-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftsensor, mit welchem sich
Zugkräfte
in einem Zugmittel, wie beispielsweise einem Drahtseil eines Bowdenzugs
oder in einem Gestänge
unmittelbar bestimmen lassen.
-
Eine
derartige Kraftmessung kann beispielsweise bei einer elektromechanisch
betätigten
Feststellbremseinrichtung eines Kraftfahrzeugs wünschenswert sein, bei der die
an den Rädern
des Kraftfahrzeugs angeordneten Parkbremsen über Zugmittel, wie beispielsweise
Seile oder Gestänge, von
einem Aktuator betätigt
werden. Da es wünschenswert
ist, dass zumindest die an einer Achse befindlichen Radbremsen gleich
stark angezogen werden, besteht ein Bedarf danach, die Zugkraft
in den zu den Radbremsen führenden
Zugmittel zu bestimmen.
-
Zwar
ist es beispielsweise bekannt, die Zugkräfte in den Zugmitteln indirekt über eine
sensorische Wegmessung unter Verwendung von verhältnismäßig starken Federn zu bestimmen,
welche in zylindrischen Führungen
geführt
werden und welche ihrerseits in Serie mit dem Zugmittel geschaltet
sind, dessen Zugkraft bestimmt werden soll. Derartige indirekte
Zugkraftmessungen unter Verwendung von Federn sind jedoch verhältnismäßig ungenau
und erfordern einen großen
Bauraum, und sie sind daher für
den Einsatz zur Bestimmung von Zugkräften, welche in den Zugmitteln
einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs vorherrschen, ungeeignet.
-
Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Realisierung
anzugeben, mit welcher eine präzise
Erfassung der in den Zugmitteln einer Parkbremse vorherrschenden
Zugkräfte
auf direktem Wege möglich
ist.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einem Kraftsensor
gelöst,
welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Insbesondere erfolgt
die Lösung
der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe dadurch, dass der Kraftsensor
einen Grundkörper
aufweist, welcher in Zugrichtung durch ein erstes Ende und ein zweites
Ende definiert wird. An seinem ersten Ende weist der Grundkörper ein erstes
Widerlager zum Festlegen eines ersten Endes eines ersten Zugmittels
auf. In entsprechender Weise weist der Grundkörper an dem dem ersten Ende
in Kraftflussrichtung gegenüberliegenden
zweiten Ende ein zweites Widerlager zum Festlegen eines Endes eines
zweiten Zugmittels auf. Zwar ist hier der Klarheit halber von einem
ersten Zugmittel und einem zweiten Zugmittel die Rede, jedoch handelt
es sich hierbei letztlich um zwei Längsabschnitte ein und desselben
Zugmittels, in dessen Verlauf der erfindungsgemäße Kraftsensor zu dem Zugmittel
in Serie geschaltet ist. Zur Erfassung der in dem Zugmittel herrschenden
Zugkräfte
ist zumindest im Bereich eines der Widerlager ein elektromechanisch
arbeitender Kraftsensor derart angeordnet, dass eine Zugkraft von
dem Ende des ersten Zugmittels über
den elektromechanisch arbeitenden Kraftsensor auf das erste Widerlagerelement
und von dort über
das zweite Widerlagerelement auf das zweite Zugmittel übertragen
wird.
-
Sofern
hier von einem Zugmittel die Rede ist, so sind hierunter jegliche
geeignete Mittel zu verstehen, welche in der Lage sind, Zugkräfte zu übertragen.
So kann es sich bei einem Zugmittel insbesondere um ein Drahtseil
eines Bowdenzugs oder um ein Gestänge zur Betätigung der Brems hebel einer
Radbremse handeln. Bei dem genannten Grundkörper kann es sich beispielsweise
um einen Hohlkörper handeln,
welcher an seinen zwei in Zugrichtung sich gegenüberliegenden Enden geeignete
Aufnahmen zum Festlegen des ersten bzw. des zweiten Zugmittels aufweist.
Der Hohlraum des Grundkörpers
kann vorzugsweise durch eine im Wesentlichen geschlossene Mantelfläche definiert
werden, wobei die Mantelfläche
die von den Zugmitteln in die Widerlager eingeleiteten Zugkräfte zwischen
den beiden Wänden
des Grundkörpers überträgt.
-
Anstelle
den Hohlraum des Grundkörpers durch
eine im Wesentlichen geschlossene Mantelfläche zu definieren, kann der
Grundkörper
zwischen den beiden Widerlagern, welche den Grundkörper in Zugrichtung
begrenzen, ebenfalls durch einen den Hohlraum des Grundkörpers umgebenden
Gitterkörper
in Form einzelner Zugstreben oder dergleichen gebildet werden. Der
Grundkörper
kann somit beispielsweise durch eine Art Käfig gebildet werden, welcher
an zwei sich gegenüberliegenden
Enden durch jeweils ein Widerlager zum Festlegen eines der Zugmittel
begrenzt wird.
-
Um
die Enden der beiden Zugmittel in bzw. an den Widerlagern der beiden
sich gegenüberliegenden
Enden des Grundkörpers
festlegen zu können,
können
die Zugmittel an ihren Enden mit geeigneten Ankerelementen ausgerüstet sein,
welche kraft- und/oder formschlüssig
auf die Zugmittel an den Enden derselben aufgebracht sind.
-
Um
einen problemlosen Einbau des ersten Zugmittels mit seinem Ende
an dem ersten Widerlager gewährleisten
zu können,
wird das erste Widerlager an dem ersten Ende des Gehäuses durch
einen von dem Gehäuse
lösbaren
Deckel gebildet, welcher mit einer in den Hohlraum des Grundkörpers mündenden
Durchfuhröffnung
für das
erste Zugmittel versehen ist. Durch diese Durchfuhröffnung kann
das erste Zugmittel gesteckt und gegen unerwünschtes Ausrutschen kraft-
und/oder formschlüssig
gesichert werden, so dass eine zuverlässige Krafteinleitung in das
erste Widerlager bzw. den Grundkörper
gewährleistet
werden kann. Um den Widerlagerdeckel lösbar an dem Grundkörper anzubringen,
können
bekannte Techniken wie beispielsweise Crimpen oder Bördeln zum
Einsatz kommen. Alternativ dazu kann der Widerlagerdeckel selbstverständlich auch
beispielsweise über
ein Schraubgewinde an dem Grundkörper
festgeschraubt oder mittels eines Bajonettverschlusses daran angebracht
werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kraftsensors
ist der elektromechanisch arbeitende Kraftmessfühler auf der dem Hohlraum des
Grundkörpers
zugewandten Seite des Deckels derart angeordnet, dass sich das durch
die Durchführöffnung des
Deckels hindurch erstreckende erste Zugmittel bei einer Zugkraftbeaufschlagung mittelbar über den
Kraftmessfühler
an dem Deckel abstützt.
-
Sofern
im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einem Kraftmessfühler die
Rede ist, so ist hierunter nicht etwa das Kraft messende Element selbst
zu verstehen; vielmehr ist das Kraft messende Element seinerseits
in einen beispielsweise lochscheibenförmig bzw. ringförmig ausgeführten Metallkörper eingefasst,
welcher seinerseits in der Mitte eine mit der genannten Durchführöffnung fluchtende Öffnung zum
Hindurchführen
des ersten Zugmittels aufweist. Bei dem als Kraftmessfühler bezeichneten Bauteil
handelt es sich somit um den beispielsweise im Wesentlichen scheibenförmigen Körper, welcher seinerseits
das bzw. die Kraft messenden Elemente aufnimmt.
-
Wie
bereits erwähnt
kann der Kraftmessfühler
beispielsweise eine ringförmige
Gestalt mit einer Öffnung
aufweisen, welche insbesondere kleiner als die Durchführöffnung des
Deckels des Grundkörpers ist.
Im eingebau ten Zustand des Kraftmessfühlers liegt die Öffnung desselben
konzentrisch zur Durchführöffnung des
Deckels, so dass die Berandung der Öffnung des Kraftmessfühlers infolge
ihrer geringeren Größe in den Öffnungsbereich
der Durchführöffnung des
Deckels hineinragt. Auf diese Weise bildet der in die Durchführöffnung des
Deckels hineinragende Teil des Kraftmessfühlers ein unmittelbares Widerlager
für das
erste Ende des ersten Zugmittels, von wo aus die eingeleiteten Zugkräfte auf
den Widerlagerdeckel übertragen
werden.
-
Gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
ist der ringförmige
Kraftmessfühler
kraft- und/oder formschlüssig
zwischen den Deckel und den Grundkörper eingepasst. Auf diese
Weise kann eine einfache und zuverlässige Krafteinleitung in den Kraftmessfühler sowie
eine zuverlässige
Reproduzierbarkeit der Messdaten sichergestellt werden.
-
Bei
dem Kraftmessfühler
bzw. den in den Kraftmessfühler
eingearbeiteten Kraft messenden Elementen kann es sich vorzugsweise
beispielsweise um Piezoelemente wie beispielsweise piezoelektrische
Kristalle oder Keramiken handeln. Davon abgesehen können jedoch
auch beliebige andere Kraft messende Elemente zum Einsatz kommen,
mit denen eine direkte und präzise
Erfassung von Zugkräften
möglich
ist. So können
beispielsweise neben piezoelektrisch Kraft messenden Elementen auch
solche Elemente zum Einsatz kommen, welche auf einem kapazitiven,
resistiven oder piezoresistiven Funktionsprinzip basieren.
-
Wie
bereits zuvor angedeutet, können
die beiden Zugmittel an ihren Enden mit geeigneten Ankerelementen
versehen sein, um die Zugmittelenden kraft- und/oder formschlüssig in
bzw. an den Widerlagern an den beiden Enden des Grundkörpers festlegen
zu können.
Da diese Ankerelemente gegenüber den
Abmessungen der Zugmittel größere Ausmaße aufweisen können, ist
der Grundkörper
zur Aufnahme der beiden Zugmittelenden im Wesentlichen hohl ausgebildet,
wobei der Hohlraum durch die beiden sich gegenüberliegenden Enden in Zugrichtung
begrenzt ist. Zur Festlegung des zweiten Zugmittels in bzw. an dem
zweiten Widerlager an dem dem ersten Ende diametral gegenüberliegenden
zweiten Ende des Grundkörpers
kann das zweite Widerlager im Wesentlichen durch die Berandung einer Öffnung gebildet
werden, welche sich durch das zweite Ende des Grundkörpers hindurch
erstreckt und in den Hohlraum des Grundkörpers mündet. Zwar wäre es selbstverständlich ebenfalls
möglich,
auch das zweite Ende des Grundkörpers
entsprechend dem ersten Ende des Grundkörpers an der gegenüberliegenden Seite
lösbar
in Form eines Deckels auszugestalten, jedoch kann darauf verzichtet
werden, da zum Einbau des erfindungsgemäßen Kraftsensors in das Zugmittel
sowie zum Austausch eines der Zugmittel die lösbare Anbringung des Widerlagerdeckels
am ersten Ende des Grundkörpers
bereits ausreicht. Selbstverständlich
kann jedoch auch das zweite Ende in Form eines Deckels an dem Grundkörper lösbar angebracht
werden, um die Montagemöglichkeiten
weiter zu verbessern.
-
Um
einen besonders einfachen Ein- und Ausbau des zweiten Zugmittels
in bzw. aus dem zweiten Widerlager sicherstellen zu können, kann
die Berandung der Widerlageröffnung
zumindest an einer Stelle derart unterbrochen sein, dass sich das Ende
des zweiten Zugmittels durch die Unterbrechung hindurch in die Widerlageröffnung des
zweiten Widerlagers einführen
lässt.
Mit anderen Worten geht die Widerlageröffnung an der Stelle der Unterbrechung
in eine Art Schlitz über,
durch welchen hindurch sich das zweite Zugmittel in die Widerlageröffnung einführen lässt.
-
Um
jedoch einem unerwünschten
Herausrutschen des zweiten Widerlagerelements durch die Unterbrechung
in der Widerlageröffnung
hindurch entgegenzuwirken, kann sich die Unterbrechung der Berandung
der Widerlageröffnung
in dem zweiten Ende bis in die Mantelfläche fortsetzen, welche den Hohlraum
des Grundkörpers
umfangsseitig definiert. In dieser Mantelfläche mündet die Fortsetzung der Unterbrechung
in eine Einführöffnung,
durch welche hindurch das Ende des zweiten Zugmittels mitsamt seinem
Ankerelement in den Hohlraum des Grundkörpers eingeführt werden
kann.
-
Wie
aus den voranstehenden Ausführungen entnommen
werden kann, wird mit dem erfindungsgemäßen Kraftsensor erstmals eine
Realisierung angegeben, mit welcher sich Zugkräfte in einem Zugmittel direkt
und präzise
messen lassen, wobei infolge der konstruktiven Ausbildung des Grundkörpers des
Kraftsensors ein schneller und problemloser Austausch der Zugmittel
gewährleistet
werden kann.
-
Da
es sich bei dem erfindungsgemäßen Kraftsensor
aufgrund des darin beinhalteten Kraftmessfühlers um eine verhältnismäßig empfindliche Messeinrichtung
handelt, besteht ein Bedarf danach, den Kraftsensor gegenüber äußeren Umgebungsflüssen wie
beispielsweise Salz- oder Säureangriff
zu schützen.
Gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftsensors
wird dementsprechend vorgeschlagen, den Kraftsensor in Richtung
der daran anschließenden
ersten und zweiten Zugmittel verschieblich in einem stationären Schutzgehäuse anzuordnen,
welches den Kraftsensor gegenüber
den genannten Umgebungsflüssen
nach außen
hin abschirmt. Da der Grundkörper
des Kraftsensors gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
eine im Wesentlichen hohlzylindrische Gestalt aufweisen kann, ist
das Schutzgehäuse
als Führungszylinder ausgebildet,
in dem der Grundkörper
quasi als Kolben wie bei einer Kolbenzylindereinheit in Längsrichtung
verschieblich angeordnet ist.
-
Um
die beiden Zugmittel aus dem Schutzgehäuse herausführen zu können, weist der zylindrische
Schutzkörper
kopf- und fußseitige
Abschlusswandungen auf, welche mit entsprechenden Öffnungen
zur Durchführung
des ersten bzw. des zweiten Zugmittels sowie zur Hindurchführung der
Messleitung versehen sind. Auf diese Weise kann der Kraftsensor
durch eine Kraftbeaufschlagung über
das erste bzw. zweite Zugmittel in Längsrichtung des Schutzkörpers verschoben
werden und dabei dauerhaft gegenüber äußeren Umwelteinflüssen geschützt werden.
-
Da
es erforderlich ist, den Kraftsensor zum Austausch des zweiten Zugmittels
zumindest teilweise aus dem Schutzgehäuse herauszuführen, so
dass das zweite Schutzmittel durch die Einführöffnung in der Mantelfläche ausgetauscht
werden kann, wirkt gemäß einer
Weiterbildung des Kraftsensors auf denselben ein Rückstellmittel
wie beispielsweise eine schraubenförmige Druckfeder ein, welche
den Kraftsensor in dem Schutzgehäuse
entgegen einer durch eines der Zugmittel verursachten Auslenkung in
eine Wartungsposition drängt.
In der Wartungsposition ragt der Kraftsensor so weit aus dem Schutzgehäuse heraus,
dass sich die Einführöffnung außerhalb
des Schutzgehäuses
befindet, so dass durch selbige hindurch das zweite Zugmittel ausgetauscht werden
kann. Um dieses Herausführen
des Kraftsensors aus dem Schutzgehäuse zu ermöglichen, ist die Abschlusswandung
des Schutzgehäuses,
welche sich auf der dem zweiten Zugmittel zugewandten Ende des Schutzgehäuses befindet,
lösbar
an dem Schutzgehäuse
angebracht, so dass sie sich zur Einstellung der Wartungsposition
des Kraftsensors von dem Schutzgehäuse entfernen lässt.
-
Im
Folgenden wird der erfindungsgemäße Kraftsensor
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren im Detail erläutert. Hierbei
sei betont, dass die Figuren lediglich exemplarische Ausführungsbeispiele
repräsentieren und
insbesondere nicht als den Schutzbereich einschränkend aufgefasst werden dürfen, wobei:
-
1 eine
perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Kraftsensors im eingebauten
Zustand zeigt;
-
2 eine
Schnittansicht des Kraftsensors gemäß 1 zeigt;
-
3 eine
perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftsensors alleine zeigt;
-
4 eine
perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftsensors beim Einbau
eines Zugmittels zeigt;
-
5 eine
perspektivische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftsensors
zeigt;
-
6 eine
perspektivische Darstellung des Kraftsensors gemäß 5 zeigt;
-
7 eine
perspektivische Darstellung des Kraftsensors gemäß 6 aus einer
anderen Blickrichtung zeigt;
-
8 eine
schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Kraftsensors
gemäß 5 einschließlich einer
Bemaßung
zeigt, aus der die Größenverhältnisse
bei dem Kraftsensor hervorgehen;
-
9 eine
Arbeitsposition des erfindungsgemäßen Kraftsensors in einem Schutzgehäuse zeigt;
-
10 eine
weitere Arbeitsposition zeigt; und
-
11 die
Wartungsposition des erfindungsgemäßen Kraftsensors in dem Schutzgehäuse zeigt.
-
In
allen Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Komponenten
mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
-
Im
Folgenden wird zunächst
ein erstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Kraftsensors
unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert. Wie
der 1 in Verbindung mit der 2 entnommen
werden kann, besteht der erfindungsgemäße Kraftsensor 10 im
Wesentlichen aus einem becherförmigen
Grundkörper 20,
einem lochscheiben- bzw.
ringförmigen
Kraftmessfühler 24 sowie
einem Deckel 22. Der becherförmige Grundkörper 20 umgibt
mit seiner Mantelfläche
einen Hohlraum 34, in welchem die Enden bzw. die Anker 26, 28 eines
ersten Zugmittels 12 und eines zweiten Zugmittels 14 aufgenommen
werden.
-
Wie
die 2 zeigt, ist der becherförmige Grundkörper 20 auf
der dem ersten Zugmittel 12 zugewandten Seite durch den
Deckel 22 verschlossen, welcher beispielsweise über ein
Schraubgewinde 32 mit dem Grundkörper 20 verschraubt
sein kann. An dem dem Deckel 22 gegenüberliegenden Ende, an dem das
zweite Zugmittel 14 in den Grundkörper 20 einbindet,
weist dieser einen Boden 36 auf, welcher einstückig mit
dem Grundkörper 20 verbunden
ist.
-
Wie
wiederum der 2 entnommen werden kann, ist
zwischen den Anker 26 des ersten Zugmittels 12 und
den Deckel 22 der ringförmige
Kraftmessfühler 24 eingepasst,
so dass eine von dem ersten Zugmittel 12 auf den Anker 26 übertragene
Zugkraft zunächst
auf den Kraftmessfühler 24 und
von dort auf den Deckel 22 übertragen wird. Aufgrund der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung
des Deckels 22 mit dem Grundkörper 20 dient der
Deckel 22 somit als Widerlager 16, an welchem
sich das Ankerelement 26 mittelbar über den Kraftmessfühler 24 bei einer
Kraftbeaufschlagung abstützt.
Zur Hindurchführung
des ersten Zugmittels in den Hohlraum 34 des Grundkörpers 20 weist
der Deckel 22 eine im Wesentlichen zentrisch angeordnete
Durchführöffnung 38 auf,
in deren Fortsetzung in Richtung Hohlraum 34 sich eine Öffnung 40 kleineren
Durchmessers in dem Kraftmessfühler 24 anschließt, so dass
die Berandung der Öffnung 40 des
Kraftmessfühlers 24 den Öffnungsbereich
der Durchführöffnung 28 des
Deckels 22 teilweise überdeckt,
wodurch ein unmittelbares Widerlager für den Ankerkopf 26 des
ersten Zugmittels 12 geschaffen wird.
-
Um
einen sicheren Sitz des ersten Ankers 26 in der Öffnung 40 zu
gewährleisten,
kann diese auf der dem Ankerkopf 26 zugewandten Seite durch
eine konische Passung begrenzt sein, in welcher der dazu komplementär ausgebildete
Ankerkopf 26 infolge einer Zugkraftbeaufschlagung sicher
zum Liegen kommt.
-
Zur
Durchführung
des zweiten Zugmittels in den Hohlraum 34 des Grundkörpers 20 weist
auch dieser in seinem Boden 36 eine Öffnung 42 auf, durch
welche hindurch das zweite Zugmittel 14 in den Hohlraum 34 hineinragt.
Dabei kann die Öffnung 42 auf
ihrer dem Hohlraum 34 zugewandten Seite entsprechend der Öffnung 40 eine
konische Passung aufweisen, so dass der komplementär dazu ausgebildete
Ankerkopf 28 sicher darin zum Liegen kommen kann.
-
Um
einen möglichst
leichten Austausch des zweiten Zugmittels 14 sicherzustellen,
geht die Öffnung 42 in
einen Schlitz 46 über,
welcher sich bis in die Mantelfläche
des Grundkörpers 20 erstreckt
und dort in eine vergrößerte Einführöffnung 48 übergeht. Wie
die 4 zeigt, lässt
sich somit das zweite Zugmittel 14 mitsamt seinem Anker 28 durch
diese Einführöffnung 48 im
Wesentlichen senkrecht einführen, so
dass anschließend
das zweite Zugmittel 14 durch den Schlitz 46 hindurch
bis in die Öffnung 42 im
Boden 36 geführt
werden kann.
-
Wird über das
erste Zugmittel 12 eine Zugkraft auf den Kraftsensor 10 aufgebracht,
welche sich über
das zweite Zugmittel 14 in Richtung einer Radbremse fortpflanzt,
so wird die Zugkraft zunächst
von dem ersten Zugmittel 12 in den Anker 26 eingeleitet, welcher
seinerseits eine entsprechende Druckspannung auf den Kraftmessfühler 24 ausübt, da dieser
in Zugrichtung von dem Deckel 22 gehalten wird. Diese Druckspannung
wird von den in dem Kraftmessfühler 24 befindlichen
Kraft messenden Elementen registriert, so dass über eine Messleitung 30 ein
für die Zugkraft
repräsentatives
Messsignal von einer Auswerteeinheit ausgelesen werden kann. Die
auf den Kraftmessfühler 24 aufgebrachten
Druckspannungen werden über
den Deckel 22 in die Mantelfläche des Grundkörpers 20 eingeleitet
und von dort über
das zweite Widerlager 18, welches durch die Öffnung 42 im
Boden 36 des Grundkörpers 20 gebildet
wird, auf das zweite Zugmittel 14 übertragen.
-
Insgesamt
wird hierdurch eine einfache und zuverlässige Anordnung geschaffen,
um einerseits einen Kraftsensor in einem Kraftpfad zwischen zwei Zugmittel
anzuordnen und andererseits ein Auswechseln der Zugmittel zu ermöglichen.
-
Das
genannte erste Zugmittel 12 kann beispielsweise mit einer
Antriebseinrichtung einer Feststellbremseinrichtung eines Kraftfahrzeugs
verbunden sein (z.B. Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe und
Wickelspule), während
das zweite Zugmittel 14 zu einer Radbremse des Fahrzeugs
führt.
In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest das
genannte zweite Zugmittel 14 leicht ausgewechselt werden
kann.
-
Die
in den 5 bis 8 gezeigte zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftsensors
entspricht im Wesentlichen der unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschriebenen
ersten Ausführungsform
und unterscheidet sich gegenüber dieser
im Wesentlichen nur durch die Form des Grundkörpers 20. Generell
besteht jedoch auch bei dieser Ausführungsform der Kraftsensor 10 aus
einem becherförmigen
Grundkörper 20,
welcher auf der dem zweiten Zugmittel 14 zugewandten Seite von
einem mit einer Öffnung 42 durchsetzten
Boden 36 verschlossen ist. Neben dem Grundkörper 20 umfasst
der Sensor 10 im Wesentlichen einen ringförmigen Kraftmessfühler 24 sowie
einen von einer Durchführöffnung 38 durchsetzten
Deckel 36, welcher den Grundkörper 20 auf der dem
Boden 36 gegenüberliegenden
Seite verschließt.
Auch hier wird der Kraftmessfühler 24 wiederum
im Öffnungsbereich
des Grundkörpers 20 durch
den Deckel 22 kraft- und/oder formschlüssig gehalten, um eine zuverlässige Krafteinleitung
in den Kraftmessfühler 24 sicherzustellen.
-
Zur
Hindurchführung
des ersten Zugmittels 14 in den Hohlraum 34 des
Grundkörpers 20 weist auch
hier der Kraftmessfühler 24 eine Öffnung 40 auf,
welche kleiner als die Durchführöffnung 38 des Deckels 22 ist
und konzentrisch zu dieser zum Liegen kommt, so dass die Berandung
der Öffnung 40 des
Kraftmessfühlers 24 in
den Öffnungsbereich
der Durchführöffnung 38 hinein
kragt und somit ein unmittelbares Widerlager für das erste Ende bzw. dessen
Anker 16 darstellt.
-
Wie
besonders deutlich der 5 entnommen werden kann, weisen
die Öffnungen 38 und 40 konische
Passflächen
auf, so dass die dazu komplementär
ausgebildeten Anker 26, 28 sicher und satt darin
bei einer entsprechenden Zugkraftbeaufschlagung gehalten werden.
-
Wie
besonders deutlich der 7 und 8 entnommen
werden kann, geht auch bei dieser zweiten Ausführungsform die bodenseitige Öffnung 40 in einen
Schlitz 46 über,
welcher sich bis in die Mantelfläche
des Grundkörpers 20 hinein
erstreckt, wo der Schlitz 46 in eine Einführöffnung 48 mündet, welche so
groß dimensioniert
ist, dass durch diese der Anker 28 des zweiten Zugmittels 14 bequem
hindurchgeführt
werden kann.
-
Wie
den voranstehenden Ausführungen
zur Erläuterung
der zweiten Ausführungsform
gemäß der 5 bis 8 entnommen
werden kann, entspricht diese zweite Ausführungsform somit bis auf die
Form des Grundkörpers
der ersten Ausführungsform (1 bis 4),
weshalb bezüglich
weiterer Details auf die Ausführungen
zu den 1 bis 4 verwiesen wird.
-
Abweichend
von der ersten Ausführungsform
der 1 bis 4 verjüngt sich jedoch der becherförmige Grundkörper 20 ausgehend
von dem Deckel 22 sowie dem daran in Richtung des zweiten Zugmittels 14 anschließenden Kraftmessfühler 24, so
dass der Hohlraum 34 des Grundkörpers 20 kleiner dimensioniert
werden kann, was im Umkehrschluss selbstverständlich eine kleinere Dimensionierung
der Mantelfläche
um den Hohlraum 34 zur Folge hat. Da es jedoch gerade im
Kraftfahrzeugbereich, wo derartige Kraftsensoren primär zum Einsatz kommen,
darauf ankommt, möglichst
Platz sparende Konstruktionen zu wählen, da der zur Verfügung stehende
Raum in aller Regel begrenzt ist, ist es von Vorteil, den Grundkörper 20 in
Längsrichtung
mit dem hier gewählten
Rücksprung
zu versehen, um dem begrenzten Platzangebot im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik
gerecht werden zu können.
-
Die 9 bis 11 zeigen
den Kraftsensor 10 der 1 und 4,
wobei dieser in einem ortsfesten hohlzylindrischen Schutzgehäuse 50 eingebaut
ist. Das Gehäuse 50 stellt
für den
Grundkörper 20 des
Kraftsensors 10 quasi einen Zylinder wie bei einer Kolbenzylindereinheit
dar, wobei sich der Grundkörper 20 quasi
als Kolben in Längsrichtung des
Schutzgehäuses 50 verschieben
lässt.
Auf der dem ersten Zugmittel 12 zugewandten Seite ist das Schutzgehäuse 50 durch
eine Abschlusswandung verschlossen, wobei jedoch entsprechende Öffnungen
zur Durchführung
der Messleitung 30 sowie des ersten Zugmittels 12 vorgesehen
sind. An dieser Abschlusswandung stützt sich eine Druckfeder 52 ab, welche
den Grundkörper 20 entgegen
der von einem Aktuator auf das erste Zugmittel 12 aufgebrachten Zugkraft
in den Darstellungen der 9 bis 11 auf
die rechte Seite drängt.
-
Diese
Druckfeder 52 ist für
den Fall vorgesehen, dass beispielsweise das zweite Zugmittel 14 infolge
eines Defekts ausgetauscht werden soll. Da in diesem Falle sich
der Grundkörper 20 möglicherweise
nicht mehr mittels des zweiten Zugmittels aus dem Schutzgehäuse 50 herausziehen
lässt,
sorgt die Druckfeder 52 für eine entsprechende Hubbewegung des
Grundkörpers 20 aus
dem Schutzgehäuse 50 heraus.
Dies setzt jedoch selbstverständlich
voraus, dass die sich auf der rechten Seite des Schutzgehäuses 50 befindliche
lösbare
Abschlusswandung 54 entfernt wurde. Außerdem ist es erforderlich,
dass das erste Zugmittel 12 für eine solche Hubbewegung des
Grundkörpers 20 freigegeben
wird. Das erste Zugmittel 12 muss also durch entsprechende
Ansteuerung der zugeordneten Antriebseinrichtung (z.B. Elektromotor)
gezielt in eine Wartungsposition verfahren werden. Hierdurch kann
der Grundkörper 20 des
Sensors 10, wie in der 11 dargestellt,
zumindest so weit aus dem Schutzgehäuse 50 herausragen,
dass sich die Einführöffnung 48 außerhalb
des Schutzgehäuses 50 befindet.
In dieser Stellung, welche die Wartungsposition des Grundkörpers 20 darstellt,
kann somit das defekte zweite Zugmittel 14 über den
Schlitz 46 bis in die Einführöffnung 48 geschwenkt
werden, wie dies 11 zeigt, so dass das defekte
zweite Zugmittel 14 entfernt und ein neues Zugmittel eingesetzt
werden kann. Anschließend kann über die
genannte Antriebseinrichtung wieder eine Zugkraft auf das erste
Zugmittel 12 ausgeübt werden,
um den Kraftsensor 10 zurück in die Arbeitspositionen
der 9 und 10 zu überführen.
-
Durch
die Einhausung des Kraftsensors 10 in dem Schutzgehäuse 50 ist
dieser somit gegenüber mechanischen
und Witterungseinflüssen
geschützt, was
zum einen die Lebensdauer des Kraftsensors 10 erhöht und zum
anderen einer unerwünschten
Verfälschung
der Messergebnisse vorbeugt. Durch die erläuterte Notwendigkeit, für einen
Austausch des zweiten Zugmittels 14 das erste Zugmittel 12 gezielt in
eine Wartungsposition zu verfahren, kann ein unbefugter Austausch
verhindert werden, beispielsweise indem die erforderliche Ansteuerung
der Antriebseinrichtung nur bei Kenntnis eines bestimmten Codes
möglich
ist.
-
- 10
- Kraftsensor
- 12
- erstes
Zugmittel
- 14
- zweites
Zugmittel
- 16
- erstes
Widerlager
- 18
- zweites
Widerlager
- 20
- Grundkörper
- 22
- Deckel
- 24
- Kraftmessfühler
- 26
- Anker
- 28
- Anker
- 30
- Messleitung
- 32
- Gewinde
- 34
- Hohlraum
- 36
- Boden
- 38
- Durchfuhröffnung in 22
- 40
- Öffnung in 24
- 42
- Öffnung in 36
- 46
- Schlitz
- 48
- Einführöffnung
- 50
- Schutzgehäuse
- 52
- Druckfeder
- 54
- Abschlusswandung