(57)【要約】  本発明は、ねじ接続機構（１）であって、ねじ接続機構（１）は、長手軸線（Ｌ）に沿って延在するねじ山を有する要素、特にねじ要素（２）と、対応要素（３）とによって形成されており、かつ、ねじ接続機構（１）の結着性を監視するための監視装置（４）を有しており、ねじ接続機構（１）は、当該ねじ接続機構（１）の要素のうちの一方の、相互に対するまたは基準要素に対する回転および／または変位を検出するように構成されている検出装置を含む、ねじ接続機構（１）に関する。本発明は、検出装置が、少なくとも、ねじ接続機構（１）の要素のうちの一方−ねじ要素（２）または対応要素（３）−に配置されたまたは組み込まれた発信器（１４）と、発信器（１４）または発信器情報を検出するためのセンサ（１５）とを有しており、センサ（１５）が、ねじ接続機構（１）の一方の要素における発信器（１４）の配置領域（２４）に対応付けられたカバー（１７）の表面または内部に固定されており、カバー（１７）が、ねじ接続機構（１）の要素のうちの一方−ねじ要素（２）または対応要素（３）−に離脱不能に接続されていることを特徴とする。
2019534993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ接続機構（１）であって、
前記ねじ接続機構（１）は、長手軸線（Ｌ）に沿って延在するねじ山を有する要素、特にねじ要素（２）と、対応要素（３）とによって形成されており、かつ、前記ねじ接続機構（１）の結着性を監視するための監視装置（４）を有しており、
前記ねじ接続機構（１）は、当該ねじ接続機構（１）の前記要素のうちの一方の、相互に対するまたは基準要素に対する回転および／または変位を検出するように構成されている検出装置を含む、
ねじ接続機構（１）において、
前記検出装置は、少なくとも、
前記ねじ接続機構（１）の前記要素のうちの一方−ねじ要素（２）または対応要素（３）−に配置されたまたは組み込まれた発信器（１４）と、
前記発信器（１４）または発信器情報を検出するためのセンサ（１５）と、
を有しており、
前記センサ（１５）は、前記ねじ接続機構（１）の一方の要素における前記発信器（１４）の配置領域（２４）に対応付けられたカバー（１７）の表面または内部に固定されており、
前記カバー（１７）は、前記ねじ接続機構（１）の前記要素のうちの一方−ねじ要素（２）または対応要素（３）−に離脱不能に接続されている、
ことを特徴とする、ねじ接続機構（１）。
【請求項２】
前記カバー（１７）は、
前記ねじ要素（２）の前記長手軸線（Ｌ）を中心とした周方向に、前記発信器（１４）の前記配置領域（２４）を取り囲むように、かつ、長手方向では、少なくとも前記配置領域（２４）の延在領域にわたって、前記発信器（１４）までの距離を形成しながら前記発信器（１４）の前記配置領域（２４）を取り囲むように、構成されている、
請求項１記載のねじ接続機構（１）。
【請求項３】
前記カバー（１７）は、キャップ状要素（１８）によって形成されており、
前記キャップ状要素（１８）は、一方の側が開口されており、前記ねじ要素（２）または前記対応要素（３）における前記発信器（１４）の前記配置領域（２４）を取り囲むための、および、前記センサ（１５）を収容するための少なくとも１つの内部空間（１９，１９．１，１９．２）を形成しており、
前記キャップ状要素（１８）は、開口側の端部領域（２０）において、前記ねじ要素（２）または前記対応要素（３）に接続するための接続領域（２６）を有する、
請求項１または２記載のねじ接続機構（１）。
【請求項４】
前記カバー（１７）と、前記ねじ接続機構（１）の一方の要素−ねじ要素（２）または対応要素（３）−との間の離脱不能な接続部（２１）は、以下に記載する接続部の群から選択された接続部として、すなわち、
・材料結合による接続部、好ましくは接着接続部として、
・摩擦結合による接続部、好ましくはプレス接続部として、
・形状結合による接続部、特に係止接続部として、
または、これらの接続部の組み合わせとして、構成されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項５】
前記カバー（１７）と、前記ねじ接続機構（１）の一方の要素−ねじ要素（２）または対応要素（３）−との間の離脱不能な前記接続部（２１）は、着脱可能な接続部として構成されている、
請求項１から４までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項６】
前記発信器（１４）は、前記ねじ接続機構（１）の前記要素のうちの一方−ねじ要素（２）または対応要素（３）−に着脱可能または着脱不能に固定されており、
および／または、
前記センサ（１５）は、前記カバー（１７）の表面または内部に着脱可能または着脱不能に固定されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項７】
前記発信器（１４）は、光学的な発信器として、特に前記ねじ接続機構（１）の一方の要素−ねじ要素（２）または対応要素（３）−に取り付けられたマーキングとして、
カラーホイールとして、または、カラースケールとして構成されており、
前記センサ（１５）は、光学的なセンサによって構成されている、
請求項１から６までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項８】
前記センサ（１５）は、場に基づいて前記発信器（１４）を非接触で検出するように構成されており、
前記発信器（１４）および前記センサ（１５）は、好ましくは以下に記載する実施形態、すなわち、
・前記発信器（１４）が磁場を提供するための永久磁石を含み、前記センサ（１５）が磁場センサを含む、
・前記センサ（１５）が電磁場を提供するためのコイルを含み、前記発信器（１４）が前記電磁場に影響を与えるための要素を含む、
・前記センサ（１５）が電圧源を含み、前記発信器（１４）が誘電体要素を含む、
実施形態のうちの１つに従って構成されている、
請求項１から６までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項９】
前記ねじ接続機構（１）の前記要素の相互の絶対的な位置を特定するための磁場センサの形態の別のセンサ（３３）が設けられている、
請求項１から８までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項１０】
前記対応要素（３）は、ナット（６）によって形成されており、前記発信器（１４）は、前記ねじ要素（２）のシャフト端部（５）に、特に前記ねじ要素（２）のシャフト（５）の端面に配置されており、前記カバー（１７）は、前記ナット（６）に離脱不能に接続されている、
または、
前記ねじ要素（２）は、ねじによって形成されており、前記対応要素（３）は、雌ねじ山を有する基体によって形成されており、前記発信器（１４）は、ねじ頭部（３０）に、特に端面または外側周面に配置されており、前記カバー（１７）は、前記基体に接続されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項１１】
前記発信器（１４）は、ナット（６）または基体の形態の対応要素（３）に固定されており、
前記カバー（１７）は、前記ねじ要素（２）に固定されている、
請求項１から１０までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項１２】
前記監視装置（４）は、前記ねじ接続機構（１）の環境を監視するための少なくとも１つの別のセンサ（３３）を含む、
請求項１から１１までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項１３】
前記センサ（１５）が、前記ねじ接続機構の目標状態からのずれ（長手方向および／または周方向におけるねじ要素（２）と対応要素（３）との間の位置の変化）を示す信号を供給するようにすることによって、前記センサ（１５）が、前記監視装置（４）の構成部分である電気的な評価装置（２５）に接続されるように構成されている、
請求項１から１２までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）。
【請求項１４】
鉄道車両の連結装置、特に中間緩衝連結器における、請求項１から１３までのいずれか１項記載のねじ接続機構（１）の使用であって、
前記連結装置の構成要素を相互に接続および／または緊締するために、または、前記連結装置と接続用構成要素とを接続および／または緊締するために、前記ねじ接続機構（１）を使用する、
ねじ接続機構（１）の使用。
【請求項１５】
前記ねじ要素（２）は、タイロッドによって形成されており、
前記対応要素（３）は、ロックナットによって形成されている、
請求項１４記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ要素と対応要素とから形成されており、監視装置を有するねじ接続機構に関し、より詳細には、請求項１の上位概念に記載の特徴を有するねじ接続機構に関する。本発明はさらに、鉄道車両におけるこのようなねじ接続機構の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両における連結装置の連結は、特に、ねじ接続機構の形態の固定装置を介して実現される。連結装置自体は、複数の個々のコンポーネントから成っており、これらのコンポーネントも、ねじ接続機構によって相互に接続されている。追加コンポーネントも、ねじ接続機構を介して連結装置に接続されることが多い。ねじ接続機構はさらに、構成要素の相互の直接的な接続においても、または構成要素の相互の緊締においても使用される。例えば、ロックナットの形態のロック要素を介してタイロッドを他の構成要素に対してロックすることが参照される。このためにねじ接続機構は、ねじ要素と呼ばれる、ねじ山を有する要素と、例えばナットとして構成されているか、または構成要素によって形成されている対応要素とを含む。ねじ要素を、ねじとして構成することができ、このねじの種類および構成に関して制限は存在しない。しかしながら、ねじ山を有する部分領域を有するボルトとして構成することも考えられる。このようなねじ接続機構は、特に引張力および圧縮力を伝達する力の流れにおいて使用され、振動のような他の影響にも曝されているので、非常に高い負荷を受けている。このようなねじ接続機構の監視は、基本的に光学的な検査によって実施される。このために例えば、要素のうちの一方、特にねじ要素またはナットにマーキングが配置され、このマーキングの初期位置が基準位置として選択され、このマーキングが、ある程度の所定の時間間隔で検査され、これによってねじ接続機構の２つの要素の位置変化を示す。この場合に問題となるのは、自由にアクセスすることができないねじ接続機構の監視である。なぜなら、このようなねじ接続機構は、他のコンポーネントによって不可視になるように組み付けられているからである。同様にして、自由にアクセス可能ではあるが、高い安全関連性に起因して連続的に監視されることが求められるねじ接続機構の監視もまた問題であり、このことは、手動で実施される光学的な検出によっては不可能である。また、ねじ接続機構が複数ある場合にも、これらのねじ接続機構の配置および実施形態に起因して監視を自動化することが困難である。なぜなら、複数のセンサを必要とされるように配置することは容易には不可能であるか、またはこのために構成要素を、環境においてセンサを収容するように仕様設計しなければならないからである。既存のシステムに後付け可能にすることも、さらなる問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の基礎となる課題は、このようなねじ接続機構を有するシステムの動作中に連続的な監視を実施するための監視装置を有するねじ接続機構を提供することである。この際に、ねじ接続機構における変化を早期に検出し、予防措置を講じることができるようにするために信号を供給することが可能となるべきである。特に、鉄道車両の連結システムにおいて、鉄道車両の連結システムを連結するために使用されるねじ接続機構は、個々のねじ接続機構へのアクセスが困難である場合であっても、これらのねじ接続機構の最適な監視が提供されるように、また、監視装置をわずかな労力で後付け可能となるように、さらに開発されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による解決策は、請求項１および１４に記載の特徴を特徴とする。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
ねじ接続機構であって、このねじ接続機構は、長手軸線に沿って延在するねじ山を有する要素、特にねじ要素と、対応要素とによって形成されており、かつ、ねじ接続機構の結着性を監視するための監視装置を有しており、このねじ接続機構は、当該ねじ接続機構の要素のうちの一方の、相互に対するまたは基準要素に対する回転および／または変位を検出するように構成されている検出装置を含む、ねじ接続機構は、本発明によれば、検出装置が、少なくとも、ねじ接続機構の要素のうちの一方−ねじ要素または対応要素−に配置されたまたは組み込まれた発信器と、発信器を検出するためのセンサとを有しており、センサは、ねじ接続機構の一方の要素における発信器の配置領域に対応付けられたカバーの表面または内部に固定されており、カバーは、ねじ接続機構の要素のうちの一方−ねじ要素または対応要素−に離脱不能に接続されていることを特徴とする。
【０００６】
「ねじ山を有する要素」、特に「ねじ要素」とは、長手軸線に沿って延在する円筒形または中空円筒形の領域を有する領域であって、少なくともこのねじ要素の長手方向の延在部の部分領域にわたってねじ山を有するように形成されている領域、を有する要素であると理解される。ねじ要素は、その構成および使用目的に応じて、ねじ頭部およびシャフトから、またはボルトから、またはねじ付きロッドから形成されたねじとして構成されており、少なくともこのねじ要素の長手方向の延在部の部分領域にわたってねじ山を有している。ねじ要素の機能を、機能コンポーネント、例えばタイロッドまたは連結棒が担うことも可能である。
【０００７】
「対応要素」とは、ねじ接続機構によって実現されるねじ対偶のうちの第２の要素を形成している構成要素であると理解される。この対応要素を、ナットの形態のロック要素とすることができるか、またはこの対応要素を、ねじ要素に対して相補的に構成されており、かつ、ねじ要素と協働するように構成されているねじ山を有する他の構成要素とすることができる。
【０００８】
ねじ要素および対応要素は、それぞれねじ山領域を有する。この場合にはそれぞれ、要素のうちの一方−ねじ要素または対応要素−が、雄ねじ山を有し、他方の要素−対応要素またはねじ要素−が、雄ねじ山に対して相補的な雌ねじ山を有する。
【０００９】
本発明の意味における「離脱不能」とは、接続すべき２つの構成要素の相対的な移動、特にカバーと、ねじ接続機構の要素のうちの一方との間の相対的な移動の可能性がないように、固定、結合、または接続が実施されることを意味する。
【００１０】
本発明による解決策は、カバーを設けることによって、簡単に実施可能で自由に選択可能なセンサの位置決めがわずかな労力で可能になるという利点を提供する。必要とされる複数のセンサを、ねじ接続機構の環境の構成に関係なく配置することができる。ねじ接続機構に対応付けられており、ねじ接続機構の一方の要素に接続されているカバーの内部または表面にセンサを配置することにより、既存のシステム、アセンブリ、または構造ユニットに簡単に後付けすることができ、さらにはそれぞれの構成要素の動作中における継続的な監視も可能にするような監視装置が得られるという利点が提供される。カバーは、通常、さほど大きな構造スペースを取るように構成する必要はないので、このようなカバーを、自由にアクセスすることができないねじ接続機構のためにも使用することが可能である。
【００１１】
カバーの実施形態に関しては、複数の可能性が存在する。好ましくは、カバーは、ねじ要素の長手軸線を中心とした周方向に見て、発信器の配置領域を取り囲むように、かつ、長手方向では、少なくとも発信器の配置領域の延在領域にわたって、発信器までの距離を形成しながら発信器の配置領域を取り囲むように構成されている。この実施形態によれば、発信器が環境影響から保護される。
【００１２】
カバーはさらに、このカバーの幾何学的形状および／または選択された材料に応じて、ねじ接続機構と、監視装置の最も重要なコンポーネント−発信器およびセンサ−とを環境影響から遮蔽するという利点を提供する。したがって、好ましくは、発信器およびセンサのための配置領域のカプセル封じを提供するカバーが選択される。このことは、鉄道車両の連結装置のような使用事例においては特に有利である。なぜなら、鉄道車両の連結装置は、気象影響に加えて塵埃等のような非最適な環境影響にも曝されることが多いからである。
【００１３】
有利な実施形態では、カバーは、キャップ状要素によって形成されており、キャップ状要素は、一方の側が開口されており、ねじ要素または対応要素における発信器の配置領域を収容するための、および、センサを収容するための少なくとも１つの内部空間を形成しており、キャップ状要素は、開口側の端部領域において、ねじ要素または対応要素に接続するための接続領域を有する。
【００１４】
カバーとねじ接続機構の一方の要素−ねじ要素または対応要素−との間の離脱不能な接続部は、好ましくは、以下に記載する接続部の群から選択された接続部として、すなわち、
・好ましくは接着接続部の形態の、材料結合による接続部として、
・好ましくはプレス接続部の形態の、摩擦結合による接続部として、
・好ましくはバヨネット式接続部または係止接続部の形態の、形状結合による接続部として、
または、これらの接続部の組み合わせとして、構成されている。
【００１５】
特に有利な実施形態では、カバーと、ねじ接続機構の一方の要素−ねじ要素または対応要素−との間の離脱不能な接続部は、着脱可能な接続部として構成されている。このことにより、必要に応じて、カバーまたは接続部を破壊することなくねじ接続機構にアクセスすることが可能となると共に、カバーおよびカバーの表面または内部に配置されたセンサを再使用することが可能となる。
【００１６】
監視装置の特に有利な実施形態では、個々の発信器は、ねじ接続機構の要素のうちの一方−ねじ要素または対応要素−に着脱可能に固定されており、および／または、センサは、カバーの表面または内部に着脱可能に固定されている。ここでも、特に他の物理法則に即した監視システムに切り替えるべき場合、または欠陥が発生した場合に、交換することが可能であるという点で有利である。特に交換の際に、再使用可能であることが重要でない場合には、着脱不能な接続部が選択される。
【００１７】
使用される発信器およびセンサの種類、ならびに検出方法に関して制限は存在しない。好ましくは、非接触で作用する発信器／センサユニットが使用される。その場合、カバーにおいてそれぞれのセンサを位置決めする際における寸法精度に対する要求はさほど高くない。
【００１８】
第１の実施形態では、発信器は、光学的な発信器として、特にねじ接続機構の一方の要素−ねじ要素または対応要素−に取り付けられたマーキングとして、カラーホイールとして、または、カラースケールとして構成されており、センサは、光学的なセンサによって構成されている。
【００１９】
第２の実施形態では、センサは、場に基づいて発信器を非接触で検出するように構成されており、発信器およびセンサは、好ましくは以下に記載する実施形態、すなわち、
・発信器が磁場を提供するための永久磁石を含み、センサが磁場センサを含む、
・センサが電磁場を提供するためのコイルを含み、発信器が電磁場に影響を与えるための要素を含む、
・センサが電圧源を含み、発信器が誘電体要素を含む、
実施形態のうちの１つに従って構成されている。
【００２０】
第１の変形形態では、磁気による検出が実施される。このために発信器は、磁場を提供するための永久磁石を含むことができ、センサは、磁場センサを含むことができる。磁場センサは、例えばホールセンサとして能動型に構成することができるか、または例えばリード接点として受動型に構成することができる。センサが発信器に取り付けられている限り、磁場を簡単かつ確実に検出することができる。別の実施形態では、センサの領域内に磁場を形成するために磁気ガイド要素を設けることができ、これによって、トリガが発生しない限り、センサの領域内で磁場が増幅されるようになっている。
【００２１】
第２の変形形態では、誘導による検出が実施される。この場合にはセンサは、電磁場を提供するためのコイルを含むことができ、発信器は、電磁場に影響を与えるための要素を含むことができる。特に発信器は、電磁場を形成するために軟磁性要素を含むことができ、これによって発信器の存在下で、センサの領域内の場の強度またはコイルの電流消費に影響を与えることができる。通常、コイルは、交流電流によって駆動され、この場合には電圧源をセンサに含めることができるか、または外部に実現することができる。電磁場は、好ましくは、コイルを流れる電流またはコイルに印加される電圧に基づいて検出される。しかしながら、別の実施形態では、電磁場を検出するための専用のセンサを設けることも可能である。
【００２２】
第３の変形形態では、容量による検出が実施され、この場合にはセンサは、好ましくは電圧源を含み、発信器は、誘電体要素を含む。この場合、センサと発信器との間には電場が存在しており、誘電体要素によってこの電場強度に影響を与えることができ、特にこの電場強度を増幅することができる。発信器がセンサから分離されると、特に電圧源の接続部の間の静電容量の変化が生じる可能性があり、この変化を適切な評価装置によって検出することが可能である。評価装置をセンサに含めることができるか、または外部に設けることができる。
【００２３】
特に有利な発展形態によれば、ねじ接続機構の要素の相互の絶対的な位置を特定するための磁場センサの形態の別のセンサが設けられている。
【００２４】
ねじ要素および対応要素の実施形態に関しては、複数の可能性が存在する。第１の変形形態では、対応要素は、ナットによって形成されており、発信器は、好ましくはねじ要素のシャフト端部に、特にねじ要素のシャフトの端面に配置されており、カバーは、ナットに離脱不能に接続されている。
【００２５】
第２の変形形態は、ねじ要素が、ねじによって形成されており、対応要素が、雌ねじ山を有する基体によって形成されており、発信器が、ねじ頭部に、特に端面または外側周面に配置されており、カバーが、基体に接続されていることを特徴とする。考えられる第３の変形形態は、発信器が、ナットまたは基体の形態の対応要素に固定されており、カバーが、ねじ要素に固定されていることを特徴とする。全ての実施形態は、センサが組み込まれたまたは取り付けられたカバーを、全体ユニットとして被せ嵌め可能に構成することが可能であるという利点を提供する。この全体ユニットを、例えば予め組み立てられた構造ユニットとして用意することができる。
【００２６】
別の発展形態では、監視装置は、ねじ接続機構の環境を監視するための少なくとも１つの別のセンサを含む。このようなセンサも、カバーによって簡単に収容することができるか、またはカバーに簡単に配置することができる。カバーは、このために例えば、別のセンサのために追加的に予め用意された収容領域または配置領域を有することができる。特に有利な実施形態によれば、カバーを規格に準拠するように構成するために、カバーが、複数の予め用意された配置領域を有するように構成されている。これら複数の予め用意された配置領域を、発信器の配置および発信器の対応付けに応じて、組み立てられた状態において複数のセンサによって占有することができる。
【００２７】
個々のセンサへのエネルギ供給は、バッテリまたは蓄電池によってローカルに実施することができ、および／または、鉄道連結器において使用される場合には鉄道の電力供給部によって実施することができ、またはシステムの電力供給部によって実施することができる。エネルギ供給をさらに、環境発電（Energie Harvesting）によって実施することも可能である。
【００２８】
センサが、ねじ接続機構の目標状態からのずれ（長手方向および／または周方向におけるねじ要素と対応要素との間の位置の変化）を示す信号を供給するようにすることによって、センサを、特に電気的な評価装置に接続されるように構成することができる。評価装置を、制御装置の構成部分とすることができるか、またはねじ接続機構の監視が実施されるモジュールのための上位の開ループおよび／または閉ループ制御システムに組み込むことができる。
【００２９】
鉄道車両の連結装置、特に中間緩衝連結器における、複数の請求項のいずれか１項に記載の、カバーの内部または表面に配置されたセンサを有する監視装置を有するねじ接続機構の使用であって、連結装置の構成要素を相互に接続および／または緊締するために、連結装置と鉄道車両とを連結するために、および／または、連結装置と接続用構成要素とを接続するために、ねじ接続機構を使用するという、前述のねじ接続機構の使用が特に有利である。鉄道車両での使用は、車両の運転中であっても、ねじ接続機構の要素の相互の相対的な移動を連続的かつ自動的に監視および検出することを可能にする。手間の掛かる手動のコントロールを省略することが可能となり、安全性に関連した接続機構の差し迫った故障に対して比較的迅速に対応することが可能となる。
【００３０】
特に有利な使用事例は、ねじ接続機構を監視することであり、この場合、ねじ要素は、タイロッドによって形成されており、対応要素は、ロックナットによって形成されている。
【００３１】
以下、本発明による解決策を、図面に基づいて説明する。図面には、以下のことが詳細に図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１ａ】第１の実施形態における監視装置およびカバーを有するねじ接続機構を例示的に示す図である。
【図１ｂ】ねじ頭部の端面を上から見たときの発信器の配置を示す図である。
【図１ｃ】３つの方向から見たときのカバーの実施形態を示す図である。
【図２】第２の実施形態における監視装置およびカバーを有するねじ接続機構を例示的に示す図である。
【図３】１つの発展形態におけるカバーを有する図２のねじ接続機構を例示的に示す図である。
【図４】１つの発展形態におけるカバーを有する図１ａのねじ接続機構を例示的に示す図である。
【図５】カバーの代替的な固定手段を有するねじ接続機構の実施形態を示す図である。
【図６】特にタイロッドとロックナットとの間に形成された、鉄道車両において使用するためのねじ接続機構を例示的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１ａは、第１の実施形態におけるねじ接続機構１を概略的かつ非常に単純化された図で示し、このねじ接続機構１は、ねじ要素２と、監視装置４を備える対応要素３とによって形成されている。ねじ要素２は、長手方向に延在していることを特徴とする。長手軸線には参照符号Ｌが付されている。このようなねじ接続機構１は、例えば２つの構成要素、ここでは構成要素７と８とを接続または緊締するために使用される。図示の場合には、ねじ要素２のシャフト５が、構成要素７，８の貫通開口部９および１０をそれぞれ貫通して延在しており、ナットの形態の対応要素３によって構成要素７および８に対してロックされている。ねじ頭部は、構成要素７の端面１１に支持されており、その一方で、２つの構成要素７，８を相互に緊締する対応要素３によってロックが実施される。対応要素３は、構成要素８の、端面１１とは反対の方向を向いた端面１２に配置されている。ねじシャフト５は、相互に接続された構成要素７および８を越えて突出している。ねじ接続機構１の結着性の監視を可能にするために、監視装置４が設けられている。監視装置４は、ねじ接続機構の２つの要素−ねじ要素２および／または対応要素３−の回転および／または軸方向変位を検出するように構成されている検出装置を含む。このために検出装置は、ねじ接続機構１の一方の要素に、ここではねじ要素２のシャフト５の端部領域に、好ましくは端面１３に配置された発信器１４を有する。検出装置はさらに、以下のパラメータ：
・発信器１４の状態または特性を少なくとも間接的に特徴付けているパラメータ、
・発信器１４の位置を少なくとも間接的に特徴付けているパラメータ、
・発信器１４の信号強度を少なくとも間接的に特徴付けているパラメータ、
のうちの少なくとも１つを検出するための少なくとも１つのセンサ１５を含む。
【００３４】
センサには参照符号１５が付されており、アクティブなセンサ表面には参照符号１５ａが付されている。
【００３５】
ねじ要素２の自由に突出している端部においてそれでもなお監視を可能にするために、センサ１５は、カバー１７の表面または内部に配置されており、好ましくはカバー１７の内側周面１６に設けられた配置領域に配置されている。この場合にはカバー１７は、ねじ接続機構１の一方の要素−ねじ要素２または対応要素３−に、ここではナット６の形態の対応要素３に接続されている。カバー１７は、ねじ要素２の長手軸線Ｌを中心とした周方向に見て、ねじ要素２における発信器１４の配置領域２４を取り囲んでおり、かつ、長手方向では、少なくともねじ要素２における発信器１４の配置領域２４にわたってねじ要素２における発信器１４の配置領域２４を取り囲んでいる。したがって、カバー１７は、ねじ接続機構１の端部領域を取り囲んでおり、特にねじ接続機構１のうちの、相互に接続された構成要素７，８を越えて自由に突出している部分を取り囲んでいる。
【００３６】
好ましくは、カバー１７は、内部空間１９を形成しながらキャップ状要素１８によって形成されており、このキャップ状要素１８は、ねじ接続機構１の一方の要素に、ここでは対応要素３に離脱不能に固定されている。内部空間１９は、発信器１４の配置領域２４を取り囲むように、さらにはセンサ１５を収容するように形成されている。このためにキャップ状要素１８は、壁領域を特徴とし、この壁領域は、長手軸線Ｌを中心とした周方向において、少なくとも配置領域２４の延在部にわたって延在するように構成されている。キャップ状要素１８はさらに、配置領域２４およびセンサ１５を内部空間１９に収容するために、端部領域２０において開口するように構成されている。この端部領域においてキャップ状要素は、接続領域２６を有する。接続領域２６は、キャップ状要素１８と対応要素３との、ここではナット６との離脱不能な接続部２１を形成するために、かつ、この接続部２１と協働するための接続手段を、収容または形成するために、使用される。センサ１５を汚染から保護するために、かつ、センサ１５を配置するために、キャップ状要素１８は、接続部１とは反対の方向を向いた端部領域において閉鎖されるように構成されている。
【００３７】
キャップ状要素１８は、多種多様に構成することができる。最も簡単な場合では、対応要素３との固定領域における壁領域が、対応要素３の外側周面に固定される際に、その内側周面に関して対応要素３の外側周面に対して相補的となるように構成されている。この場合にはキャップ状要素１８は、軸方向に対応要素３の上に被せ嵌められている。嵌合部をプレス接続部として選択することによって接続部２１を構成することができる。好ましくは、接続部２１は、材料結合による接続部として接着によって実現されている。これによって、対応要素とカバー１７との間の相対的な移動が長手方向および周方向の両方において確実に回避され、すなわち、カバー１７が対応要素３に離脱不能に接続されている。接続領域２６におけるキャップ状要素の内側周面と、対応要素３の外側周面との間の嵌合部を、プレス嵌めが実施されるように構成することも考えられる。他の１つの可能性は、接続部２１を形状結合によって実現することである。
【００３８】
図１ｃには、キャップ状要素１８によって形成されたカバー１７が３つの方向から見た図で例示的に示されている。内側周面１６の壁輪郭が対応要素３の外側周面に対して相補的に構成されていることが見て取れる。
【００３９】
センサ１５は、好ましくは発信器１４に接触しないように配置されており、好ましくは発信器１４に距離を置いて対向するように配置されている。図示の場合には、特に有利にはキャップ状要素１８の底部２２に配置されている。キャップ状要素１８の対応する貫通開口部２３を介して、センサにエネルギが供給され、および／または、検出されたパラメータを転送および評価するための対応する装置に、例えば評価装置２５にセンサが結合される。この結合部には参照符号２８が付されている。評価装置２５はさらに、ねじ接続機構の要素の相互の相対的な移動の状況を特に視覚的または音響的またはその他の方法で表示する機能を可能にすることができる。評価装置は、それぞれのモジュールに対応付けられた開ループおよび／または閉ループ制御装置の構成部分とすることができる。
【００４０】
発信器１４の実施形態に関しては、複数の可能性が存在する。発信器１４は、例えばねじ要素２に、特に端面１３に取り付けられたマーキング、またはカラーホイール、またはカラースケールの形態の光学的な発信器とすることができる。発信器１４をさらに、磁気的または容量的に取り付けることが可能である。その場合にはセンサ１５は、位置特定を実施する。ねじ接続機構１の一方の要素、特にねじ要素２が回転すると、センサ１５に対する発信器１４の相対的な位置が変化し、これによってセンサ１５は、変化を検出することができ、この変化を上位の装置に、例えば制御装置に通知することができる。
【００４１】
図１ａは、カバー１７の内部に配置された発信器１４およびセンサ１５を用いたねじ接続機構１における監視装置４の配置を概略的に示し、その一方で、図２は、ねじ要素２のねじ頭部における監視を示す。ねじ要素２は、図示の場合には対応要素３の中にねじ込まれている。対応要素３に対する回転を検出するために、ねじ頭部の、長手軸線に対して垂直に方向決めされた端面２７に、発信器１４が設けられている。この発信器１４と協働するセンサ１５の配置は、図１ａに記載した実施形態と同様に、対応要素３に固定されているカバー１７の表面または内部に配置することによって実施される。この固定は、摩擦結合または形状結合によって実施することができるか、または材料結合によっても実施することができる。機能方式は、図１ａ〜１ｃに記載したものと同様に構成されている。
【００４２】
図１および２は、キャップ状要素１８の形態のカバー１７の簡単な実施形態を示す。このカバー１７は、図２の実施形態では中空円筒形に形成されているか、または図１ａのように、カバー１７の少なくとも内側周面１６が対応要素３の輪郭に適合されており、接続手段２１を介して対応要素３の端面または外側周面に接続されている。
【００４３】
図３は、図２のねじ接続機構１の組み付け状況における、監視装置４の発信器１４およびセンサ１５の代替的な配置を示す。ねじ接続機構１の一方の要素とカバーとの接続領域２６と、センサ１５および発信器１４からなるユニットの配置とは、ここでは半径方向にずらされて実施されるが、好ましくは、長手軸線の延在部に関する軸方向の延在領域において実施される。ここでも、長手軸線Ｌを有するねじ要素２は、対応要素３に穿孔された、ねじ山を有する貫通開口部２９を貫通して延在しているか、またはこの対応要素３にロックされている。この対応要素３は、基体または他の構成要素、例えば構成要素の壁領域等とすることができる。ねじ頭部は、基体または対応要素３の端面に当接している。カバー１７は、ここではねじ頭部３０に接続されており、対応要素３に配置された発信器の発信器情報を検出するためのセンサ１５を把持するように配置されている。このためにカバー１７は、ねじ頭部３０に接続するための接続領域２６を有すると共に、センサを配置するための、および、ねじ頭部３０への組み立て時に発信器１４を収容するためのまたは取り囲むための別の領域３１をさらに有するように構成されている。この場合には発信器１４は、基体または対応要素３の端面３２において、ねじ要素２の長手軸線Ｌに対する半径方向で、ねじ頭部３０の外側に取り付けられており、好ましくは基体または対応要素３の端面３２に、ねじ頭部３０の当接面と１つの平面上に配置されている。このためにカバー１７は、２つの壁領域、すなわち第１の壁領域および第２の壁領域を含み、第１の壁領域は、ねじ頭部３０を収容するための第１の内部空間１９．１と、カバー１７の長手軸線Ｌに対する半径方向において第１の内部空間よりも大きい直径上に位置する第２内部空間１９．２との間に配置されている。第２の内部空間１９．２は、発信器１４およびセンサ１５を収容するために使用される。カバー１７とねじ頭部３０との接続部２１は、例えば接着によって、すなわち材料結合によって実施される。例えば摩擦結合または形状結合による他の実施形態も考えられるが、プレス嵌めまたは追加の接続要素を用いてカバーおよびねじ頭部３０を相応に構成することが必要となる。好ましくは、カバー１７は、接続領域２６によってねじ頭部３０の上に被せ嵌めることができるように構成されている。発信器１４は、ここでは対応要素３に、特に端面３２に配置されている。
【００４４】
これに対して図４は、図１のねじ接続機構１の実施形態において図３のカバー１７を使用する実施形態を示す。このカバー１７を、追加的な発信器３３を配置するために使用することができる。このためにカバー１７は、ここでも２つの内部空間１９．１，１９．２を形成しており、これら２つの内部空間１９．１，１９．２はそれぞれ、長手軸線Ｌを中心とした周方向において、ねじ接続機構１の一方の要素における発信器１４の配置領域２４を取り囲むために使用されると共に、ねじ対偶の要素の間の相対的な移動を検出するためにセンサ１５をこの発信器１４に配置するためにまたは対応付けるために使用される。さらなる別のセンサ３３は、ここでは構成要素８に配置されており、この構成要素８に接続されている。この接続は、摩擦結合、または形状結合、または材料結合、もしくはこれらの組み合わせによって実施することができる。センサ３３を用いて構成要素７を監視することができる。
【００４５】
図５は、図１の状況における、すなわちナット６の形態のロック要素によってロックされているねじ接続機構１のシャフト５の端部領域における、ねじ要素および対応要素またはカバーにおける発信器およびセンサの代替的な配置を示す。カバー１７は、ここでは対応要素３に固定されているのではなく、ねじ要素２に固定されており、この固定は、ねじ要素、特にねじシャフトを貫通して長手方向に対して垂直に延在するコッタを介して実施される。発信器１４は、対応要素３に、特にナット６の外側周面に配置され、その一方で、センサ１５は、カバー１７の、発信器１４とは反対側に位置する面に取り付けられており、すなわち底部領域に取り付けられているのではなく、対応要素３のうちの、発信器１４の配置領域２４を周方向に取り囲んでいる領域に取り付けられている。
【００４６】
図６は、図１の実施形態を例示的に示し、ここでは、ねじ要素２がタイロッドまたは連結棒によって形成されており、対応要素３がロックナットによって形成されており、タイロッドは、基体を貫通して案内されており、図示しない他の構成要素に対して基体を緊締している。
【００４７】
本発明による解決策は、図１〜６に示された実施形態に限定されない。本発明による解決策はさらに、ねじ接続機構１の一方の要素−ねじ要素２または対応要素３−に発信器１４が配置されていることを特徴とする全ての実施形態を含み、この場合、発信器１４は、通常の場合には片持ち式に構成されている領域に配置されており、したがって、発信器情報を検出するセンサ１５は、カバー１７の表面または内部に配置され、このカバー１７は、発信器１４の配置領域２４を周方向に取り囲むように構成されており、さらに、ねじ接続機構１の一方の要素−ねじ要素２または対応要素３−に離脱不能に接続されている。この接続部２１は、摩擦結合、形状結合、または材料結合によって形成することができる。これに関して制限は存在しない。好ましくは、着脱可能な接続部が選択される。その場合、この着脱可能な接続部は、摩擦結合または材料結合によって形成されている。これに代えてまたはこれに加えて、気密に封止されたシーリングを保証するために、好ましくは材料結合が使用される。
【符号の説明】
【００４８】
１  ねじ接続機構
２  ねじ要素
３  対応要素
４  監視装置
５  シャフト
６  ナット
７  構成要素
８  構成要素
９  貫通開口部
１０  貫通開口部
１１  端面
１２  端面
１３  ねじ要素／シャフトの端部領域における端面
１４  発信器
１５  センサ
１６  内側周面
１７  カバー
１８  キャップ状要素
１９  内部空間
１９．１，１９．２  内部空間
２０  端部領域
２１  接続部
２２  底部
２３  貫通開口部
２４  配置領域
２５  評価装置
２６  接続領域
２７  ねじ頭部の端面
２８  結合部
２９  対応要素の貫通開口部
３０  ねじ頭部
３１  領域
３２  端面
３３  別の発信器
３４  センサ
Ｌ  長手軸線
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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