[发明专利]基于磁弹性的传感器组件

说明书

本发明提供了一种用于力感测的传感器组件，该传感器组件包括：具有第一和第二通孔的第一部分；具有第三和第四通孔的第二部分；以及第一销和第二销，其将第一部分联接至第二部分。第一和第二销中的至少一个包括基于磁弹性的传感器，用于输出对应于从销的磁极化区域发出的应力诱导磁通量的信号。基于磁弹性的传感器包括在销的至少部分中空的部分中的至少一个方向敏感磁场传感器，该场传感器构造成确定至少一个方向上的剪切力。本发明进一步提供了一种包括该传感器组件的牵引联接器。本发明进一步提供了一种用于检测载荷的方法。

技术领域

本发明总体涉及包含使用磁场传感器测量载荷的系统和方法。具体而言，本发明涉及一种基于磁弹性的传感器组件，即包括磁弹性作用区域的传感器组件，以及包含该传感器组件的牵引联接器。此外，本发明涉及一种确定载荷矢量的方向的方法。

背景技术

在许多使用情况下，使用应变计来感测载荷。然而，应变计通常需要载荷传导元件的结构弱化。通常，需要在不损害结构稳定性的情况下进行载荷测量。

对于牵引联接器尤其如此。此外，对于智能牵引联接器存在强烈需求，例如，用于提供载荷重量计(测量牵引联接器的舌片载荷)、牵引载荷重量转移警报、不安全拖车载荷分布警报、交通工具限制通知、自动拖车制动控制(闭环)、低/平板拖车轮胎通知和检查拖车制动通知、闭环制动控制、交通工具换档控制、发动机控制和稳定性控制的系统。上述功能需要测量牵引联接器的牵引载荷和/或舌片载荷。

现有技术的用于牵引联接器的载荷测量装置具有显著的缺点，例如测量和控制装置的复杂性、以及传感器组件的成本。

作为广泛使用的应变计的替代方案，开发了利用磁弹性效应的非接触型传感器。这些经常应用于各种机械系统中的旋转轴处的扭矩测量。US 9,347,845公开了这种磁弹性传感器。US 9,347,845通过引用整体并入本文。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的基于磁弹性的传感器组件，以有效地测量具有受机械载荷影响的部分的系统中的应力和应变。本发明还提供了一种确定作用在基于磁弹性的传感器组件上的载荷矢量的方向的方法。

根据一方面，用于力感测的传感器组件可以包括具有第一和第二通孔的第一部分。该传感器组件可以进一步包括具有第三和第四通孔的第二部分。第三和第四通孔可以对应于第一和第二通孔定位。该传感器组件可以进一步包括第一销和第二销。第一销可以布置成使得其延伸穿过第一和第三通孔，并且第二销可以布置成使得其延伸穿过第二和第四通孔，以便将第一部分联接至第二部分。第一和第二销中的至少一个可以包括至少一个磁弹性作用区域，其可以直接或间接地附接至或形成销的一部分，从而将销上的机械应力传递到磁弹性作用区域。磁弹性作用区域可以包括至少一个磁极化区域，使得磁极化区域的极化可以随着所施加应力的增加而变得越来越螺旋形。该传感器组件可以进一步包括磁场传感器器件，其可以布置为接近所述至少一个磁弹性作用区域。磁场传感器器件可以构造成输出对应于可以从磁极化区域发出的应力诱导磁通量的信号。磁场传感器器件可以包括至少一个方向敏感磁场传感器，其可以构造成确定至少一个方向上的剪切力。该至少一个方向敏感磁场传感器可以特别地布置成与销具有预定且固定的空间坐标，其中该销可以是至少部分中空的。该至少一个方向敏感磁场传感器可以布置在该销的内部内。借助于传感器组件，可以有效地测量由机械载荷引起的施加到销的应力。根据本发明各方面的传感器组件克服了现有技术解决方案的缺点。具体而言，该传感器组件不会相对于测量值漂移并且不易出错。

根据另一方面，传感器组件的第一和第二销中的至少一个可以包括：至少一个X方向敏感磁场传感器，其可以构造成检测在纵向方向X上的力分量Fx1；和/或至少一个Z方向敏感磁场传感器，其可以构造成检测在竖直方向Z上的力分量Fz1。纵向方向X可以由第二部分的纵向延伸方向限定。竖直方向Z可以基本上垂直于纵向方向X，并且基本上垂直于至少一个销的纵向延伸的横向方向Y。