力传感器、牵引机构传动装置和机动车的制作方法

本实用新型涉及一种用于测量力的力传感器。此外，本实用新型还涉及一种带有这种力传感器的牵引机构传动装置和一种带有这种牵引机构传动装置的机动车。

背景技术：

从实践中已知力传感器，力传感器用于测量径向力，该径向力作用到轮的轴线上。已知的力传感器一般具有本身集成到轮轴中的或本身形成轮轴的支承销，其中，在支承销上设有应变片或多个应变片。支承销由于作用的径向力或其他力的变形导致在应变片内部的阻力变化，使得由此可以推导出作用在轮轴上的径向力。

已知的力传感器已证明是可靠的，但现已表明，作用到轮轴或力传感器上的力(不是径向力)导致力传感器或应变片的输出信号的变化，这一变化最后歪曲了所述作用的径向力的测量结果。此外，已表明，已知的力传感器具有比较大的结构空间需求。此外，业已表明，力传感器的不同的温度和/或不同的环境温度也导致歪曲应变片的输出信号以及进而歪曲了力传感器的输出信号。

技术实现要素：

因此，本实用新型所要解决的技术问题是，创造一种用于测量径向力的力传感器，借助该力传感器可精确地并且无干扰地测量径向力，该力传感器还具有特别紧凑的结构。此外，本实用新型还要解决的技术问题是，创造一种带有这种有利的力传感器的牵引机构传动装置以及一种带有这种有利的牵引机构传动装置的机动车。

本实用新型的一个实施形式涉及一种用于测量径向力的力传感器。该力传感器具有沿纵轴线延伸的支承销。支承销具有第一轴向区段和间接地或直接地在第一轴向区段之后的第二轴向区段。第一和第二轴向区段优选相互一体式构造。第一轴向区段具有两个相互对置的侧面。在此，优选在径向方向上相互对置的侧面相互平行地定向。在(例如通过材料切削方法可以在必要时圆柱形构造的支承销上产生的)侧面上，分别设有两个应变片。两个应变片在其中一个侧面上，彼此相反地相对于支承销的纵轴线倾斜45°，而两个应变片在对置的另一侧面上同样相对于支承销的纵轴线彼此相反地倾斜45°。而第二轴向区段可施加或施加以径向力。已表明，由于应变片在此方面描述地布置在支承销上而创造一种力传感器，该力传感器可以特别精确地测量通过第二轴向区段作用在力传感器上的径向力，尤其消除不涉及径向力并且作用到力传感器上的力的影响。

在该实用新型的另一个实施形式中，应变片通过惠斯通桥相互电路连接。由此尽量补偿力传感器的温度或环境温度对力传感器的测量结果的尤其是热影响，因此可以实现对径向力特别精确的测量结果。

在实用新型的另一个实施形式中，第一轴向区段(在其上设有应变片)间接地通过第二轴向区段可施加或施加以径向力或由径向力合成的力。业已表明，由此可以改善测量结果。

按实用新型的基于前述的实施形式的另一个实施形式，第一轴向区段仅仅间接地通过第二轴向区段可施加或施加以径向力或由径向力合成的力，以便仍然强化前述的优点。

在实用新型的另一个实施形式中，力传感器具有套筒，支承销伸入套筒内并且通过该套筒给第二轴向区段可施加或施加以径向力。套筒在此能够实现径向力或其他力有针对性的导入支承销，还可以用于保护在第一轴向区段中的应变片。

在实用新型的另一个实施形式中，套筒固定或可拆卸地固定在第二轴向区段上，以实现力通过套筒有针对性的导入支承销的第二轴向区段。在此优选的是，套筒直接地固定或可拆卸地固定在第二轴向区段上。此外，在该实施形式优选的是，套筒固定或可拆卸地固定在第二轴向区段上，但不固定或可拆卸地固定在第一轴向区段上。因此，套筒在第二轴向区段上可拆卸的固定有利于明显简化力传感器的安装和制造以及牵引机构传动装置等的轮在力传感器上的固定。该可拆卸的固定优选是摩擦和/或形状配合式连接的固定。

在实用新型的另一个实施形式中，套筒旋紧到或可旋紧到第二轴向区段上，以便能够实现特别简单的安装和拆卸。

按实用新型的另一个实施形式，套筒具有内螺纹，该内螺纹旋紧到第二轴向区段的外螺纹上。以此确保套筒在第二轴向区段上特别可靠和直接的固定，因此不仅可以将力有针对性地通过套筒导入支承销，而且还简化了安装。

在实用新型的另一个实施形式中，第一轴向区段至少部分地插入套筒。如前面已述，由此可以保护尤其是力传感器的应变片不会受损或污染。

在实用新型的另一个实施形式中，在包围第一轴向区段的套筒区段和第一轴向区段之间构造空腔。该空腔(导致第一轴向区段的径向向外指向的侧面与包围第一轴向区段的套筒区段的径向向内指向的侧面间隔)能够实现第一轴向区段由于作用到支承销上的径向力而产生的更严重的变形，而不会通过套筒限定或限制这种变形，因此可以通过力传感器实现特别强的测量信号。

在实用新型的另一个实施形式中，空腔在包围第一轴向区段的套筒区段和第一轴向区段之间在圆周方向上设计成环绕的或环形的，以便还是加强前述的优点。

实用新型的一个实施形式还涉及牵引机构传动装置。该牵引机构传动装置可以例如是链条传动装置、皮带传动装置或三角皮带传动装置。牵引机构传动装置具有至少一个轮，也就是说例如链轮、皮带轮或三角皮带轮和与轮共同作用的牵引机构，也就是说例如链条、皮带或三角皮带。轮围绕支承销的纵轴线可转动地支承在前述按本实用新型类型的力传感器上和/或在径向方向上支撑在该力传感器上。就这种牵引机构传动装置的优点而言，参照前述力传感器的优点，这些优点以相应的方式适用于牵引机构传动装置，其中，应当注意到，牵引机构传动装置由于力传感器节省空间的结构而具有尤其是较小的结构空间需求，并且可以装入和安装在机动车内部的难以接近的或狭窄的区域内。

为了实现力传感器的前述优点，尤其是在该牵引机构传动装置中以特别可靠的方式实现径向力的精确测量，支承销相对于牵引机构在牵引机构传动装置的内部定向为，使得由牵引机构作用到轮上的合成的径向力在一个平面内延伸，该平面平行于前述的侧面地布置在支承销的第一轴向区段中。

在牵引机构传动装置的另一个实施形式中，轮可转动地支承和/或在径向方向上支撑在力传感器的套筒上。

按牵引机构传动装置的另一个实施形式，轮通过滚动轴承支承和/或在径向方向上支撑在力传感器上。

在牵引机构传动装置的另一个实施形式中，轮至少部分地支承和/或在径向方向上支撑在包围第一轴向区段的套筒区段上。由此实现在力传感器的区域内特别紧凑的结构。若在第一轴向区段和包围第一轴向区段的套筒区段之间存在的前述空腔的情况下还确保了，(即便轮支承和/或支撑在包围第一轴向区段的套筒区段上)径向力还是通过第二轴向区段作用到支承销上。

在牵引机构传动装置的另一个实施形式中，支承销设计成静止的。因此，支承销可以例如静止地固定在牵引机构传动装置的固定部件上或固定在机动车的内部的固定部件上。

在牵引机构传动装置的另一个实施形式中，支承销在一侧形成支承销的自由端地固定或可拆卸地固定。

在牵引机构传动装置的另一个实施形式中，支承销具有固定区段，支承销通过该固定区段在一侧固定或可拆卸地固定，该固定区段设置在第一轴向区段的背离第二轴向区段的侧面。也可以说，第一轴向区段就支承销的纵轴线而言设置在(一端)第二轴向区段和(另一端)同样形成支承销的轴向区段的固定区段之间。

一个实用新型还涉及一种具有按前述类型的牵引机构传动装置的机动车。就机动车的优点而言，应当参照前述牵引机构传动装置的优点，这些优点以相应的方式适用于机动车。

在机动车的一个实施形式中，牵引机构传动装置布置在机动车内部以便获得在(一端)机动车曲轴和(另一端)机动车控制轴或凸轮轴的转动传动连接。

附图说明

下面根据例举的实施形式并且参照附图进一步阐述本实用新型。附图中：

图1是牵引机构传动装置在机动车内部的部分剖切的侧视图和

图2是图1中剖切的牵引机构传动装置的反向的侧视图。

具体实施方式

图1和图2示出在机动车内部的牵引机构传动装置2。牵引机构传动装置2具有牵引机构4和与牵引机构4共同作用的轮6。在所示的实施形式中，牵引机构4例如设计成带子、皮带或三角皮带，而轮6设计成带轮或三角皮带轮。备选地，牵引机构4也可以设计成链条，而轮6设计成链轮。轮6可转动地支承在整个以附图标记8标示的力传感器上，其中，为此目的，滚动轴承10设置在轮6和力传感器8之间。该滚动轴承10可以是例如球轴承。在该附图中，根据相应的箭头还示出轮6和力传感器8的彼此相反的轴向方向12，14、彼此相反的径向方向16，18和彼此相反的圆周方向20，22。

力传感器8具有沿纵轴线24延伸的支承销26和套筒28，支承销26沿轴向12或14伸入套筒中，其中，下面首先应当讨论支承销26的结构。

支承销26具有第一轴向区段30和间接地或直接地沿轴向12在第一轴向区段30之后的第二轴向区段32。此外，支承销26具有固定区段34，该固定区段34设置在第一轴向区段30的背离第二轴向区段32的侧面上，因此沿轴向14间接地或直接地连接到第一轴向区段30上。第一和第二轴向区段30，32相互一体式地构造，而固定区段34可以同样与第一和第二轴向区段30，32一体式构造，但同样可能的是，完全不在制造技术方面优选的是，固定区段34首先独立于另外的轴向区段30，32地构造，以便例如通过熔焊与所述轴向区段30，32邻接地固定所述固定区段34。

支承销26通过固定区段34在一侧固定在固定部件36，例如发动机缸体上。因此，支承销26也设计成静止的。在所示的实施形式中，支承销26在一侧可拆卸地固定在固定部件36上，此处借助螺纹连接装置。因此，在所示的实施形式中，固定区段34设有螺纹38，该螺纹38通过相应的配合螺纹40拧紧在固定部件36上。支承销26在一侧的固定或可拆卸的固定还导致，支承销26固定或可拆卸地固定以便形成在轴向方向12上指向的自由端42。

第一轴向区段30具有两个在径向方向16，18上相互对置的侧面，即，在图1中可见的第一侧面44和在图2中可见的第二侧面46。第二轴向区段32和固定区段34设计成基本上圆柱形，而第一轴向区段30虽然也具有圆柱形的基本形状，但第一和第二侧面44，46分别布置在一个平面内并且相互平行地定向。侧面44，46在此优选借助材料去除或切削的方法，例如铣削而产生。

在两个侧面44，46上分别设有两个应变片。因此，在第一侧面44上设有第一应变片48和第二应变片50，而在对置的第二侧面46上设有第三应变片52和第四应变片54。如根据图中所示的电阻丝可见应变片48，50，52，54可见，第一和第二应变片48，50彼此相对于支承销26的纵轴线24相反地倾斜45°，而第三和第四应变片52，54还相对于支承销26的纵轴线24彼此相反地倾斜45°。此外，应变片48，50，52，54通过所谓的惠斯通桥相互电路连接，以便补偿由温度引起的测量不准确性。

与支承销26独立构造的套筒28可拆卸地固定在支承销26的第二轴向区段32上，其中，套筒28为此目的旋紧到或可旋紧到第二轴向区段32上。因此，套筒28具有内螺纹56，该内螺纹56旋紧到或可旋紧到第二轴向区段32的外螺纹58上。

套筒28这样可拆卸地固定在第二轴向区段32上，使得第一轴向区段30至少部分地插入套筒28。与之相关地也谈到，第一轴向区段30至少部分地与套筒28在径向方向16，18上嵌套地布置。在此，在包围支承销26的第一轴向区段30的套筒28的区段和第一轴向区段30之间形成一个中间空腔60。该空腔60在此在圆周方向20，22上环绕的或封闭环绕地设计，其中，也可以称作环形构造的空腔60。

如上面已述，轮6可转动地支承在且在径向方向16，18上支撑在力传感器8上，其中，轮6因此围绕支承销26的纵轴线24在圆周方向20，22上可转动。更精确的说，轮6借助滚动轴承10可转动地支承在力传感器8的套筒28上并且在径向方向16，18上支撑。如从两个图1和2中可见，轮6在此支承在套筒的包围第二轴向区段32的区段上并且在径向方向16，18上支撑，但此外还至少部分地支承在套筒的包围第一轴向区段30的区段并且在径向方向16，18上支撑。

当牵引机构传动装置2在机动车内部运行时，牵引机构4(根据包绕轮6的角度)或多或少平面地贴靠在轮6或其外圆周上，使得径向力在不同的径向方向18上可以作用到轮6上。支承销26在此这样地在圆周方向20，22上相对牵引机构4定向或布置，使得由牵引机构4作用到轮6上的合成的径向力Frr(亦即“径向合力”)在一个平行于侧面44和46平面的平面内延伸。换言之，合成的径向力Frr和纵轴线24围成一个平面，该平面平行于第一侧面44和第二侧面46并且也优选等距地布置在所述的侧面44，46之间。

从前面的描述中还可见，第二轴向区段32通过套筒28可施加或施加以径向力Fr，该径向力Fr由合成的径向力Frr产生。而第一轴向区段30仅间接地通过第二轴向区段32可施加或施加以径向力Fr或由径向力Fr合成的力，其中，该力的施加在所示的实施形式中并且基于所提供的空腔60仅仅间接地通过第二轴向区段32进行。

在按图1和图2的具体实施形式中还示出滚动轴承10的内圈62，其中，该内圈62也可以是与滚动轴承10的内圈连接的环。与之无关地，内圈62沿轴向14支承在套筒28上，更精确的说支承或可支承在套筒28的径向凸起64上。径向凸起64在此在圆周方向20，22上环绕地设置在套筒28上并且优选与套筒28一体地构造。而在相反的轴向方向12上，内圈62通过固定器件66固定在支承销26上，更精确的说固定在支承销26的第二轴向区段32上，其中，这通过中间夹装间隔垫圈68来实现。

固定器件66优选可拆卸地固定在支承销26上或支承销26的第二轴向区段32上。在此已证实有利的是，固定器件66通过本身已存在的外螺纹58可拆卸地拧紧或可拧紧在第二轴向区段32上，其中，固定器件66特别简单地通过自由端42可以旋紧到支承销26的第二轴向区段32的外螺纹58上。该固定器件66可以例如是螺纹连接螺母等。

虽然与前面不同的描述，但套筒28也可以在根据图1和2的实施形式中不同方式地固定在支承销26或第二轴向区段32上。因此，套筒28例如可以借助过盈配合与第二轴向区段32连接或甚至与第二轴向区段32焊接或用其他方式材料接合式地连接。但以此使生产、制造和安装困难并且拆除仍然只在提高的费用下实现，因此可拆卸的固定，尤其是在图1和2中所示出的、套筒28在支承销26或支承销s26的第二轴向区段32上的螺纹固定是优选的。

虽然在图1和图2中未进一步示出，但所示的牵引机构传动装置2在所示的实施形式中布置在机动车内部以便获得在机动车的(一端)曲轴和(另一端)控制轴或凸轮轴之间的转动传动连接。

因为前面描述了仅一个或多个例举的实施形式，所以要澄清的是，原则上可以实现多种变型方案和变更。此外应当澄清的是，所描述实施形式只是并不限制保护范围、可应用性或构造的举例。而摘要和所描述的实施形式只是对本领域技术人员的一种实践上的引导，基于此，本领域技术人员可以获得至少一个示例性的实施形式。在此，当然对于本领域技术人员来说，可以进行与参照例举的实施形式描述的元件的功能和布置相关的不同改变，只要不偏离本申请专利权利要求及其等效替代方案的保护范围即可。

附图标记列表

2 牵引机构传动装置

4 牵引机构

6 轮

8 力传感器

10 滚动轴承

12 轴向方向

14 轴向方向

16 径向方向

18 径向方向

20 圆周方向

22 圆周方向

24 纵轴线

26 支承销

28 套筒

30 第一轴向区段

32 第二轴向区段

34 固定区段

36 固定部件

38 螺纹

40 配合螺纹

42 自由端

44 第一侧面

46 第二侧面

48 第一应变片

50 第二应变片

52 第三应变片

54 第四应变片

56 内螺纹

58 外螺纹

60 空腔

62 内圈

64 径向凸起

66 固定器件

68 间隔垫圈

Fr 径向力

Frr 合成的径向力