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DE20016329U1 - Bending moment sensor - Google Patents

Bending moment sensor

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DE20016329U1
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resistors
bending
bending moment
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DE20016329U
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Siemens AG
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Mannesmann VDO AG
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Publication date
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Priority to US09/954,730 priority patent/US20020035875A1/en
Priority to KR1020010058054A priority patent/KR20020022621A/en
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)

Description

Mannesmann V D O AG Kruppstraße 105Mannesmann V D O AG Kruppstrasse 105

60388 Frankfurt
VF42RS/RA-tp
60388 Frankfurt
VF42RS/RA-tp

47734773

BeschreibungDescription

BiegemomentsensorBending moment sensor

Die Erfindung betrifft einen Biegemomentsensor, mit einer dehnungsempfindlichen Widerstände aufweisenden Brückenschaltung, wobei die dehnungsempfindlichen Widerstände unmittelbar auf einem Bauteil angeordnet sind, an welchem zwischenträgerfrei direkt Biegekräfte angreifen, wobei bei Biegung des Bauteiles ein der Dehnung der Dickschichtwiderstände entsprechendes elektrisches Signal an der Brückenschaltung abnehmbar ist.The invention relates to a bending moment sensor with a bridge circuit having strain-sensitive resistors, wherein the strain-sensitive resistors are arranged directly on a component on which bending forces act directly without an intermediate carrier, wherein when the component is bent, an electrical signal corresponding to the strain of the thick-film resistors can be taken from the bridge circuit.

An sich bekannte Biegemomentsensoren weisen Brückenschaltungen auf, welche mit Hilfe von dehnungsempfindlichen Dickschichtwiderstände gebildet sind, die unmittelbar auf einem auf Biegung zu belastenden Bauteil angeordnet sind. Die Widerstände der Brückenschaltungen sind außerhalb der Erstreckungsrichtung einer für Biegebelastung neutralen Phase des Bauteiles angeordnet und weisen zu dieser einen vorgegebenen Abstand und einen vorgegebenen Winkel auf.Bending moment sensors known per se have bridge circuits which are formed using strain-sensitive thick-film resistors which are arranged directly on a component to be subjected to bending. The resistors of the bridge circuits are arranged outside the direction of extension of a phase of the component which is neutral for bending loads and are at a predetermined distance and a predetermined angle to this phase.

Beim Anliegen örtlich variierender Biegemomente treten aber bei den Widerständen unterschiedliche Widerstandsänderungen und zusätzlich Torsionseinflüsse auf, die das Meßergebnis verfälschen.However, when locally varying bending moments are applied, different resistance changes and additional torsional influences occur in the resistors, which distort the measurement result.

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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Biegemomentsensor anzugeben, bei welchem bei variierender Biegelast die Erzeugung eines fehlerfreien Brückensignales gewährleistet ist.The invention is therefore based on the object of specifying a bending moment sensor in which the generation of an error-free bridge signal is guaranteed under varying bending load.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die dehnungsempfindlichen Widerstände auf dem Bauteil annähernd kreisähnlich angeordnet sind, wobei die Widerstände jedes Brückenzweiges diagonal zueinander in einer Position angeordnet sind, in welcher die Widerstandsänderung unter Biegelast gleiche Werte annimmt und das an der Brückenschaltung abnehmbare Ausgangssignal nur von der Biegebelastung abhängig ist.According to the invention, the object is achieved in that the strain-sensitive resistors are arranged on the component in an approximately circular manner, the resistors of each bridge branch being arranged diagonally to one another in a position in which the change in resistance under bending load assumes the same values and the output signal that can be taken from the bridge circuit is only dependent on the bending load.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die durch unterschiedliche Dehnungswerte in Bestromungsrichtung der Widerstände hervorgerufenen Signaländerungen nicht in einer Verschaltung kompensiert werden müssen, sondern allein durch die Plazierung der Widerstände korrigiert werden.The invention has the advantage that the signal changes caused by different strain values in the direction of current flow through the resistors do not have to be compensated in a circuit, but are corrected solely by the placement of the resistors.

In einer Weiterbildung sind die dehnungsempfindlichen Widerstände der Brückenzweige außerhalb einer, auf der Oberfläche des Bauteiles verlaufenden Ausnehmung im Randbereich dieser Ausnehmung, diese umfassend, angeordnet.In a further development, the strain-sensitive resistors of the bridge branches are arranged outside a recess running on the surface of the component in the edge region of this recess, encompassing it.

Dies hat den Vorteil, daß das Signalverhalten des Biegemomentsensor auf einfache Weise erhöht werden kann. Aufgrund der Ausnehmung überlagem sich die am Trägerelement angreifenden mechanischen Spannungen, wobei die Dehnung in den Hauptrichtungen (longitudinal, transversal) einen ungleichen Betrag aufweisen, wodurch das abgegriffene Meßsignal an der Brückenschaltung in einfacher Weise erhöht werden kann.This has the advantage that the signal behavior of the bending moment sensor can be increased in a simple manner. Due to the recess, the mechanical stresses acting on the carrier element overlap, with the strain in the main directions (longitudinal, transverse) having an unequal amount, whereby the measured signal tapped at the bridge circuit can be increased in a simple manner.

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Lastinduzierte Änderungen der Widerstandwerte lassen sich in besonders einfacher Weise korrigieren, wenn das Bauteil in seinem Randbereich radiale Einbuchtungen sowie die Ausnehmung radiale Bereiche aufweist, wobei je eine radiale Einbuchtung sowie ein radialer Bereich der Ausnehmung einem Widerstand zugeordnet sind, welcher auf einer Verbindungslinie des ersten Radius der Einbuchtung und eines zweiten Radius der Ausnehmung angeordnet sind.Load-induced changes in the resistance values can be corrected in a particularly simple manner if the component has radial indentations in its edge region and the recess has radial regions, wherein a radial indentation and a radial region of the recess are each assigned to a resistor which is arranged on a connecting line of the first radius of the indentation and a second radius of the recess.

Ist die Ausnehmung kreisförmig ausgebildet, ist jeder Widerstand radial mit annähernd gleichen Winkelabständen um die Ausnehmung angeordnet. Das heißt, die Widerstände befinden sich im gleichen Abstand zur Mitte der Bohrung.If the recess is circular, each resistor is arranged radially around the recess at approximately equal angular distances. This means that the resistors are at the same distance from the center of the hole.

Durch die Ausnehmung wird das Signalverhalten des Sensors ohne komplexe Änderung der Wellengeometrie einfach erhöht. Ein solcher Sensor ist für die Massenproduktion geeignet, da er kosten- und zeitgünstig herstellbar ist.The recess simply increases the signal behavior of the sensor without complex changes to the shaft geometry. Such a sensor is suitable for mass production because it can be manufactured cost-effectively and quickly.

Vorteilhafterweise sind die auf dem Metallbauteil angeordneten Widerstände als Dickschichtwiderstände ausgebildet, wobei die Empfindlichkeit der zur Herstellung der Widerstände verwendeten Widerstandspasten bezüglich einer Längs- und Querdehnung unterschiedlich sind. Auch dadurch wird eine Erhöhung des Signalverhaltens des Sensors erreicht.Advantageously, the resistors arranged on the metal component are designed as thick-film resistors, whereby the sensitivity of the resistor pastes used to produce the resistors differs with respect to longitudinal and transverse expansion. This also improves the signal behavior of the sensor.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Dickschichtwiderstände zur Messung der Biegung in einer Ebene angeordnet. Es ist aber auch möglich, die Dickschichtwiderstände in einer oder mehreren Ebenen anzuordnen. In a further development of the invention, the thick-film resistors for measuring the bending are arranged in one plane. However, it is also possible to arrange the thick-film resistors in one or more planes.

Vorteilhafterweise können auch zwei Brückenschaltungen verwendet werden, wobei die Widerstände der ersten Brückenschaltung in einer Position T1 < r0 und die Widerstände der zweiten Brückenschaltung in einer PositionAdvantageously, two bridge circuits can also be used, with the resistors of the first bridge circuit in a position T 1 < r 0 and the resistors of the second bridge circuit in a position

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r2 > r0 angeordnet sind, wobei die Positionen T1 und r2 betragsmäßig dieselbe Differenz zur Position r0 aufweisen.r 2 > r 0 are arranged, whereby the positions T 1 and r 2 have the same difference in magnitude to the position r 0 .

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows for numerous embodiments. One of these will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

Figur 1: Draufsicht auf ein auf Biegung zu beanspruchendes erfindungsgemäßes BauteilFigure 1: Top view of a component according to the invention to be subjected to bending

Figur 2: Anordnung des dehnungsempfindlichen Widerstandes auf dem Bauteil nach Figur 1Figure 2: Arrangement of the strain-sensitive resistor on the component according to Figure 1

Figur 3: mechanische Belastung des Bauteiles
Figur 4: Spannungsverlauf in der Brückenschaltung
Figure 3: mechanical load on the component
Figure 4: Voltage curve in the bridge circuit

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical features are marked with the same reference symbols.

In Figur 1 ist ein Biegemomentsensor dargestellt. Auf einer auf Biegung zu beanspruchenden Welle 1, welche aus Stahl oder einer Stahllegierung besteht und quaderförmig ausgebildet ist, sind identisch aufgebaute Dickschichtwiderstände R1, R2, R3, R4 angeordnet. Die Widerstände R1, R2, R3, R4 sind Figur 4 entsprechend zu einer Brückenschaltung verknüpft.Figure 1 shows a bending moment sensor. Identically constructed thick-film resistors R1, R2, R3, R4 are arranged on a shaft 1 made of steel or a steel alloy and cuboid-shaped, which is subjected to bending. The resistors R1, R2, R3, R4 are linked to form a bridge circuit as shown in Figure 4.

Die Widerstandsbrücke ist in ihrer gesamten Ausdehnung auf einem Dielektrikum 2 angeordnet, welches direkt ohne einen Zwischenträger auf dem Bauteil 1 aufliegt. Ein Schnitt durch einen dehnungsempfindlichen Widerstand R1 ist in Figur 2 dargestellt.The resistance bridge is arranged over its entire extent on a dielectric 2, which rests directly on the component 1 without an intermediate carrier. A section through a strain-sensitive resistor R1 is shown in Figure 2.

Wie aus Figur 2 hervorgeht, befinden sich auf dem Dielektrikum 2 elektrische Leiterbahnen 5, die durch eine Leiterbahnschicht gebildet sind. Zwischen diesen Leiterbahnen 5 erstreckt sich eine elektrische Widerstandsschicht 9, die den als Dehnungsmeßstreifen ausgebildeten Widerstand R1, R2, R3 oder R4 bildet. Den Abschluß bildet eine Passivierungsschicht 6, die nur den als Kontaktfläche 7 dienenden Teil mindestens einer Leiterbahn 5 unbedeckt läßt und zur elektrischen Kontaktierung des Widerstandes R1 dient.As can be seen from Figure 2, there are electrical conductor tracks 5 on the dielectric 2, which are formed by a conductor track layer. An electrical resistance layer 9 extends between these conductor tracks 5, which forms the resistor R1, R2, R3 or R4 designed as a strain gauge. The end is formed by a passivation layer 6, which leaves only the part of at least one conductor track 5 serving as the contact surface 7 uncovered and serves to electrically contact the resistor R1.

Der beschriebene Dehnungsmeßstreifen wird in Dickschichttechnologie unmittelbar auf dem Träger 1 hergestellt.The strain gauge described is manufactured using thick-film technology directly on the carrier 1.

Um eine innige Verbindung des Dielektrikums 2 mit dem Bauteil 1 herzustellen, wird das Dielektrikum 2 in Drucktechnik mittels einer nicht leitenden Paste auf der Welle 1 aufgetragen. Die Paste enthält dabei eine Glasfritte, die bei geringerer Temperatur schmelzbar ist als das Material der Welle 1. Nach Aufbringen der Paste wird ebenfalls in Siebdrucktechnik eine leitende Schicht aufgebracht, die die Leiterbahn 5 und die Kontaktfläche 7 bildet, auf welcher wiederum die die Widerstände R1, R2, R3. R4 bildende, strukturierte Widerstandsschicht 4 angeordnet ist. Die so vorbereitete Welle 1 wird in einem Hochtemperaturprozess bei einer Temperatur von etwa 750 bis 900 0C wärmebehandelt. Dabei versintert die Glasschicht mit der Oberfläche des Stahls der Welle 1. Bei diesem Aufsintern werden zwischen dem Dielektrikum 2 und der Welle 1 Oxidbrücken gebildet, die eine unlösbare Verbindung zwischen Welle 1 und Dielektrikum 2 gewährleisten, wodurch eine stark innige Verbindung zwischen beiden erreicht wird.In order to create an intimate connection between the dielectric 2 and the component 1, the dielectric 2 is applied to the shaft 1 using a printing technique using a non-conductive paste. The paste contains a glass frit that melts at a lower temperature than the material of the shaft 1. After the paste has been applied, a conductive layer is also applied using screen printing technology, which forms the conductor track 5 and the contact surface 7, on which in turn the structured resistance layer 4 forming the resistors R1, R2, R3, R4 is arranged. The shaft 1 prepared in this way is heat-treated in a high-temperature process at a temperature of approximately 750 to 900 ° C. The glass layer sinters with the surface of the steel of the shaft 1. During this sintering, oxide bridges are formed between the dielectric 2 and the shaft 1, which ensure an inseparable connection between the shaft 1 and the dielectric 2, thereby achieving a very intimate connection between the two.

Wie aus Figur 1 ersichtlich weist die Welle 1 eine rechteckige Oberfläche 8 auf, wobei mittig eine kreisförmige Öffnung 3 ausgebildet ist, welche die Welle 1 vollständig durchsetzt.As can be seen from Figure 1, the shaft 1 has a rectangular surface 8, with a circular opening 3 formed in the center, which completely penetrates the shaft 1.

Der Rand des Bauteiles 1 weist in seiner Längserstreckung beidseitig jeweils zwei halbkreisförmige Randausnehmungen 9, 10 bzw. 11, 12 auf, wobei die Ausnehmungen 10 und 11 sowie 9 und 12 gegenüberliegend angeordnet sind. Die Radien der Randausnehmungen 9, 10, 11, 12 entsprechen annähernd dem Radius der Öffnung 3.The edge of the component 1 has two semicircular edge recesses 9, 10 and 11, 12 on both sides in its longitudinal extension, with the recesses 10 and 11 and 9 and 12 being arranged opposite one another. The radii of the edge recesses 9, 10, 11, 12 correspond approximately to the radius of the opening 3.

Die Dehnungsmeßstreifen R1, R2, R3, R4 sind auf jeweils einer vom Mittelpunkt der Öffnung 3 ausgehenden Linie 13 angeordnet, wobei die Linie 13 die gedachte Verbindung zwischen dem Radius einer Randausnehmung 9, 10, 11, 12 und den Radius der Öffnung 3 darstellt.
Aufgrund der Öffnung 3 und der Randausnehmungen 9, 10, 11, 12 treten auf der Oberfläche der Welle 1 bei Beanspruchung auf Biegung entlang einer gedachten Mittellinie Z zwei Hauptdehnungen mit unterschiedlichem Betrag auf, welche aus Sicht des jeweiligen Dickschichtwiderstandes R1 bis R4 einer longitudinalen Dehnung und einer transversalen Dehnung entsprechen.
The strain gauges R1, R2, R3, R4 are each arranged on a line 13 starting from the center of the opening 3, wherein the line 13 represents the imaginary connection between the radius of an edge recess 9, 10, 11, 12 and the radius of the opening 3.
Due to the opening 3 and the edge recesses 9, 10, 11, 12, two main strains of different magnitude occur on the surface of the shaft 1 when subjected to bending along an imaginary center line Z, which, from the point of view of the respective thick-film resistance R1 to R4, correspond to a longitudinal strain and a transverse strain.

Wie Figur 3 zu entnehmen ist, betrachtet man dabei die Welle 1 als Biegebalken, welche auf einer Seite fest eingespannt ist. Ausgehend davon, bildet dabei die in Figur 3 dargestellte X-Achse eine biegeweiche Achse, während die in Y-Richtung weisende Achse eine biegesteife Achse ist. Die Wellenachse Z entspricht dabei gleichzeitig der hinsichtlich der Biegebelastung neutralen Phase der Welle 1.As can be seen from Figure 3, shaft 1 is considered to be a bending beam that is firmly clamped on one side. Based on this, the X-axis shown in Figure 3 forms a flexible axis, while the axis pointing in the Y direction is a rigid axis. The shaft axis Z also corresponds to the neutral phase of shaft 1 with regard to the bending load.

Gemäß Figur 1 sind die einen Brückenzweig bildenden Widerstände R1 und R2 bzw. R3 und R4 beidseitig zur neutralen Phase angeordnet. Da alle Widerstände R1 bis R4 mit demselben radialen Abstand um die Ausnehmung 3 positioniert sind, weisen sie betragsmäßig alle denselben Abstand zur neutralen Phase auf, unterscheiden sich aber in ihrer Winkelstellung zur neutralen Phase.According to Figure 1, the resistors R1 and R2 or R3 and R4 forming a bridge branch are arranged on both sides of the neutral phase. Since all resistors R1 to R4 are positioned at the same radial distance around the recess 3, they all have the same distance from the neutral phase in terms of magnitude, but differ in their angular position to the neutral phase.

Die Widerstände R1, R2, R3, R4 sind dabei gemäß Figur 4 elektrisch zu einer Brückenschaltung verschaltet.The resistors R1, R2, R3, R4 are electrically connected to form a bridge circuit as shown in Figure 4.

Die Widerstände verhalten sich bei örtlich variierender Biegebelastung unterschiedlich, wobei es eine Position zum Mittelpunkt der Öffnung 3 gibt, bei welchem die Widerstandsänderung in allen Widerständen R1, R2, R3, R4 gleich ist. Dies gilt für jede beliebige Biegelast um die biegesteife Achse.The resistors behave differently under locally varying bending loads, whereby there is a position at the center of the opening 3 at which the change in resistance in all resistors R1, R2, R3, R4 is the same. This applies to any bending load about the rigid axis.

Bei einer allgemeinen Biegebelastung (Moment und Momentengradient) um die biegesteife Achse (Y-Achse) ergibt sich, dass bei der Entfernung r0 der Widerstände R1 und R3 zur Mitte der Öffnung 3 die Widerstandsänderungen AR1 und AR3 gleiche Werte erreichen.For a general bending load (moment and moment gradient) around the rigid axis (Y-axis), it follows that at the distance r 0 of the resistors R1 and R3 to the center of the opening 3, the resistance changes AR 1 and AR 3 reach equal values.

Für die Widerstandsänderungen &Dgr; R2 und &Dgr; R4 gilt:The following applies to the resistance changes Δ R2 and Δ R4:

&Dgr;R2 = - AR3 und AR4 = -AR1 (1)ΔR 2 = - AR 3 and AR 4 = -AR 1 (1)

Bei einer Verschaltung gemäß Figur 4 ergibt sich ein BrückensignalWhen connected as shown in Figure 4, a bridge signal is obtained

U0 = U-(M1 +ARs-AR2 -M4) (2)U 0 = U-(M 1 +ARs-AR 2 -M 4 ) (2)

Für die Position rn erhält manFor the position r n we get

1 = AR3 (3)
Unter Berücksichtigung der Figur 1 ergibt sich damit
AR2 = AR4 (4)
wobei aus der Formel 2 sich ein Brückensignal von
1 = AR3 (3)
Taking into account Figure 1, this results in
AR2 = AR4 (4)
where formula 2 results in a bridge signal of

ergibt.results.

Dabei ist A5 ein konstanter Faktor, der von den genauen Sensorabmaßen, dem Sensormaterial sowie den Widerstandseigenschaften abhängt.A 5 is a constant factor that depends on the exact sensor dimensions, the sensor material and the resistance properties.

MY (zc) ist der Wert des Biegemomentes um die biegesteife Achse (Y-Achse in BiIdI).M Y (z c ) is the value of the bending moment about the rigid axis (Y-axis in Figure).

Diese Schaltung ist zugleich unempfindlich gegen Torsion, da aus Symmetriegründen unter Torsion giltThis circuit is also insensitive to torsion, since for symmetry reasons under torsion

AR1 = AR2 und AR3 = AR4 AR1 = AR2 and AR3 = AR4

wodurch sich in Formel (2) das Brückensignal UQ = 0 ergibt.
Auf Grund dieser Anordnung und Signalauswertung ist in der Position r = r0 dieser Sensor torsions- und querkraftkompensiert für Biegemomente um die biegesteife Achse. Darüber hinaus ist der Sensor unempfindlich auf Biegung um die biegeweiche Achse.
which results in the bridge signal U Q = 0 in formula (2).
Due to this arrangement and signal evaluation, in the position r = r 0 this sensor is torsionally and transversely compensated for bending moments around the rigid axis. In addition, the sensor is insensitive to bending around the flexible axis.

Ein ähnliches Bild ergibt sich bei einer beliebigen örtlich variierenden Biegebelastung um die biegeweiche Achse (X-Achse). Dabei gilt:A similar picture emerges for any locally varying bending load around the flexible axis (X-axis). The following applies:

AR1 = AR4 und AR2 = AR3 AR1 = AR4 and AR2 = AR3

für jede radiale Position r. Somit erhält man auch hier für das Brückensignal ein Uq = 0for each radial position r. This also gives a Uq = 0 for the bridge signal

Auf einen solchen Sensor können mehrere derartige Brückenschaltungen beliebig aneinander gereiht sein. Biegemessungen können dabei auch erfolgen, wenn die Brückenwiderstände in einer oder in mehreren EbenenSeveral such bridge circuits can be arranged in any order on such a sensor. Bending measurements can also be carried out if the bridge resistances are in one or more planes

angeordnet sind. Sie führen zum gleichen torsionskonnpensierten Ergebnis. They lead to the same torsionally compensated result.

Eine zuverlässige Messung kann auch erreicht werden, wenn zwei Brückenschaltungen vorhanden sind, wobei die Widerstände der einen Brücke in Positionen r>r0 und die Widerstände der anderen Brücke in Positionen A reliable measurement can also be achieved if two bridge circuits are present, with the resistances of one bridge in positions r>r 0 and the resistances of the other bridge in positions

r<r 0 angeordnet sind, wodurch die torsions- und querkraftbedingtenbedingten Fehler jeweils unterschiedliche Vorzeichen aufweisen und die Beträge der Fehler gleich groß sind.r<r 0 , whereby the torsional and shear force-related errors each have different signs and the magnitudes of the errors are equal.

Claims (9)

1. Biegemomentsensor, bestehend aus einer dehnungsempfindliche Widerstände aufweisenden Brückenschaltung, wobei die dehnungsempfindlichen Widerstände unmittelbar auf einem metallischen Bauteil angeordnet sind, an welchem zwischenträgerfrei direkt Biegekräfte angreifen, wobei bei Boegung des Bauteils ein der Dehnung der Dickschichtwiderstände entsprechendes elektrisches Signal an der Brückenschaltung abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dehnungsempfindlichen Widerstände (R1, R2, R3, R4) auf dem Bauteil (1) kreisähnlich angeordnet sind, wobei die Widerstände eines Brückenzweiges (R1, R2; R3, R4)) diagonal zueinander jeweils in einer Position (r0) angeordnet ist, in welcher die Widerstandsänderung jedes Widerstandes (R1, R2, R3, R4) unter Biegung gleiche Werte einnimmt, und das an der Brückenschaltung abnehmbare Ausgangssignal (UQ) nur von der Biegebelastung abhängig ist. 1. Bending moment sensor, consisting of a bridge circuit having strain-sensitive resistors, the strain-sensitive resistors being arranged directly on a metallic component on which bending forces act directly without an intermediate carrier, an electrical signal corresponding to the strain of the thick-film resistors being able to be taken from the bridge circuit when the component is bent, characterized in that the strain-sensitive resistors (R1, R2, R3, R4) are arranged on the component ( 1 ) in a circle-like manner, the resistors of a bridge branch (R1, R2; R3, R4)) being arranged diagonally to one another in a position (r 0 ) in which the change in resistance of each resistor (R1, R2, R3, R4) assumes the same values under bending, and the output signal (U Q ) which can be taken from the bridge circuit is only dependent on the bending load. 2. Biegemomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dehnungsempfindlichen Widerstände (R1, R2, R3, R4) der Brückenzweige außerhalb einer, auf der Oberfläche (8) des Bauteiles (1) verlaufenden Ausnehmung (3), diese umfassend, angeordnet sind. 2. Bending moment sensor according to claim 1, characterized in that the strain-sensitive resistors (R1, R2, R3, R4) of the bridge branches are arranged outside a recess ( 3 ) extending on the surface ( 8 ) of the component ( 1 ), enclosing the latter. 3. Biegemomentsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (1) in seinem Randbereich radiale Einbuchtungen (9, 10, 11, 12) sowie die Ausnehmung (3) radiale Bereiche aufweist, wobei je eine radiale Einbuchung (9, 10, 11, 12) sowie ein radialer Bereich der Ausnehmung (3) einem Widerstand (R1, R2, R3, R4) zugeordnet ist, welcher auf einer Verbindunglinie (13) des ersten Radius der Einbuchtung (9, 10, 11, 12) und eines zweiten Radius der Ausnehmung (3) angeordnet ist. 3. Bending moment sensor according to claim 2, characterized in that the component ( 1 ) has radial indentations ( 9 , 10 , 11 , 12 ) in its edge region and the recess ( 3 ) has radial regions, wherein a radial indentation ( 9 , 10 , 11 , 12 ) and a radial region of the recess ( 3 ) are each assigned to a resistor (R1, R2, R3, R4) which is arranged on a connecting line ( 13 ) of the first radius of the indentation ( 9 , 10 , 11 , 12 ) and a second radius of the recess ( 3 ). 4. Biegemomentsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (3) kreisförmig ausgebildet ist, wobei jeder Widerstand (R1, R2, R3, R4) radial mit annähernd gleichen Winkelabständen um die Ausnehmung (3) und in seiner Längserstreckung senkrecht zu der Verbindungslinie (13) angeordnet ist. 4. Bending moment sensor according to claim 3, characterized in that the recess ( 3 ) is circular, each resistor (R1, R2, R3, R4) being arranged radially at approximately equal angular distances around the recess ( 3 ) and in its longitudinal extension perpendicular to the connecting line ( 13 ). 5. Biegemomentsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R1, R2, R3, R4) auf der planen Oberfläche (8) des aus Metall bestehenden und einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Bauteils (1) angeordnet sind. 5. Bending moment sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the resistors (R1, R2, R3, R4) are arranged on the flat surface ( 8 ) of the component ( 1 ) made of metal and having a rectangular cross-section. 6. Biegemomentsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R1, R2, R3, R4) als Dickschichtwiderstände ausgebildet sind, wobei die Empfindlichkeit der zur Herstellung der Widerstände verwendeten Widerstandspaste bezüglich einer Längs- und Querdehnung unterschiedlich ist. 6. Bending moment sensor according to claim 5, characterized in that the resistors (R1, R2, R3, R4) are designed as thick-film resistors, the sensitivity of the resistance paste used to produce the resistors being different with respect to longitudinal and transverse expansion. 7. Biegemomentsensor nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Biegung die Dickschichtwiderstände (R1, R2, R3, R4) in einer Ebene angeordnet sind. 7. Bending moment sensor according to claim 5 or 6, characterized in that for measuring the bending the thick-film resistors (R1, R2, R3, R4) are arranged in one plane. 8. Biegemomentsensor nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass zu Messung der Biegung die Dickschichtwiderstände (R1, R2, R3, R4) in zwei oder mehreren Ebenen angeordnet sind. 8. Bending moment sensor according to claim 5 or 6, characterized in that the thick-film resistors (R1, R2, R3, R4) are arranged in two or more planes to measure the bending. 9. Biegemomentsensor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwei Brückenschaltungen vorhanden sind, wobei die Widerstände der ersten Brückenschaltung in einer Position r1 < r0 und die Widerstände der zweiten Brückenschaltung in einer Position r2 > r0 angeordnet sind, wobei die Positionen r1 und r2 betragsmäßig dieselbe Differenz zur Position r0 aufweisen. 9. Bending moment sensor according to claim 1, characterized in that two bridge circuits are present, wherein the resistors of the first bridge circuit are arranged in a position r 1 < r 0 and the resistors of the second bridge circuit are arranged in a position r 2 > r 0 , wherein the positions r 1 and r 2 have the same difference in magnitude to the position r 0 .
DE20016329U 2000-09-19 2000-09-19 Bending moment sensor Expired - Lifetime DE20016329U1 (en)

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