本发明涉及一种载荷测量装置，其包括配置成在待测量的载荷下变形的可变形部件(10)和附接到所述可变形部件(10)的第一部分的传感器组件(12)，本发明还涉及一种使用这种传感器组件(12)来确定载荷的方法。提出了传感器组件(12)包括至少一个加速度传感器(14)，其配置为检测所述第一部分的取向相对于重力方向(G)的变化，并且所述可变形部件(10)形成为密封件(10)，其配置成与部件(20)滑动接触，所述部件(20)配置成相对于密封件(10)旋转。
1.一种载荷测量装置，包括配置成在待测量的载荷(L)下变形的可变形部件(10)和附接到所述可变形部件(10)的第一部分的传感器组件(12)，其中，所述传感器组件(12)包括至少一个加速度传感器(14)，其配置成检测所述第一部分的取向相对于重力方向(G)的变化，其特征在于，
所述可变形部件(10)形成为密封件(10)，其配置成与部件(20)滑动接触，所述部件(20)配置成相对于该密封件(10)旋转。
2.根据权利要求1所述的载荷测量装置，其特征在于，
所述密封件(10)具有的轮廓带有将由金属凸缘支撑的密封件的固定部分(10a)与密封件(10)的接触部分(10b)连接的倾斜部分(10c)。
3.根据权利要求1或2所述的载荷测量装置，其特征在于，
配置成相对于密封件(10)旋转的所述部件(20)是轴承的内圈(20)。
4.根据权利要求1或2所述的载荷测量装置，其特征在于，
配置成相对于密封件(10)旋转的所述部件(20)是旋转轴。
5.根据前述权利要求中任一项所述的载荷测量装置，其特征在于，
所述加速度传感器(14)形成为基于半导体的3轴加速度传感器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的载荷测量装置，其特征在于，
传感器组件(12)包括附接到所述部件的不同部分的至少两个加速度传感器(14)。
7.根据权利要求6所述的载荷测量装置，其特征在于，
所述可变形部件(10)是扭矩杆，其中，两个加速度传感器(14)附接到扭矩杆的相对端。
8.根据前述权利要求中任一项所述的载荷测量装置，其特征在于，
还包括数据处理装置(16)，其配置为基于从所述传感器组件(12)获得的信号来计算作用在所述可变形部件(10)上的载荷。
9.一种用于确定作用在可变形部件(10)上的载荷的方法，其中，使用加速度传感器(14)的信号来确定所述载荷，其中所述加速度传感器(14)附接到所述部件的第一部分，以便检测所述第一部分的取向相对于重力方向(G)的变化，其特征在于，所述可变形部件(10)形成为密封件(10)，其配置成与部件(20)滑动接触，所述部件(20)配置成相对于密封件(10)旋转。
载荷测量装置及确定载荷的方法
背景技术
[0001] 已知的是使用附接到可变形部件的第一部分的压电传感器来测量作用在该部件上的载荷。部件的变形引起压电元件中的应力，并且该应力导致可检测的电压。应力传递需要压电传感器的至少两个连接点，并且不可避免的机械接触易受损坏，并且可能影响测量结果。
[0002] 高度小型化的3D加速度传感器在电信领域是已知的。最先进的3D加速度传感器可能具有0.1度或更低的角度分辨率。
[0003] US2012/0210791A1公开了一种具有分别附接到扭矩杆端部的加速度传感器的扭矩测量装置。在US2013/030842A2中公开了另一个使用加速度传感器的扭矩测量装置。
发明内容
[0004] 本发明寻求提供一种替代的载荷测量装置，其仅需要接触到可变形部件的一个点。
[0005] 本发明涉及一种载荷测量装置，其包括配置成在待测量的载荷下变形的可变形部件和附接到所述可变形部件的第一部分的传感器组件。
[0006] 提出传感器组件包括至少一个加速度传感器，其配置成检测所述第一部分的取向相对于重力方向的变化。可变形部件是与配置成相对于密封件旋转的部件滑动接触的密封件。
[0007] 在本发明的优选实施例中，所述加速度传感器形成为基于半导体的3轴加速度传感器。
[0008] 在包括可变形部件的装置可以整体上相对于重力方向改变其取向的应用中，可能需要校准传感器信号。在这种情况下，传感器组件优选地包括附接到所述部件的不同部分的至少两个加速度传感器。配置为评估传感器信号并且基于其计算载荷的数据处理装置可以确定加速度传感器的取向之间的差异，以便折扣可变形部件的旋转或位移。
[0009] 根据本发明，可变形部件形成为轴承密封件。已经证明，特别是在大尺寸轴承的情况下，密封唇的某些部分的取向可以响应于以足以被检测的量作用在轴承上的径向或轴向载荷而改变。
[0010] 在本发明的优选实施例中，载荷测量装置包括数据处理装置，其配置为基于从传感器组件获得的信号来计算作用在可变形部件上的载荷。数据处理装置可以使用例如使用测试载荷确定的且存储在存储器装置中的特性。
[0011] 本发明的另一方面提供了一种使用如上所述的载荷测量装置来确定作用在可变形部件上的载荷的方法。在根据本发明的方法中，使用加速度传感器的信号来确定载荷，其中所述加速度传感器附接到所述部件的第一部分，以便检测所述第一部分的取向相对于重力方向的变化。
[0012] 在本发明的上下文中，表达载荷被广义地解释为涵盖本发明上下文中的静态载荷、动态载荷、线性载荷、剪切载荷或扭矩载荷。
[0013] 本发明的上述实施例以及所附权利要求书和附图以特定组合示出了本发明的多个特性特征。本领域技术人员将容易地能够考虑这些特征的进一步组合或子组合，以便使根据权利要求书所限定的本发明适应其具体需要。
附图说明
[0014] 图1是与本发明相关的载荷测量装置的示意图；
[0015] 图2是与本发明相关的载荷测量装置的示意图，包括扭矩杆；以及[0016] 图3是装配有根据本发明第三实施例的载荷测量装置的轴承的示意图。
具体实施方式
[0017] 图1是与本发明相关的载荷测量装置的示意图。
[0018] 根据图1的载荷测量装置包括形成为杆的可变形部件10，其配置为在待测量的载荷L下变形。杆10在其一端固定到支撑件17，杆10水平定向即垂直于重力方向G，并且配置成将载荷L支撑在其另一端上。
[0019] 包括加速度传感器14更具体的是3轴加速度传感器的传感器组件12附接到靠近可变形部件10的自由端的第一部分。陀螺仪传感器14配置为检测所述第一部分的取向相对于重力方向G的变化。
[0020] 在包括可变形部件10的装置可以整体地改变其相对于重力方向G的取向的应用中，例如在上下滑动的车辆中，可能需要校准传感器信号。在这种情况下，传感器组件12可以设置有至少两个附接到所述部件的不同部分的加速度传感器14a、14b。配置为评估传感器信号并且基于其计算载荷的数据处理设备16可以确定加速度传感器14的取向之间的差异，以便折扣(discount)可变形部件10的旋转或位移。
[0021] 图2示出了可变形部件10是扭矩杆的相关装置。两个加速度传感器14a、14b连接到扭矩杆10的相对端，并且由于扭矩杆10的扭转而测量加速度传感器14的相对取向的差异。
[0022] 图3示出了本发明的第三实施例，其中可变形部件10形成为优选地附接到轴承的外圈的轴承密封件。密封件10具有的轮廓带有将由金属凸缘支撑的密封件的固定部分10a与密封件10的接触部分10b连接的倾斜部分10c，其中接触部分10b与轴承的内圈20滑动接触。在本发明的其他实施例中，密封件10可以与旋转轴20滑动接触，或者密封件10可以附接到轴承的内圈。
[0023] 作用在轴承上的高径向载荷可能导致轴承环的变形和/或轴承的滚子元件的再分配，使得在主载荷方向上轴承环之间的径向距离取决于径向载荷。因此，密封唇的倾斜部分10c在空间中的取向将随着以足以被检测的量作用在轴承上的径向或轴向载荷而改变。
[0024] 尽管仅在图3的实施例中示出，但载荷测量装置可以包括数据处理装置16，其配置为基于从传感器组件12获得的信号来计算作用在可变形部件10上的载荷。数据处理装置16可以使用例如使用测试载荷确定的且存储在存储器装置中的特性。
[0025] 本发明的上述实施例涉及一种使用如上所述的载荷测量装置来确定作用在可变形部件10上的载荷的方法。在根据本发明的方法中，使用一个加速度传感器14或多个加速度传感器14的信号来确定载荷，其中所述至少一个加速度传感器14附接到所述部件的第一部分，以便检测所述第一部分的取向相对于重力方向G的变化。
