けられるか、又は第１ピンの一部を形成する。

各磁気弾性活性領域２１、２２は、磁気分極領域を含む。

第１磁気弾性活性領域２１の磁気分極と第２磁気弾性活性領域２２の磁気分極は、実質的に互いに反対であり得る。

磁界センサー手段は、第１磁気分極領域２１から発せられた応力誘発磁束に対応する第１信号及び第３信号を出力するための、第１磁気弾性活性領域に近接して配置された、少なくとも１つの第１及び第３の方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌｚ１１を備える。

磁気センサー手段は、第２磁気分極領域２２から発せられた応力誘発磁束に対応する第２信号及び第４信号を出力するための、第２磁気弾性活性領域２２の近くに配置された、少なくとも１つの第２及び第４の方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｚ２１をさらに備える。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ１１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第１ピン８は、第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ１２を検出するように構成された第２及び第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２をさらに備える。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ２を検出するように構成された第１及び第３のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌ１２を備える。

第１ピン８は、第２磁気弾性活性領域での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ１を検出するように構成された第２及び第４のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｘ２２をさらに備える。

第２ピン９は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ２１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第２ピン９は、第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ２２を検出するように構成された第２及び第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２をさらに備える。

言い換えると、第１ピン８は、少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１と、少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１と、少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１と、少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１と、を備えている。第２ピン９は、少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１と、少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１と、を備えている。

第１及び第２ピン８、９は、第１部分２の第１及び第２貫通孔３、４内にしっかりと固定されている。

第３及び第４貫通孔６、７は、第２部分５の当接面と第１及び第２ピン８、９との間に最小の隙間を提供することができる。

図１４は、荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚ、横荷重成分Ｆｙおよび長手方向荷重成分Ｆｘを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１及び第２磁気弾性活性領域２２を備え、これらの領域は、第１ピン８に作用する機械的応力が磁気弾性活性領域２１、２２に伝わるように、第１ピン８に直接または間接的に取り付けられるか、または第１ピン８の一部を形成する。

各磁気弾性活性領域２１、２２は、磁気分極領域を含む。

第１磁気弾性活性領域２１の磁気分極と第２磁気弾性活性領域２２の磁気分極は、実質的に互いに反対であり得る。

磁界センサー手段は、第１磁気分極領域２１から発せられた応力誘発磁束に対応する第１信号及び第３信号を出力するための、第１磁気弾性活性領域に近接して配置された、少なくとも１つの第１及び第３の方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌｚ１１を備える。

磁気センサー手段は、第２磁気分極領域２２から発せられた応力誘発磁束に対応する第２信号及び第４信号を出力するための、第２磁気弾性活性領域２２の近くに配置された、少なくとも１つの第２及び第４の方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｚ２１をさらに備える。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ１１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第１ピン８は、第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ１２を検出するように構成された第２及び第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２をさらに備える。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ２を検出するように構成された第１及び第３のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌ１２を備える。

第１ピン８は、第２磁気弾性活性領域での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ１を検出するように構成された第２及び第４のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｘ２２をさらに備える。

第２ピン９は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ２１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第２ピン９は、第２の磁気弾性活性領域２２での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ２２を検出するように構成された第２及び第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２をさらに備える。

第２ピン９は、第１磁気弾性活性領域２１での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ１０を検出するように構成された第１及び第３のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌ１２を備える。

第２ピン９は、第２磁気弾性活性領域２２での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ２０を検出するように構成された第２及び第４のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｘ２２をさらに備える。

したがって、第２ピン９の構成は、第１ピン８の構成と実質的に同様である。

言い換えると、第１ピン８は、少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１と、少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１と、少なくとも１つの第１のＺ方向磁界センサーＬｚ１１と、少なくとも１つの第２のＺ方向磁界センサーＬｚ２１と、を備える。第２ピンは、少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１と、少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１と、少なくとも１つの第１のＺ方向磁界センサーＬｚ１１と、少なくとも１つの第２のＺ方向磁界センサーＬｚ２１と、を備える。

しかしながら、第１及び第２長手方向力成分Ｆｘ１０、Ｆｘ２０は比較的小さく（例えば、第４貫通孔７の当接面と第２ピン９との間の摩擦に起因する）または実質的にゼロである。これは、長手方向Ｘでの追加された並進自由度の直接的な結果であり、この自由度は、第２部分５の第４貫通孔７によって提供される。

第１及びび第２ピン８、９は、第１部分２の第１及び第２貫通孔３、４内にしっかりと固定されている。

第３及び第４貫通孔６、７は、第２部分５と第１及び第２ピン８、９の当接面との間に最小の隙間を提供することができる。

図１５は、荷重Ｆの垂直荷重成分Ｆｚ、横荷重成分Ｆｙ及び長手方向荷重成分Ｆｘを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１及び第２磁気弾性活性領域２２を備え、これらの領域は、第１ピン８に作用する機械的応力が磁気弾性活性領域２１、２２に伝わるように第１ピン８に直接または間接的に取り付けられるか、又は第１ピン８の一部を形成する。

各磁気弾性活性領域２１、２２は、磁気分極領域を含む。

第１磁気弾性活性領域２１の磁気分極と第２磁気弾性活性領域２２の磁気分極は、実質的に互いに反対であり得る。

磁界センサー手段は、第１磁気分極領域２１から発せられた応力誘発磁束に対応する第１信号及び第３信号を出力するための、第１磁気弾性活性領域の近くに配置された、少なくとも１つの第１及び第３の方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌｚ１１を備える。

磁気センサー手段は、第２磁気分極領域２２から発せられた応力誘発磁束に対応する第２信号及び第４信号を出力するための、第２磁気弾性活性領域２２の近くに配置された、少なくとも１つの第２及び第４の方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｚ２１をさらに備える。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ１１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第１ピン８は、第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ１２を検出するように構成された第２及び第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２をさらに備える。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ２を検出するように構成された第１及び第３のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌ１２を備える。

第１ピン８は、第２磁気弾性活性領域での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ１を検出するように構成された第２及び第４のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｘ２２を備える。

第２ピン９は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ２１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第２ピン９は、第２磁気弾性活性領域２２での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ２２を検出するように構成された第２及び第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２を備える。

第２ピン９は、第１磁気弾性活性領域２１での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ２２を検出するように構成された第１及び第３のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌ１２を備える。

第２ピン９は、第２磁気弾性活性領域２２での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ２１を検出するように構成された第２及び第４のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｘ２２をさらに備える。

したがって、第１ピン８の一般的な構成は、図１４に示される第１ピンの構成と実質的に同様である。

第２ピン９の一般的な構成は、第１ピン８の構成と実質的に同様である。

第１及び第２ピン８、９は、第１部分２の第１及び第２貫通孔３、４内にしっかりと固定されている。

第３及び第４貫通孔６、７は、第２部分５の当接面と第１及び第２ピン８、９との間に最小の隙間を提供することができる。オプションとして、第４貫通孔７は、第２ピン９が第３及び第４貫通孔７内にしっかりと固定されるように、最小の隙間を提供できないようにしてもよい。

図１６は、第１荷重ケース、第２荷重ケース及び第３荷重ケースを検出するように構成されたセンサーアセンブリの簡略化された断面図である。

第１ピン８は、第１磁気弾性活性領域２１及び第２磁気弾性活性領域２２を含み、これら領域は、第１ピン８に作用する機械的応力が磁気弾性活性領域２１、２２に伝わるように、第１ピン８に直接または間接的に取り付けられ、または第１ピンの一部を形成する。

各磁気弾性活性領域２１、２２は、磁気分極領域を含む。

第１磁気弾性活性領域２１の磁気分極と第２磁気弾性活性領域２２の磁気分極とは、実質的に互いに反対であり得る。

磁界センサー手段は、第１磁気分極領域２１から発せられる応力誘発磁束に対応する第１信号を出力するための、第１磁気弾性活性領域の近くに配置された、少なくとも１つの第１の方向感知性磁界センサーＬｚ１１を備える。

磁気センサー手段は、第２磁気分極領域２２から発せられる応力誘発磁束に対応する第２信号及び第４信号を出力するための、第２磁気分極活性領域２２の近くに配置された、少なくとも１つの第２の方向感知性磁界センサーＬｚ２１をさらに備える。

第１ピン８は、第１ピン８の第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ１１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第１ピン８は、第１ピン８の第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ１２を検出するように構成された第２及びび第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２をさらに備える。

第１のピン８は、Ｘ方向感知性磁界センサーを備えていない。

したがって、第１ピン８の一般的な構成は、図１２に示す第１ピン８の一般的な構成と実質的に同様である。

第２ピン９は、第１磁気弾性活性領域２１での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ２１を検出するように構成された第１及び第３のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ１１、Ｌｚ１２を備える。

第２ピン９は、第２磁気弾性活性領域２２での垂直方向Ｚにおける垂直力成分Ｆｚ２２を検出するように構成された第２及び第４のＺ方向感知性磁界センサーＬｚ２１、Ｌｚ２２をさらに備える。

第２ピン９は、第１磁気弾性活性領域２１での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ２２を検出するように構成された第１及び第３のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ１１、Ｌ１２を備える。

第２ピン９は、第２磁気弾性活性領域２２での長手方向Ｘにおける長手方向力成分Ｆｘ２１を検出するように構成された第２及び第４のＸ方向感知性磁界センサーＬｘ２１、Ｌｘ２２をさらに備える。

したがって、第２ピン９は、図１５に示される第２ピン９の一般的な構成と実質的に同様の構成を一般的に有する。

第１及び第２ピン８、９は、第１部分２の第１及び第２貫通孔３、４内にしっかりと固定されている。

第３及び第４貫通孔６、７は、第２部分５の当接面と第１及び第２ピン８、９と間に最小の隙間を提供することができる。オプションとして、第４貫通孔７は、第２ピン９が第３及び第４貫通孔７内にしっかりと固定されるように、最小の隙間を提供しないようにすることができる。

図１７は、力Ｆを検知する（構成要素）センサーアセンブリを備える牽引カップリングの簡略斜視図である。力Ｆを検知するためのセンサーアセンブリ１は、第１及び第２貫通孔３、４を有する第１部分２（連結アセンブリ、支持ヨーク）を備える。

センサーアセンブリ１は、第３及びび第４貫通孔６、７を有する第２部分５（トレーラーヒッチ、牽引フック）をさらに備える。第３及び第４貫通孔６、７は、第１及び第２貫通孔３、４に対応して配置される。

センサーアセンブリ１は、第１ピン８及び第２ピン９をさらに備える。第１ピン８は、第１及び第３貫通孔３、６を貫通するように配置される。第２ピン９は、第２及び第４貫通孔４、７を貫通するように配置される。

第１部分２は、第１及び第２ピン８、９を介して第２部分５に結合される。

第１及び第２ピン８、９の少なくとも１つは、ピン８、９の機械的応力が磁気弾性活性領域に伝わるように、ピン８、９に直接または間接的に取り付けられる、またはピン８，９の一部を形成する、少なくとも１つの磁気弾性活性領域１０を含む。

磁気弾性活性領域１０は、作用した応力が増加するにつれて、分極領域の分極が次第に大きくなる螺旋状に形状された、少なくとも１つの磁気分極領域を含む。

少なくとも１つのピン８、９は、磁気分極領域から発せられる応力誘発磁束に対応する信号を出力するための、少なくとも１つの磁気弾性活性領域１０の近くに配置された磁界センサー手段をさらに含む。

磁界センサー手段は、少なくとも１つの方向のせん断力を決定するように構成された少なくとも１つの方向感知性磁界センサーＬを備える。少なくとも１つの方向感知性磁界センサーＬは、ピン８、９との間に所定の固定された空間的な協調を有するように配置される。

少なくとも１つの方向感知性磁界センサーＬを含むピン８、９は、少なくとも部分的に中空である。

少なくとも１つの方向感知性磁界センサーＬは、ピン８、９の内部に配置されている。

第１及び第２ピン８、９は、実質的に垂直方向Ｚに沿って配置されている。ピン８、９は、横方向Ｙに延びている。長手方向は、垂直方向Ｚおよび横方向Ｙに垂直であり、デカルト座標系を規定する。それぞれの負荷成分を決定するために解かなければならない方程式系は、それに応じて変更する必要がある。

（先行する実施形態に関して説明されている）本発明のさらなる特徴および態様は、この実施形態に適用され得る。

センサーアセンブリ１は、牽引カップリング１００の一部である。第１部分２は、自動車のシャーシに取り付けられるように構成されている。第２部分５は、トレーラーに結合するように構成されたボールヘッド１０４が設けられている。

方向感知性のセンサーＬはベクトルセンサーであってもよい。特に、ホール効果、磁気抵抗、磁気トランジスタ、磁気ダイオード、ＭＡＧＦＥＴフィールドセンサー又はフラックスゲート磁力計センサーを適用できる。これは、本発明のすべての実施形態に有利に適用される。

本発明の態様による力感知用のセンサーアセンブリは、有利には、荷重検出牽引用カップリング、農業機器における荷重検出、及び／又は建設機器における荷重検出に適用可能である。

開示された発明の特定の好ましい実施形態が本明細書に具体的に記載されているが、本発明が属する当業者には、本明細書に示され記載された様々な実施形態の変形および修正が本発明の精神および範囲から逸脱することなく付随され得ることが明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲および適用可能な法の規則によって要求される範囲に制限されることが意図されている。

Claims (14)

1. 力検知用のセンサーアセンブリ（１）であって、第１及び第２貫通孔（３，４）を有する第１部分（２）と、第３及び第４貫通孔（６，７）を有する第２部分（５）と、を備え、前記第３及び第４貫通孔（６，７）は、前記第１及び第２貫通孔（３，４）に対応して配置され、前記センサーアセンブリ（１）は、第１ピン（８）と第２ピン（９）とをさらに備え、前記第１部分（２）を前記第２部分（５）に結合するように、前記第１ピン（８）は、前記第１及び第３貫通孔（３，６）を貫通するように配置されているとともに、前記第２ピン（９）は、前記第２及び第４貫通孔（４，７）を貫通するように配置され、前記第１及び第２のピン（８，９）が、前記ピンに作用する機械的応力が磁気弾性活性領域（１０）に伝わるように、前記ピン（８，９）に直接または間接的に取り付けられるか、または、前記ピン（８，９）の一部を形成する少なくとも１つの磁気弾性活性領域を含み、前記磁気弾性活性領域は、作用する応力が増加するにつれて、分極領域の分極が次第に螺旋的に大きくなるように形成された磁気分極領域を含み、前記第１及び第２のピンは、前記磁気分極領域から発せられる応力誘発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つの磁気弾性活性領域（１０）の近くに配置された磁界センサー手段を備え、前記磁界センサー手段は、少なくとも１つの方向感知性磁界センサー（Ｌ）を備え、この磁界センサーは、少なくとも１つの方向のせん断力を決定するように構成され、前記少なくとも１つの方向感知性磁界センサー（Ｌ）は、前記第１部分（２）及び前記第２部分（５）により前記ピン（８，９）に伝わったせん断力の力成分を検出するように構成されており、前記少なくとも１つの方向感知性磁界センサー（Ｌ）は、前記ピン（８，９）との間に所定の固定された空間的な協調を有するように配置され、前記少なくとも１つの方向感知性磁界センサー（Ｌ）を備えた前記ピン（８，９）は、少なくとも部分的に中空であり、前記少なくとも１つの方向感知性磁界センサー（Ｌ）は、前記ピンの内部に配置され、
   前記第１及び第２ピン（８，９）のうちの少なくとも１つは、前記第２部分（５）の長手方向によって規定された長手方向Ｘの力成分Ｆｘ１を検出するように構成された少なくとも１つのＸ方向感知性磁界センサー（Ｌ）及び前記長手方向Ｘに実質的に垂直で前記第１及び第２ピン（８，９）の少なくとも１つにおいて長手方向の横方向Ｙに垂直な垂直方向Ｚの力成分Ｆｚ１を検出するように構成された少なくとも１つのＺ方向感知性磁界センサー（Ｌ）を備えている、力検知用のセンサーアセンブリ（１）。
2. 前記第１貫通孔（３）及び前記第３貫通孔（６）は、それらが前記第１ピン（８）にポジティブフィットした状態で前記第１ピンを囲むように構成される、請求項１に記載のセンサーアセンブリ。
3. 前記第２ピン（９）は、ポジティブフィットした状態で前記第２貫通孔（４）によって取り囲まれ、前記第４貫通孔（７）は、前記第２ピン（９）が前記第４貫通孔（７）の中で１つの追加的な移動の自由度を有するように構成される、請求項１又は２に記載のセンサーアセンブリ。
4. 前記少なくとも１つの追加的な自由度が、前記長手方向Ｘに延びる並進自由度を含む、請求項３に記載のセンサーアセンブリ。
5. 前記第１及び／又は第２ピン（８，９）は、第１磁気弾性活性領域（２１）と第２磁気弾性活性領域（２２）とを含み、これら領域は、機械的応力が磁気弾性活性領域に伝わるように、前記ピン（８，９）に直接または間接的に取り付けられるか、又は、前記ピン（８，９）の一部を形成し、各磁気弾性活性領域は、磁気分極領域を備え、前記第１磁気弾性活性領域の磁気分極と前記第２磁気弾性活性領域の磁気分極は、実質的に互いに反対であり、前記磁界センサー手段は、第１磁気分極領域から発せられる応力誘発磁束に対応する第１信号を出力するための前記第１磁気弾性活性領域（２１）の近くに配置された少なくとも１つの方向感知性磁界センサー（Ｌｘ１，Ｌｚ１）を含み、前記磁界センサー手段は、第２磁気分極領域から発せられる応力誘発磁束に対応する第２信号を出力するための前記第２磁気弾性活性領域（２２）の近くに配置された少なくとも１つの第２の方向感知性磁界センサー（Ｌｘ２，Ｌｚ２）を備える、請求項１乃至４の何れか１項に記載のセンサーアセンブリ。
6. 前記第１及び／又は第２ピン（８，９）は、
   前記第１磁気弾性活性領域での長手方向Ｘにおける力成分Ｆｘ１を検出するように構成された少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサー（Ｌｘ１１，Ｌｘ１２）、及び／又は、
   前記第２磁気弾性活性領域での長手方向Ｘにおける力成分Ｆｘ２を検出するように構成された少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサー（Ｌｘ２１，Ｌｘ２２）、及び／又は、
   前記第１磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける力成分Ｆｚ１を検出する少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサー（Ｌｚ１１，Ｌｚ１２）、及び／又は、
   前記第２磁気弾性活性領域での垂直方向Ｚにおける力成分Ｆｚ２を検出するように構成された少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサー（Ｌｚ２１，Ｌｚ２２）を備える、請求項５に記載のセンサーアセンブリ。
7. 前記第１ピン（８）が、前記少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサー（Ｌｚ１１）と前記少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサー（Ｌｚ２１）とを備える、請求項６に記載のセンサーアセンブリ。
8. 前記第１ピン（８）が、前記少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサー（Ｌｘ１１）と、前記少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサー（Ｌｘ２１）と、を備え、前記第２ピン（９）が、前記少なくとも１つの第１のＺ方向感知性磁界センサー（Ｌｚ１２）と前記少なくとも１つの第２のＺ方向感知性磁界センサー（Ｌｚ２２）と、を備える、請求項７に記載のセンサーアセンブリ。
9. 前記第２ピン（９）が、前記少なくとも１つの第１のＸ方向感知性磁界センサー（Ｌｘ１２）と、前記少なくとも１つの第２のＸ方向感知性磁界センサー（Ｌｘ２２）と、を備える、請求項８に記載のセンサーアセンブリ。
10. 前記第２部分（５）が、前記長手方向Ｘ及び前記垂直方向Ｚに延びる中央壁（１３）を備え、前記第３及び第４貫通孔（６，７）が、前記中央壁（１３）を貫通する、請求項１乃至９の何れか１項に記載のセンサーアセンブリ。
11. 前記第１及び／又は第２ピン（８，９）が、所定の位置で前記第１部分（２）に固定的に取り付けられている、請求項１乃至１０の何れか１項に記載のセンサーアセンブリ。
12. 前記第１部分（２）は、支持ヨークであり、前記支持ヨークは、２つ又は４つのヨーク脚部（１１）を有し、これらのヨーク脚部（１１）は、前記第１及び第２貫通孔（３，４）を備え、前記第２部分（５）が管状の形状を有し、前記第２部分（５）の側壁が前記第３及び第４貫通孔（６，７）を備えている、請求項１乃至１１の何れか１項に記載のセンサーアセンブリ。
13. 前記第１部分（２）は、支持ヨークであり、前記支持ヨークは、２つ又は４つのヨーク脚部（１１）を有し、これらのヨーク脚部（１１）は、前記第１及び第２貫通孔（３，４）を備え、前記中央壁（１３）は、前記第３及び第４貫通孔（６，７）を備え、前記第２部分（５）の側壁（１４）は、前記第３及び第４貫通孔（６，７）よりも大きな貫通孔を含み、前記ヨーク脚部（１１）の前記第１及び第２貫通孔（３，４）の当接面と前記中央壁の前記第３及び第４貫通孔（６，７）の当接面とによってせん断力が前記ピン（８，９）に導入される、請求項１０に記載のセンサーアセンブリ。
14. 請求項１乃至１３の何れか１項に記載のセンサーアセンブリ（１）を備える牽引カップリング（１００）であって、前記第１部分が、車のシャーシ（１０１）に取り付けられるように構成されたヒッチアセンブリであり、前記第２部分（５）が、前記牽引カップリングの牽引バー（１０２）を受け入れるように構成された牽引フックまたは受け入れチューブである、牽引カップリング（１００）。