CN1926411A - 测力装置 - Google Patents

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Abstract

按本发明的测力装置(1)包括一个一体式的金属壳体(2)。该壳体(2)包括一个上部刚性壳体件(25)和一个下部刚性壳体件(26)，这两个壳体件通过U形弹簧件(21、22、23、24)相互连接在一起，并且其在一个力的作用下可以沿着运动轴线(60)弹动地相对运动。所述弹簧件(21、22、23、24)关于平行于运动轴线(60)的剖切面(AA)相互对称布置。在所述上部和下部刚性壳体件(25、26)之间设置了一个偏移传感器(6)，其用于检测所述两个刚性壳体件(25、26)相互之间的相对运动。根据本发明，所述壳体(2)以金属注射成形(MIM)工艺制造。

Description

测力装置
本发明涉及一种测力装置。该测力装置具有一个一件式制造的金属壳体，该金属壳体具有上下刚性壳体件，它们可相对弹性运动。在两个刚性壳体件之间设置了一个偏移传感器，其可以检测两个刚性壳体件相互间的偏移，并作为电信号进行传送。
在汽车中的乘客保护领域内，在过去几年内越来越重要的是，乘客约束保护机构如前气囊、侧气囊、膝盖气囊、窗帘气囊等的释放与可能位于乘客约束保护机构的展开区域中的汽车乘客的匹配或者甚至完全抑制这种释放，从而一方面节省之后在不必要的释放后的维修成本，例如在汽车座椅未被占用时，并且另一方面不会对特定的人员群体由于乘客约束保护机构的不合适的释放行为而造成附加的伤害，例如对于儿童或者非常小的成人。也就是重要的是不仅仅要确定人员在汽车座椅上，而且甚至还要确定人员的分类特性，例如体重。与此相关要指出的是碰撞标准FMVSS208，现在越来越多地要求汽车制造商遵守其规定，并且其按重量规定了对人员的分类，以便在碰撞的情况下以公知的方式使乘客约束保护机构的触发与识别出的人员相匹配。
由文献DE 100 04 484 A1已知，为了识别汽车座椅上的人员的重量，在汽车座椅和汽车底盘之间设置了测力装置。在此该测力装置的壳体一体地由弹簧金属制成，其具有刚性的壳体件(220)和(222)以及弹簧机构(232，234)，该弹簧机构将刚性的壳体件(220，222)(图4以及第8栏，第18行至27行)连接在一起。在这两个刚性壳体件(220，222)之间设置了一个偏移传感器，例如一种电感偏移传感器(190，192，194，196，198)(图3)，其确定刚性壳体件(220，222)的偏移，并且可以将偏移转换成测量信号，该测量信号给出关于作用在测力装置上的力的情况。
德国公开文献DE 101 45 370 A1公开了一种类似的测力装置，其由一个一体式的金属壳体(图4b以及第6栏，段落[0059])构成，但是利用了不同的传感器原理。
为了将这些已知的测力装置有利地用于汽车中，这些测力装置一方面必须制造得非常小，以便考虑到汽车座椅与汽车底盘之间有限的结构空间；另一方面其必须在汽车的整个使用寿命期间都是极其形状稳定的，一般汽车的整个使用寿命为至少15年，从而在这段时间内尽可能避免偏移传感器的系统错误测量。但是这两个对已知的测力装置的要求是矛盾的，并且看上去不能相互统一：对于一种持久形状稳定的壳体，其在汽车的运行中要承受非常巨大的高达1.2吨的重量载荷，相应地要求非常坚固和巨大的壳体用于测力装置。而小的结构空间却要求精密的小的壳体。
本发明的任务是提供一种具有持久形状稳定性的、尽可能无滞后的壳体的测力装置，其同时可以制造得非常小且简单。
该任务通过一种根据权利要求1所述的测力装置解决。
优选的实施方式在从属权利要求中给出，其中从属权利要求的特征与独立权利要求任意有意义的组合都在保护范围内。
按本发明的测力装置包括一个一体式的金属壳体。该壳体包括一个上部刚性壳体件和一个下部刚性壳体件，其通过U形弹簧件相互连接，并且在力的作用下可以沿着运动轴线弹动地相对运动。弹簧件关于平行于运动轴线的剖切面相互对称设置。在上部和下部刚性壳体件之间设置了一个偏移传感器，其用于检测两个刚性壳体件相互之间的相对运动。根据本发明，该壳体用金属注射成形(MIM)工艺制造。
MIM工艺的应用到目前为止仅仅在其它技术领域中是公知的，这里例如参考Fa.Hans Schweiger GmbH于2004年3月3日公开的在因特网页 http:www.formapulvis.com/Imdex.htm上可以查阅的出版物，其中描述了对于不同应用领域的MIM制造工艺。
对于MIM技术，其也以粉末金属注射成形为人所知，将精细的金属粉末与原始的胶粘剂混合，并进行粒化，产生一种所谓的给料。这种给料在一种注射成形机中进行熔融，并在模具中注射成型件。在冷却后，将构件作为所谓的料坯取出。接着将胶粘剂在炉子中从料坯中排出。失去胶粘剂的构件现在叫作褐色体(Braunlinge)，并接着在高温炉中进行烧结。
MIM技术在此将塑料注塑的成形自由度与粉末冶金相接合。因此MIM方法提供了一种可能性，即大量成本经济地制造具有复杂的几何形状的且高精度的高整体性金属件。
因此借助于MIM方法可以将壳体壁以非常精确的厚度进行制造，并由此在按本发明的测力装置的金属壳体中实现了非常精确计算的形状走向和厚度走向。由此可以制造一种非常小的弹性壳体，从而在要求的例如150kg的最大额定载荷作用在测力装置上的情况下，在壳体中没有一个位置会超过350牛顿/平方毫米的最大内应力，同时实现了刚性壳体件每千克加载重量最小1微米的相对偏移。
另外通过按本发明的壳体的一体性还可以避免此前壳体不同组成部分之间费事的接合过程，由此-由于减少了接合边缘的数量-在按本发明的测力装置的情况下可以显著降低滞后现象。
按本发明的装置的优选的实施方式包含在下面的附图描述中。
附图示出：
图1示出了按本发明的测力装置1的一种实施例的横截面；
图2示出了按图1的测力装置的透视图；
图3示出了按图1的测力装置的俯视图；
图4示出了按图1的测力装置沿剖切面A-A的横截面图。
图1示出了按本发明的测力装置1的一种优选的改进方案，该测力装置1包括一个一件式的壳体2，其是用金属注射成形(MIM)工艺进行制造的。该壳体具有一个上壳体件25和一个下壳体件26，其相对于连接这两个壳体件25、26的U形弹簧件21和22是刚性的，从而这两个刚性的壳体件25和26虽然可以在重力的作用下相对靠近或远离运动，但是本身理想地不变形。在这两个刚性壳体件25和26之间设置了一个偏移传感器6，其可以检测这两个壳体件25、26相互之间的相对运动，并转换成电信号，该电信号通过一个未示出的电缆连接件通过插头5导引到一个处理电子装置，或者在插头5内部的一个处理电子装置中进行进一步处理。该信号输入同样未示出的乘客保护装置中，并在那里作为作用在测力装置1上的重量的信息使用，基于该信息在必要时适应性地启动乘客约束保护机构。
为了如开头所述即使在一个力-其通过传力机构3由汽车座椅施加到上部刚性的壳体件25上，并由此施加在测量力装置1上-的作用下，在壳体22中产生所期望的微小的机械应力，两个弹簧件22和21的支腿构成一个锐角α。
另外，为了使得应力在很大程度上均匀地分布在测力装置1的整个壳体2中，每个弹簧件从上部的刚性壳体件25开始连续变细，直到其在向U形环弯曲开始处达到最小的壁厚d。从该点开始，壁厚在U形环的顶点周围重新增加，在环圈之后重新减小，并且一直到下部刚性壳体件26的过渡部分都保持恒定。因为剖切面AA是弹簧件的对称平面，壁厚d沿弹簧件的走向等于弹簧件22的走向。
另外，所示的作为两个整体组成部分的壳体1在两个所示的弹簧环21和22中的每一个的后面分别具有一个固定接片4，借助于固定接片可以通过两个螺纹件7将测力装置1与汽车底盘连接。在螺纹件的位置上，也可以使用其它固定机构，例如铆钉或者类似机构。
图2示出了图1的测力装置的透视图。可以看到，在两个具有所属的螺纹件7的固定机构4后面还关于两个刚性壳体件25和26对称地设置了另一对U形弹簧件24和25。根据该视图尤其可以清楚看到，如何借助于壳体2的一种非常精细的结构造型的方案将四个所示的弹簧环21、22、23、24制造成如此细长，从而测力装置1的固定点可以设置在相同的基面内，该基面由整个壳体2连同弹簧件21、22、23和24所占据。该基面在图4中还会以俯视图示出。
图4示出了测力装置1的壳体2沿着图1的剖切面A-A的横截面。根据该横截面图来说明额外的过载保护元件8、9的工作原理，其已经在两幅附图图2和3中以壳体2的俯视图示出。这两个过载保护元件8、9例如借助于螺纹连接与上部刚性壳体件25固定连接。这两个过载保护元件8和9中的每一个过载保护元件的直径朝下部刚性壳体件26的方向台阶式地增加，并且相对于下部刚性壳体件26通过一个大致保持相等的狭窄气隙间隔开。
通过这种方式，一旦一个力通过传力机构3朝着下部刚性壳体26的方向作用，这两个过载保护元件8和9就从壳体2中伸出。在一个进一步提高的力作用下，这两个刚性壳体件25和26进一步相对偏移，并且只有当这两个过载保护元件8和9从壳体2中伸出这么远，使得其受到由汽车底盘引起的阻力时才受到阻碍。在沿相反方向的力作用下，这两个刚性壳体件25和26一直相对偏移，直到下部刚性壳体件26和在这两个过载保护元件中的每一个中的台阶之间的缝隙闭合。

Claims (5)

1.测力装置(1)，
-具有一个一体式的金属壳体，该壳体包括一个上部刚性壳体件(25)和一个下部刚性壳体件(26)，这两个壳体件通过U形弹簧件(21、22、23、24)相互连接在一起，并且其在一个力的作用下可以沿着运动轴线(60)弹动地相对运动，其中所述弹簧件(21、22、23、24)关于平行于运动轴线(60)的剖切面(AA)相互对称布置；并且
-在所述上部和下部刚性壳体件(25、26)之间具有一个偏移传感器(6)，其用于检测所述刚性壳体件相互之间的相对运动；
其特征在于：所述壳体(2)以金属注射成形(MIM)工艺制造。
2.按权利要求1所述的测力装置(1)，其特征在于：所述弹簧件(21、22、23、24)的两个支腿分别夹成一个锐角(α)。
3.按权利要求1或者2所述的测力装置(1)，其特征在于：弹簧件(21、22、23、24)的壁厚(d)从上部刚性壳体件(25)开始首先减小，接着又朝弹簧环(21、22、23、24)的顶点增加。
4.按前述权利要求中任一项所述的测力装置，其特征在于：所述壳体(2)具有至少四个U形弹簧件(21、22、23、24)，其中相应两个弹簧件(24、21、23、22)沿相同的方向从剖切面(AA)伸出。
5.按权利要求4所述的测力装置(1)，其特征在于：所述下部刚性壳体件(26)在两个沿相同方向从剖切面(AA)伸出的弹簧环(21、24、22、23)之间具有一个固定接片(4)，利用该固定接片借助于合适的固定机构(7)、尤其是螺纹件(7)可以将测力装置(1)与汽车底盘刚性连接。
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