[发明专利]具有力传感器的机械的部件

说明书

本发明涉及一种用于车辆的机械的部件，其包括具有表面的测量区域和分配给所述测量区域的力传感器，所述力传感器用于检测加载所述部件的力，其中，所述力传感器包括施加到所述测量区域的表面上的由碳纳米管构成的层。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的机械的部件，其包括具有表面的测量区域和分配给测量区域的力传感器，所述力传感器用于检测加载部件的力。本发明还涉及特别的力传感器的应用。

背景技术

在申请人的序号为10 2013 213 672.2的较早申请中公开了具有力传感器的机械的部件，其中，机械的部件在优选的实施方式中被构造为摆动支座并且力传感器被构造为弯曲弹性的变形元件，其在测量区域内与摆动支座形状配合地连接。在此，变形元件用作在被构造为杆形的摆动支座中的机械负荷的放大器，在其中尤其出现拉应力和压应力。由压应力和拉应力产生的摆动支座的压缩和伸展被传递到构造为弧形的变形元件上。由磁性材料制造而成的变形元件的机械变化伴随着磁场的变化，这可测量并且可转换为电信号。变形元件的变形由适合的传感器装置、优选地在执行磁场测量的情况下进行检测。

通过DE 10 2011 117 519 A1已知具有力传感器的挂车挂接装置，其中，力传感器优选地被构造为应变测量器并且设置在挂接钩的表面上。

发明内容

本发明的目的在于，充分利用机械的部件上的力测量的其它潜力。

根据本发明的机械的部件用于车辆，该机械的部件包括具有表面的测量区域和分配给所述测量区域的力传感器，所述力传感器用于检测加载所述部件的力，其中，所述力传感器包括施加到所述测量区域的表面上的由碳纳米管构成的层，下面称为CNT层，其特征在于，所述机械的部件为底盘的摆动支座，所述摆动支座通过球铰链与具有柄的球形销连接并且所述CNT层施加到所述球形销的柄上。

根据本发明，在所述CNT层和所述柄的表面之间布置绝缘层。

根据本发明，所述CNT层形成导电连接并且具有至少一个输入接触部以及至少一个输出接触部。

根据本发明，所述输入接触部和所述输出接触部通过电导体与评估电子装置和电源连接。

根据本发明，所述CNT层为附着在所述柄的表面上的漆层。

根据本发明的第一方面规定，力传感器被构造为施加到测量区域的表面上的、由碳纳米管(CNT)或碳纳米微管构成的层。材料碳纳米管(下面称为CNT)本身已知：其为由碳构成的微观上很小的管形的组织。根据本发明使用的CNT材料是导电的并且此外在机械负荷的情况下、例如由力作用引起的伸展和压缩的情况下其电阻改变。根据本发明，利用该效应，以将CNT材料用作力传感器的感测元件。在此，CNT材料作为层施加到受负荷的部件的表面上。这具有如下优点：感测元件直接位于部件的力流中，即，受负荷的部件的伸展或压缩直接被传递到附着在部件表面上的CNT层上。在此，获得准确的力测量。此外，有利的是，包含在适合的结合剂、优选呈漆的形式的结合剂中的CNT材料可简单地运用到部件上，优选地通过涂覆。

根据一种优选实施方式，在CNT层和部件的表面之间布置绝缘层，其使导电的CNT层相对于导电的部件绝缘。也可以在施加绝缘层之后涂覆CNT层。

只要机械的部件由不能导电的材料制成，优选地由塑料制成，绝缘层就是多余的。

根据另一优选实施方式，导电的CNT层具有至少一个输入接触部和至少一个输出接触部。如已经提及的，通过测量由部件的机械负荷引起的CNT层的电阻变化，进行力测量。在接触部之间，CNT层优选特别地被恒定的电流流经，其中，在电阻变化时产生电压变化，其作为信号可被测量且可被评估。替代地，即使在电流可变、不恒定的情况下也可进行测量。

根据另一优选实施方式，输入接触部和输出接触部通过电导体与评估电子装置和电流源连接。通过评估电子装置，电信号、特别是电压信号转换为代表所测量的部件负荷的信号。