WO2004083671A1 - Spring, especially a leaf spring, and force-displacement transducer - Google Patents

Spring, especially a leaf spring, and force-displacement transducer Download PDF

Info

Publication number
WO2004083671A1
WO2004083671A1 PCT/EP2004/002710 EP2004002710W WO2004083671A1 WO 2004083671 A1 WO2004083671 A1 WO 2004083671A1 EP 2004002710 W EP2004002710 W EP 2004002710W WO 2004083671 A1 WO2004083671 A1 WO 2004083671A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spring
end regions
force
region
leaf spring
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/002710
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Christoph
Manfred Frimberger
Henderikus-L Offereins
Christian Plankl
Egbert Wagner
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2004083671A1 publication Critical patent/WO2004083671A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/18—Leaf springs
    • F16F1/185—Leaf springs characterised by shape or design of individual leaves

Definitions

  • the invention relates to a spring, in particular a leaf spring, and a force-displacement transducer with such a spring.
  • leaf springs for force-displacement conversion. If, as usual, their ends rest loosely on a counter bearing, they move at one
  • the object of the invention is to provide a spring, in particular a leaf spring, the ends of which can be rigidly fastened and which nevertheless has great resistance to vibration and minimal hysteresis during bends, and a force-displacement transducer with such a spring.
  • a first solution to the problem relating to the spring is achieved with a spring according to claim 1.
  • the invention is suitable for a wide range of applications in which a force is to be measured and is particularly suitable for use in weight sensors for occupant weight detection in motor vehicles.
  • FIG. 2 shows the force-displacement converter of FIG. 1 in an exploded view
  • FIG. 3 shows a force-displacement converter according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows the force-displacement converter of FIG. 3 in an exploded view
  • FIG. 5 is a perspective view of a leaf spring
  • FIGS. 6 and 7 are perspective views of another leaf spring
  • Fig. 7 shows a side view of the leaf spring according to FIGS. 6 and
  • Fig. 8 is a perspective view of a modified from FIG. 6 embodiment of a leaf spring.
  • Fig. 1 contains a force-displacement transducer according to the invention, a leaf spring 1 with a central region 2 and two end regions 4.
  • the central region 2 merges into the end regions 4 via cranked transition regions 3.
  • transition area 3 is designed as a crank with two sections bent in opposite directions. Due to the two transition areas 3, the central area 2 is at a distance from a connecting straight line running between the end areas 4. Any suitable resilient material, such as spring steel, can be used for the leaf spring.
  • the transducer according to the invention also contains a housing 5, which consists of a cover 6 and a base plate 7.
  • the cover 6 has holes 11, which are preferably designed as bores.
  • Fasteners (not shown), such as. B. Screws, which are carried out through the holes 11 and corresponding recesses on the end regions 4 of the spring 1, between the Base plate 7 and the lid 6 are clamped or rigidly attached.
  • the region of the spring 1 clamped in this case corresponds essentially to its end regions 4.
  • the cover 6 furthermore has a passage 10 for receiving a bolt or the bolt connected to the central region 2 of the spring 1.
  • the bolt 8 is preferably by a
  • Bolt 8 provided stop plate and with a
  • Nut 9 attached to the spring 1.
  • the bolt can be welded directly to the spring.
  • the base plate 7 advantageously has a reduced thickness between its support areas, on which the end areas 4 of the spring 1 rest, in order to increase the possible deflection dimension of the spring 1 in the Z direction.
  • the transition regions 3 have the effect that the spring 1 realizes its deflection in the Z direction predominantly by means of a bend and that it deflects with less Tensile load in the direction of the material plane, ie in X-
  • the bolt hole 21 is preferably formed centrally in the central region 2 of the spring 1, which is preferably symmetrical overall, in order to ensure translational deformation of the central region 2 of the spring 1 when force is applied in the Z direction and to prevent the spring 1 from being subjected to torsional stress.
  • the housing 5, the bolt 8 and the nut 9 can be made of any suitable materials, preferably steel.
  • the force-displacement converter of the second exemplary embodiment differs from the first primarily in that the end regions 4 of the leaf spring 31 are not arranged in a common plane.
  • the middle region 2 of the leaf spring 31 merges into the end regions 4 via simply curved transition regions 3, so that planes in which the end regions are arranged intersect below the plane of the middle region in the example shown.
  • the configuration is preferably symmetrical, so that the angles between the planes of the end regions 4 and the plane of the central region 2 are the same.
  • the counterhold 36 are designed as two separate parts, which over the
  • Fastening means can be fixed rigidly to the cover 6, the end regions 4 advantageously being clamped between the counterholders 36 and the cover 6 and fixed rigidly.
  • This embodiment of the converter is open at the bottom. The lid forms the firmness
  • the spring 31 is deformed in accordance with its spring constant in the Z direction. Due to the curved transition areas 3 directly at the end areas 4 of the spring 31, the spring 31 is subjected to pressure or tension, depending on the direction of force of the force introduced, with deformation of the transition areas.
  • the design of the springs 1, 31 as leaf springs in the above exemplary embodiments is to be understood as an example.
  • the leaf springs 1, 31 preferably have a uniform thickness, which simplifies their manufacture.
  • the spring according to the invention can be modified in a variety of ways. It can be designed with a different thickness or different curvature of the transition areas, also by more than 180 °, as a wire or rod, etc.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a leaf spring 38, the central region 2 of which is formed with the bolt hole 21 and initially with the central region 2 in one plane extending sections 3 ⁇ of the transition areas 3 and then around
  • Transition areas 3 merge into short end areas 4, which in
  • the thickness and the width of the leaf spring 38 are the same over their entire length.
  • the leaf spring 38 can advantageously by soldering or welding them
  • End faces 40 are fastened with a base plate designed similarly to the base plate 7 of FIG. 1.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a leaf spring 42, the central region 2 of which passes over transition regions 3, which initially decrease in thickness, then remain constant and then increase, into end regions 4, which in turn are soldered or welded or clamped with a correspondingly shaped base plate of the transducer can be rigidly connected.
  • the leaf spring 42 according to FIG. 6 is flat overall, at least on its underside. Because the area moment of inertia passes through a minimum as a result of the reduced thickness between the end regions and the central region, it bends and stretches
  • Leaf spring 42 in the event of a deflection of its central region without causing material stresses, thereby again, a low-hysteresis characteristic that is constant over long operating times is achieved.
  • FIG. 7 shows a side view of the leaf spring according to FIG. 6 and illustrates the changes in thickness.
  • the embodiment according to FIG. 8 differs from that of FIG. 6 in that the area moment of inertia of the transition regions 3 is not only reduced by their thickness reduction, but also in that in the
  • Transition areas 3 are formed at their sections with the smallest thickness recesses 20, which advantageously have an elliptical shape, the longitudinal axes of the ellipses pointing in the width direction of the leaf spring 44 and the short axes of the ellipses being directed in the longitudinal direction of the leaf spring 44.
  • the leaf springs described are only examples.
  • the shape of the leaf springs in top view or side view can be changed in a variety of ways.
  • the springs do not necessarily have to be designed as leaf springs, but can be shaped like a rod, the rod being round or rectangular, having a different cross section along its length and being able to be bent in different ways, as long as the described characteristic properties, such as bends in the transition regions and / or changing moments of inertia are present and the ends of the springs are rigidly attached to a correspondingly rigid component.
  • Features of the different embodiments can be combined with one another in the most varied of ways.
  • the springs according to the invention guarantee a high fatigue strength and minimal hysteresis in the event of a vibration perpendicular to their longitudinal extent and perpendicular to their material plane.
  • the type of bending of the transition areas and / or the reduction of the moment of inertia make it possible to adapt the elastic properties of the spring or its force-displacement characteristic to the respective use.
  • the force-displacement transducer according to the invention can be used in conjunction with any suitable displacement detection means or displacement sensor, e.g. an inductive displacement sensor for detecting the deflection of the bolt or the spring can be used as a weight sensor.
  • the displacement sensor possibly supplemented with a signal processing circuit for signal evaluation, can be provided inside or outside the housing 5.
  • the spring which is firmly clamped on both sides, ensures that all forces occurring due to a normal load on a motor vehicle seat are reliably absorbed and detected.
  • the recesses 20 in the transition regions 3 do not necessarily have to be through holes, but can also be formed as recesses with a reduced thickness.

Abstract

The invention relates to a spring, especially a leaf spring, comprising two end regions (4) that can be rigidly clamped, and a central region (2) located between the two end regions and used to connect said spring to a force introducing means. The central region (2) respectively merges into the end regions (4) via a curved transition region (3), and/or a transition region between the central region (2) and an end region (4) respectively has a section with a reduced geometrical moment of inertia.

Description

Beschreibungdescription
FEDER, INSBESONDERE BLATTFEDER, UND KRAFT-WEG-WANDLERSPRING, ESPECIALLY LEAF SPRING, AND FORCE-WAY CONVERTER
Die Erfindung betrifft eine Feder, insbesondere Blattfeder, sowie einen Kraft-Weg-Wandler mit einer solchen Feder.The invention relates to a spring, in particular a leaf spring, and a force-displacement transducer with such a spring.
Es ist bekannt, Blattfedern zur Kraft-Weg-Wandlung zu verwenden. Wenn deren Enden, wie üblich, lose auf einem Gegenlager aufliegen, verschieben sie sich bei einerIt is known to use leaf springs for force-displacement conversion. If, as usual, their ends rest loosely on a counter bearing, they move at one
Verbiegung der Blattfeder, was einerseits mit Verschleiß und andererseits mit Reibung und daraus resultierender Hysterese verbunden ist. Bei Blattfedern, die an beiden Enden starr befestigt sind, besteht das Problem, dass bei einer Auslenkung bzw. Biegung der Feder senkrecht zu einer Verbindungslinie ihrer Enden große Kräfte in Richtung der Materialebene auftreten, was die Feder sehr steif macht und zu einer bleibenden Verformung bzw. Schädigung der Feder führen kann, wodurch die Federkennlinie verändert wird.Bending of the leaf spring, which is connected on the one hand with wear and on the other hand with friction and the resulting hysteresis. With leaf springs that are rigidly attached at both ends, there is the problem that when the spring is deflected or bent perpendicularly to a connecting line between its ends, large forces occur in the direction of the material plane, which makes the spring very stiff and leads to permanent deformation or Damage to the spring can result, which changes the spring characteristic.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Feder, insbesondere Blattfeder, deren Enden starr befestigbar sind und die dennoch bei Biegungen eine große Schwingungsdauerfestigkeit und eine minimale Hysterese aufweist, sowie eines Kraft-Weg-Wandlers mit einer solchen Feder.The object of the invention is to provide a spring, in particular a leaf spring, the ends of which can be rigidly fastened and which nevertheless has great resistance to vibration and minimal hysteresis during bends, and a force-displacement transducer with such a spring.
Eine erste Lösung der die Feder betreffenden Aufgabe wird mit einer Feder gemäß dem Anspruch 1 erzielt.A first solution to the problem relating to the spring is achieved with a spring according to claim 1.
Eine weitere Lösung der vorgenannten Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 2 erzielt. Die Ansprüche 3 bis 9 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Feder gerichtet .A further solution to the aforementioned object of the invention is achieved with the features of claim 2. Claims 3 to 9 are directed to advantageous embodiments and developments of the spring according to the invention.
Der den Wandler betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.The part of the object of the invention relating to the converter is solved with the features of claim 10.
Der erfindungsgemäße Wandler wird mit den Merkmalen der Ansprüche 11 bis 13 in vorteilhafter Weise weitergebildet.The converter according to the invention is further developed in an advantageous manner with the features of claims 11 to 13.
Die Erfindung eignet sich für ein breites Anwendungsspektrum, bei denen eine Kraft gemessen werden soll und ist insbesondere für den Einsatz bei Gewichtssensoren einer Insassengewichtserkennung von Kraftfahrzeugen geeignet.The invention is suitable for a wide range of applications in which a force is to be measured and is particularly suitable for use in weight sensors for occupant weight detection in motor vehicles.
Die Erfindung wird nachstehend anhand vonThe invention is described below with reference to
Ausführungsbeispielen und Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigenExemplary embodiments and reference to the drawing are explained. Show it
Fig. 1 einen Kraft-Weg-Wandler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,1 is a force-displacement converter according to a first embodiment of the invention,
Fig. 2 den Kraft-Weg-Wandler von Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung,2 shows the force-displacement converter of FIG. 1 in an exploded view,
Fig. 3 einen Kraft-Weg-Wandler gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,3 shows a force-displacement converter according to a second exemplary embodiment of the invention,
Fig. 4 den Kraft-Weg-Wandler von Fig. 3 in einer Explosionsdarstellung,4 shows the force-displacement converter of FIG. 3 in an exploded view,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Blattfeder,5 is a perspective view of a leaf spring,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Blattfeder, Fig . 7 eine Seitenansicht der Blattfeder gemäß Fig. 6 und6 is a perspective view of another leaf spring, Fig. 7 shows a side view of the leaf spring according to FIGS. 6 and
Fig . 8 eine perspektivische Ansicht einer gegenüber Fig. 6 abgeänderten Aus führungs form einer Blattfeder .Fig. 8 is a perspective view of a modified from FIG. 6 embodiment of a leaf spring.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 anhand eines ersten Ausführungsbeispiels erläutert .The invention is explained below with reference to Figures 1 and 2 using a first embodiment.
Gemäß Fig . 1 enthält ein er findungs gemäßer Kraft-Weg-Wandler eine Blattfeder 1 mit einem mittleren Bereich 2 und zwei Endbereichen 4 . Der mittlere Bereich 2 geht über gekröpfte Übergangsbereiche 3 in die Endbereiche 4 über . JederAccording to Fig. 1 contains a force-displacement transducer according to the invention, a leaf spring 1 with a central region 2 and two end regions 4. The central region 2 merges into the end regions 4 via cranked transition regions 3. Everyone
Übergangsbereich 3 ist im dargestellten Beispiel als Kröpfung mit zwei gegenläufig gebogenen Abschnitten ausgebildet . Durch die beiden Übergangsbereiche 3 weist der mittlere Bereich 2 einen Abstand von einer zwischen den Endbereichen 4 verlaufenden Verbindungsgeraden auf . Für die Blattfeder kann jedes geeignete federelastische Material, wie beispielsweise Feder stahl, verwendet werden.In the example shown, transition area 3 is designed as a crank with two sections bent in opposite directions. Due to the two transition areas 3, the central area 2 is at a distance from a connecting straight line running between the end areas 4. Any suitable resilient material, such as spring steel, can be used for the leaf spring.
Der er findungs gemäße Wandler enthält ferner ein Gehäuse 5, das aus einem Deckel 6 und einer Basisplatte 7 besteht . Der Deckel 6 weist Löcher 11 , die vorzugsweise als Bohrungen ausgeführt sind, auf .The transducer according to the invention also contains a housing 5, which consists of a cover 6 and a base plate 7. The cover 6 has holes 11, which are preferably designed as bores.
Im zusammengesetzten Zustand des Kraft-Weg-Wandlers gemäß Fig . 1 umschließt das Gehäuse 5 die Feder 1 . Die Feder 1 kann mitIn the assembled state of the force-displacement converter according to FIG. 1 encloses the housing 5, the spring 1. The spring 1 can with
(nicht dargestellten) Befestigungsmitteln, wie z . B . Schrauben, die durch die Löcher 11 und entsprechende Aussparungen an den Endbereichen 4 der Feder 1 durchgeführt sind, zwischen der Basisplatte 7 und dem Deckel 6 eingespannt bzw. starr befestigt werden. Der dabei eingespannte Bereich der Feder 1 entspricht im wesentlichen ihren Endbereichen 4. Der Deckel 6 weist weiterhin einen Durchlass 10 zur Aufnahme eines mit dem mittleren Bereich 2 der Feder 1 verbundenen Bolzens bzw.Fasteners (not shown), such as. B. Screws, which are carried out through the holes 11 and corresponding recesses on the end regions 4 of the spring 1, between the Base plate 7 and the lid 6 are clamped or rigidly attached. The region of the spring 1 clamped in this case corresponds essentially to its end regions 4. The cover 6 furthermore has a passage 10 for receiving a bolt or the bolt connected to the central region 2 of the spring 1.
Stössels 8 auf. Der Bolzen 8 ist dabei vorzugsweise durch einRam 8 on. The bolt 8 is preferably by a
Bolzenloch 21 (vgl. Fig. 2) der Feder 1 bis zu einer an demBolt hole 21 (see. Fig. 2) of the spring 1 to one at the
Bolzen 8 vorgesehenen Anschlagplatte geführt und mit einerBolt 8 provided stop plate and with a
Mutter 9 an der Feder 1 befestigt. Alternativ kann der Bolzen unmittelbar mit der Feder verschweißt sein.Nut 9 attached to the spring 1. Alternatively, the bolt can be welded directly to the spring.
Die Basisplatte 7 weist vorteilhafterweise zwischen ihren Auflagebereichen, an welchen die Endbereiche 4 der Feder 1 aufliegen, eine verminderte Dicke auf, um das mögliche Auslenkmaß der Feder 1 in Z-Richtung zu erhöhen.The base plate 7 advantageously has a reduced thickness between its support areas, on which the end areas 4 of the spring 1 rest, in order to increase the possible deflection dimension of the spring 1 in the Z direction.
Fig. 2 zeigt Aussparungen 20 in dem mittleren Bereich der Feder 1. Diese Aussparungen 20 verringern das Flächenträgheitsmoment und tragen zu einer vorteilhaften Spannungsverteilung im zulässigen Spannungsbereich in der Feder bei größtmöglicher Auslenkbarkeit der Feder in Z- Richtung bei .2 shows recesses 20 in the central region of the spring 1. These recesses 20 reduce the area moment of inertia and contribute to an advantageous stress distribution in the permissible stress region in the spring with the greatest possible deflectability of the spring in the Z direction.
Die Funktionsweise des Kraft-Weg-Wandlers wird nachstehend erläutert.The operation of the force-displacement converter is explained below.
Bei Einleitung einer Kraft in Z-Richtung in den Bolzen 8 bewegt sich dieser linear und lenkt die Feder 1 dabei kraftproportional entsprechend ihrer Federkonstanten in Z- Richtung aus. Die Übergangsbereiche 3 bewirken hierbei, dass die Feder 1 ihre Auslenkung in Z-Richtung überwiegend durch eine Biegung realisiert und sie die Auslenkung mit geringer Zugbelastung in Richtung der Materialebene, d. h. in X-When a force is introduced into the bolt 8 in the Z direction, the latter moves linearly and deflects the spring 1 in a force-proportional manner in accordance with its spring constant in the Z direction. The transition regions 3 have the effect that the spring 1 realizes its deflection in the Z direction predominantly by means of a bend and that it deflects with less Tensile load in the direction of the material plane, ie in X-
Richtung, ausführen kann.Direction.
Das Bolzenloch 21 ist vorzugsweise mittig in dem mittleren Bereich 2 der vorzugsweise insgesamt symmetrisch ausgebildeten Feder 1 ausgebildet, um eine translatorische Verformung des mittleren Bereichs 2 der Feder 1 bei einer Krafteinleitung in Z-Richtung zu gewährleisten und eine Drehbeanspruchung der Feder 1 zu verhindern.The bolt hole 21 is preferably formed centrally in the central region 2 of the spring 1, which is preferably symmetrical overall, in order to ensure translational deformation of the central region 2 of the spring 1 when force is applied in the Z direction and to prevent the spring 1 from being subjected to torsional stress.
Das Gehäuse 5, der Bolzen 8 sowie die Mutter 9 können aus beliebigen geeigneten Materialien, vorzugsweise Stahl, hergestellt sein.The housing 5, the bolt 8 and the nut 9 can be made of any suitable materials, preferably steel.
Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der3 and 4 show a second embodiment of the
Erfindung, wobei zu dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.Invention, parts similar to the first embodiment being designated by the same reference numerals.
Der Kraft-Weg-Wandler des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem ersten vor allem dadurch, dass die Endbereiche 4 der Blattfeder 31 nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Der mittlere Bereich 2 der Blattfeder 31 geht über einfach gebogene Übergangsbereiche 3 in die Endbereiche 4 über, sodass Ebenen, in denen die Endbereiche angeordnet sind, sich im dargestellten Beispiel unterhalb der Ebene des mittleren Bereiches schneiden. Die Ausbildung ist vorzugsweise symmetrisch, sodass die Winkel zwischen den Ebenen der Endbereiche 4 und der Ebene des mittleren Bereiches 2 gleich sind.The force-displacement converter of the second exemplary embodiment differs from the first primarily in that the end regions 4 of the leaf spring 31 are not arranged in a common plane. The middle region 2 of the leaf spring 31 merges into the end regions 4 via simply curved transition regions 3, so that planes in which the end regions are arranged intersect below the plane of the middle region in the example shown. The configuration is preferably symmetrical, so that the angles between the planes of the end regions 4 and the plane of the central region 2 are the same.
Im zusammengebauten Zustand gemäß der Darstellung von Fig. 3 liegen die Endbereiche 4 der Feder 31 jeweils auf einem Gegenhalter 36 auf, dessen Auflagefläche die gleiche Neigung zu der X-Y-Ebene wie die Endbereiche 4 der Feder 31 hat.In the assembled state as shown in FIG. 3, the end regions 4 of the spring 31 each rest on a counter-holder 36, the bearing surface of which has the same inclination to the XY plane as the end regions 4 of the spring 31 has.
(Nicht dargestellte) Befestigungsmittel wie bspw. Schrauben können durch die Deckellöcher 11 sowie entsprechendeFasteners (not shown) such as screws can through the cover holes 11 and corresponding
Aussparung der Endbereiche 4 der Feder 31 geführt werden und an den Gegenhaltern 36 befestigt werden. Die Gegenhalter 36 sind als zwei separate Teile ausgeführt, die über dieRecess of the end portions 4 of the spring 31 are guided and attached to the counter supports 36. The counterhold 36 are designed as two separate parts, which over the
Befestigungsmittel starr an dem Deckel 6 fixiert werden können, wobei vorteilhafterweise die Endbereiche 4 zwischen den Gegenhaltern 36 und dem Deckel 6 eingespannt und starr festgelegt sind. Diese Ausführungsform des Wandlers ist nach unten offen. Der Deckel bildet den Festigkeit gebendenFastening means can be fixed rigidly to the cover 6, the end regions 4 advantageously being clamped between the counterholders 36 and the cover 6 and fixed rigidly. This embodiment of the converter is open at the bottom. The lid forms the firmness
Grundkörper des Wandlers .Basic body of the converter.
Wird nun durch den Bolzen 8 auf die Feder 31 eine Kraft in Z- Richtung eingeleitet, verformt sich die Feder 31 entsprechend ihrer Federkonstanten in Z-Richtung. Durch die gebogenen Übergangsbereiche 3 unmittelbar an den Endbereichen 4 der Feder 31 wird die Feder 31 je nach Kraftrichtung der eingeleiteten Kraft auf Druck oder auf Zug unter Verformung der Übergangsbereiche beansprucht.If a force is now applied to the spring 31 in the Z direction by the bolt 8, the spring 31 is deformed in accordance with its spring constant in the Z direction. Due to the curved transition areas 3 directly at the end areas 4 of the spring 31, the spring 31 is subjected to pressure or tension, depending on the direction of force of the force introduced, with deformation of the transition areas.
Die Ausführung der Federn 1, 31 als Blattfedern in den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist beispielhaft zu verstehen. Die Blattfedern 1, 31 weisen dabei vorzugsweise gleichmäßige Dicke auf, was ihre Herstellung vereinfacht. Die erfindungsgemäße Feder kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Sie kann mit unterschiedlicher Dicke oder anderer Biegung der Übergangsbereiche, auch um mehr als 180°, als Draht bzw. Stab usw. ausgebildet werden.The design of the springs 1, 31 as leaf springs in the above exemplary embodiments is to be understood as an example. The leaf springs 1, 31 preferably have a uniform thickness, which simplifies their manufacture. The spring according to the invention can be modified in a variety of ways. It can be designed with a different thickness or different curvature of the transition areas, also by more than 180 °, as a wire or rod, etc.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Blattfeder 38, deren mit dem Bolzenloch 21 ausgebildeter mittlerer Bereich 2 über zunächst mit dem mittleren Bereich 2 in einer Ebene verlaufende Abschnitte 3ι der Übergangsbereiche 3 und dann umFIG. 5 shows a further embodiment of a leaf spring 38, the central region 2 of which is formed with the bolt hole 21 and initially with the central region 2 in one plane extending sections 3ι of the transition areas 3 and then around
90° Grad nach oben gebogene Abschnitte 32 derSections 3 2 of 90 ° bent upwards
Übergangsbereiche 3 in kurze Endbereiche 4 übergehen, die inTransition areas 3 merge into short end areas 4, which in
Stirnflächen 40 enden. Die Dicke und die Breite der Blattfeder 38 ist über deren gesamte Länge gleich. DieEnd faces 40 end. The thickness and the width of the leaf spring 38 are the same over their entire length. The
Flächenträgheitsmomente der Abschnitte 3ι sind mittelsArea moments of inertia of sections 3ι are by means of
Aussparungen 20 geschwächt. Die Blattfeder 38 kann vorteilhafterweise durch Verlöten oder Verschweißen ihrerCutouts 20 weakened. The leaf spring 38 can advantageously by soldering or welding them
Stirnflächen 40 mit einer ähnlich der Basisplatte 7 der Fig. 1 ausgebildeten Basisplatte befestigt werden. Bei einerEnd faces 40 are fastened with a base plate designed similarly to the base plate 7 of FIG. 1. At a
Auslenkung des mittleren Bereiches 2 verbiegen sich die Abschnitte 32 und dehnen sich die Abschnitte 3χ, wodurch auch bei dieser Ausführungsform der Blattfeder eine hysteresearme Verformung mit über lange Betriebsdauern gleich bleibender Kennlinie erreicht wird.Deflection of the central portion 2, the portions bend 3 and 2 stretch the sections 3χ, which also in this embodiment, the leaf spring is a low-hysteresis deformation over long periods of operation constant characteristic is achieved.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Blattfeder 42, deren mittlerer Bereich 2 über in ihrer Dicke zunächst abnehmende, dann gleichbleibende und anschließend zunehmende Übergangsbereiche 3 in Endbereiche 4 übergeht, die wiederum mit einer entsprechend geformten Basisplatte des Wandlers durch Löten oder Schweißen oder auch Einspannen starr verbunden werden können. Im Gegensatz zu den vorgenannten Blattfedern, bei denen der mittlere Bereich 2 von einer Verbindungsebene bzw. Verbindungslinie der Endbereiche durch die Kröpfung bzw. Krümmung entfernt ist, ist die Blattfeder 42 gemäß Fig. 6 zumindest an ihrer Unterseite insgesamt eben. Dadurch, dass das Flächenträgheitsmoment infolge der verminderten Dicke zwischen den Endbereichen und dem mittleren Bereich ein Minimum durchläuft, biegt und dehnt sich die6 shows a further embodiment of a leaf spring 42, the central region 2 of which passes over transition regions 3, which initially decrease in thickness, then remain constant and then increase, into end regions 4, which in turn are soldered or welded or clamped with a correspondingly shaped base plate of the transducer can be rigidly connected. In contrast to the aforementioned leaf springs, in which the central region 2 is removed from a connecting plane or connecting line of the end regions through the cranking or curvature, the leaf spring 42 according to FIG. 6 is flat overall, at least on its underside. Because the area moment of inertia passes through a minimum as a result of the reduced thickness between the end regions and the central region, it bends and stretches
Blattfeder 42 bei einer Auslenkung ihres mittleren Bereiches, ohne dass es zu Materialüberbeanspruchungen kommt, wodurch wiederum eine hysteresearme und über lange Betriebsdauern gleichbleibende Kennlinie erreicht wird.Leaf spring 42 in the event of a deflection of its central region without causing material stresses, thereby again, a low-hysteresis characteristic that is constant over long operating times is achieved.
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht der Blattfeder gemäß Fig. 6 und verdeutlicht die Dickenänderungen.FIG. 7 shows a side view of the leaf spring according to FIG. 6 and illustrates the changes in thickness.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von der der Fig. 6 dadurch, dass das Flächenträgheitsmoment der Übergangsbereiche 3 nicht nur durch deren Dickenabnahme reduziert ist, sondern zusätzlich dadurch, dass in denThe embodiment according to FIG. 8 differs from that of FIG. 6 in that the area moment of inertia of the transition regions 3 is not only reduced by their thickness reduction, but also in that in the
Übergangsbereichen 3 an deren Abschnitten mit geringster Dicke Aussparungen 20 ausgebildet sind, die vorteilhafterweise elliptische Gestalt haben, wobei die Längsachsen der Ellipsen in Breitenrichtung der Blattfeder 44 zeigen und die kurzen Achsen der Ellipsen in Längsrichtung der Blattfeder 44 gerichtet sind.Transition areas 3 are formed at their sections with the smallest thickness recesses 20, which advantageously have an elliptical shape, the longitudinal axes of the ellipses pointing in the width direction of the leaf spring 44 and the short axes of the ellipses being directed in the longitudinal direction of the leaf spring 44.
Die beschriebenen Blattfedern sind nur beispielhaft. Die Gestalt der Blattfedern in Aufsicht oder Seitenansicht kann in unterschiedlichster Weise abgeändert werden. Des weiteren müssen die Federn nicht zwangsläufig als Blattfedern ausgebildet sein, sondern können stabartig geformt sein, wobei der Stab runden oder rechteckigen, längs seiner Länge unterschiedlichen Querschnitt aufweisen kann und in unterschiedlicher Weise gebogen sein kann, solange die geschilderten charakteristischen Eigenschaften, wie Biegungen der Übergangsbereiche und/oder sich verändernde Flächenträgheitsmomente vorhanden sind und die Federn an ihren Enden an einem entsprechend steifen Bauteil starr befestigt sind. Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen können in unterschiedlichster Weise miteinander kombiniert werden. Die erfindungsgemäßen Federn garantieren bei einer Schwingung senkrecht zu ihrer Längserstreckung und senkrecht zu ihrer Materialebene eine große Dauerfestigkeit und eine minimale Hysterese. Durch die Art der Biegung der Übergangsbereiche und/oder der Verminderung des Flächenträgheitsmoments können die elastischen Eigenschaften der Feder bzw. deren Kraft-Weg- Kennlinie an die jeweilige Verwendung angepasst werden.The leaf springs described are only examples. The shape of the leaf springs in top view or side view can be changed in a variety of ways. Furthermore, the springs do not necessarily have to be designed as leaf springs, but can be shaped like a rod, the rod being round or rectangular, having a different cross section along its length and being able to be bent in different ways, as long as the described characteristic properties, such as bends in the transition regions and / or changing moments of inertia are present and the ends of the springs are rigidly attached to a correspondingly rigid component. Features of the different embodiments can be combined with one another in the most varied of ways. The springs according to the invention guarantee a high fatigue strength and minimal hysteresis in the event of a vibration perpendicular to their longitudinal extent and perpendicular to their material plane. The type of bending of the transition areas and / or the reduction of the moment of inertia make it possible to adapt the elastic properties of the spring or its force-displacement characteristic to the respective use.
Der erfindungsgemäße Kraft-Weg-Wandler kann in Verbindung mit einem beliebigen geeigneten Auslenkungsdetektiermittel bzw. Wegsensor, wie z.B. einem induktiven Wegsensor zur Erfassung der Auslenkung des Bolzens bzw. der Feder, als Gewichtssensor verwendet werden. Der Wegsensor, ggf. ergänzt mit einer Signalverarbeitungsschaltung zur Signalauswertung, kann innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 5 vorgesehen sein. Bei einer Verwendung eines derartigen Gewichtssensors zur Insassengewichtserkennung bei Kraftfahrzeugen gewährleistet die beidseitig fest eingespannte Feder, dass alle durch eine Normalbelastung eines Kraftfahrzeugsitzes auftretenden Kräfte sicher aufgenommen und detektiert werden. Die Aussparungen 20 in den Übergangsbereichen 3 müssen nicht zwangsläufig durchgehende Löcher sein, sondern können auch als Ausnehmungen mit verminderter Dicke ausgebildet sein. The force-displacement transducer according to the invention can be used in conjunction with any suitable displacement detection means or displacement sensor, e.g. an inductive displacement sensor for detecting the deflection of the bolt or the spring can be used as a weight sensor. The displacement sensor, possibly supplemented with a signal processing circuit for signal evaluation, can be provided inside or outside the housing 5. When using such a weight sensor for occupant weight detection in motor vehicles, the spring, which is firmly clamped on both sides, ensures that all forces occurring due to a normal load on a motor vehicle seat are reliably absorbed and detected. The recesses 20 in the transition regions 3 do not necessarily have to be through holes, but can also be formed as recesses with a reduced thickness.

Claims

Patentansprüche claims
1. Feder, insbesondere Blattfeder, enthaltend zwei starr einspannbare Endbereiche (4) und einen mittleren Bereich (2) zwischen den beiden Endbereichen zur Verbindung mit einem Krafteinleitmittel (8, 9), wobei der mittlere Bereich (2) jeweils über einen gekrümmten Übergangsbereich (3) in die Endbereiche (4) übergeht.1. Spring, in particular leaf spring, comprising two rigidly clampable end regions (4) and a central region (2) between the two end regions for connection to a force introduction means (8, 9), the central region (2) each having a curved transition region ( 3) passes into the end areas (4).
2. Feder, insbesondere Blattfeder, enthaltend zwei starr einspannbare Endbereiche (4) und einen mittleren Bereich (2) zwischen den beiden Endbereichen zur Verbindung mit einem Krafteinleitmittel (8, 9) , wobei jeweils ein Übergangsbereich (3) zwischen dem mittleren Bereich (2) und einem Endbereich (4) mit in einem Abschnitt des Übergangsbereiches vermindertem Flächenträgheitsmoment ausgebildet ist.2. Spring, in particular leaf spring, comprising two rigidly clampable end regions (4) and a middle region (2) between the two end regions for connection to a force introduction means (8, 9), each with a transition region (3) between the middle region (2 ) and an end region (4) with a reduced area moment of inertia in a section of the transition region.
3. Feder nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Übergangsbereich3. Spring according to claim 1 or 2, wherein in the transition region
(3) wenigstens eine Aussparung (20) ausgebildet ist.(3) at least one recess (20) is formed.
4. Feder nach Anspruch 3, wobei die Aussparung (20) elliptische Gestalt hat und die lange Achse der Ellipse in Querrichtung der Blattfeder verläuft.4. The spring of claim 3, wherein the recess (20) has an elliptical shape and the long axis of the ellipse extends in the transverse direction of the leaf spring.
5. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke der Feder (42, 44) zumindest in einem Abschnitt des Übergangsbereiches (3) vermindert ist. 5. Spring according to one of claims 1 to 4, wherein the thickness of the spring (42, 44) is reduced at least in a portion of the transition region (3).
6. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die6. Spring according to one of claims 1 to 5, wherein the
Endbereiche (4) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.End regions (4) are arranged in a common plane.
7. Feder nach Anspruch 6, wobei der gekrümmte7. The spring of claim 6, wherein the curved
Übergangsbereich (3) zwei gegensinnig gekrümmte Abschnitte aufweist.Transition area (3) has two oppositely curved sections.
8. Feder nach Anspruch 1, und einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Endbereiche (34) in zueinander geneigten Ebenen angeordnet sind.8. Spring according to claim 1, and one of claims 1 to 5, wherein the end regions (34) are arranged in mutually inclined planes.
9. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Verbindungsgerade der Endbereiche (4) einen Abstand vom mittleren Bereich (2) aufweist.9. Spring according to one of claims 1 to 8, wherein a connecting straight line of the end regions (4) is at a distance from the central region (2).
10. Kraft-Weg-Wandler zur Wandlung einer Kraft in ein Wegmaß, enthaltend eine Feder (1; 31; 38; 42; 44) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Endbereiche (4) der Feder starr mit einem Grundkörper (6, 7) verbunden sind und am mittleren Bereich (2) der Feder ein in einer Richtung etwa senkrecht zur Verbindung zwischen den Endbereichen linear bewegliches Krafteinleitmittel (8) angreift.10. force-displacement converter for converting a force into a dimension, containing a spring (1; 31; 38; 42; 44) according to one of claims 1 to 9, wherein the end regions (4) of the spring rigid with a base body ( 6, 7) are connected and a force introduction means (8) which is linearly movable in a direction approximately perpendicular to the connection between the end regions acts on the central region (2) of the spring.
11. Kraft-Weg-Wandler nach Anspruch 10, wobei die Endbereiche11. A force-displacement converter according to claim 10, wherein the end regions
(4) der Feder (1; 38) zwischen Bauteilen (6, 7) des Grundkörpers eingespannt sind.(4) the spring (1; 38) are clamped between components (6, 7) of the base body.
12. Kraft-Weg-Wandler nach Anspruch 10 oder 11, wobei der12. force-displacement transducer according to claim 10 or 11, wherein the
Grundkörper durch ein Gehäuse (5, 35) gebildet ist, das einen Deckel (6) mit einem Durchlass (10) zur Aufnahme eines mit dem mittleren Bereich (2) der Feder verbundenenBasic body is formed by a housing (5, 35) which has a cover (6) with a passage (10) for receiving one connected to the central area (2) of the spring
Stößels (8) und eine Grundplatte (7) aufweist, zwischen der und dem Deckel die Endbereiche (4) der Blattfeder (1) eingespannt sind.Tappet (8) and a base plate (7), between which and the cover, the end regions (4) of the leaf spring (1) are clamped.
13. Kraft-Weg-Wandler nach Anspruch 10, wobei die Endbereiche (4) der Feder (38; 42; 44) mit dem Grundkörper einteilig verbunden sind. 13. force-displacement transducer according to claim 10, wherein the end regions (4) of the spring (38; 42; 44) are integrally connected to the base body.
PCT/EP2004/002710 2003-03-18 2004-03-16 Spring, especially a leaf spring, and force-displacement transducer WO2004083671A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003111814 DE10311814A1 (en) 2003-03-18 2003-03-18 Spring, in particular leaf spring, and force-displacement converter
DE10311814.4 2003-03-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004083671A1 true WO2004083671A1 (en) 2004-09-30

Family

ID=32945939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/002710 WO2004083671A1 (en) 2003-03-18 2004-03-16 Spring, especially a leaf spring, and force-displacement transducer

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10311814A1 (en)
WO (1) WO2004083671A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2444262A1 (en) * 1978-12-14 1980-07-11 Gefa Sarl Weighing system esp. for domestic scale - uses strain gauges attached to deformable plate and connected into bridge circuit
FR2459462A1 (en) * 1979-06-18 1981-01-09 Testut Aequitas Diaphragm dynamometer for measurement of applied force - has axial guide assembly with capacitive sensor on load shaft
US5269497A (en) * 1990-12-17 1993-12-14 Flexsteel Industries, Inc. Seat spring structure
US6446945B1 (en) * 2000-10-26 2002-09-10 David M. Wisniewski Spring recoil stamping for biasing a vehicle seat bottom

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB143334A (en) * 1919-03-05 1920-05-27 Joseph Mcloughlin Improvements in means for suspending window curtains operatively in place
US2938700A (en) * 1956-01-06 1960-05-31 Alfred B Castle Mounting means
DE1100553B (en) * 1957-04-05 1961-02-23 Renault Driving device for moving and braking loads on conveyors
DE10037581A1 (en) * 1999-11-05 2001-05-10 Sebert Schwingungstechnik Gmbh Damping arrangement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2444262A1 (en) * 1978-12-14 1980-07-11 Gefa Sarl Weighing system esp. for domestic scale - uses strain gauges attached to deformable plate and connected into bridge circuit
FR2459462A1 (en) * 1979-06-18 1981-01-09 Testut Aequitas Diaphragm dynamometer for measurement of applied force - has axial guide assembly with capacitive sensor on load shaft
US5269497A (en) * 1990-12-17 1993-12-14 Flexsteel Industries, Inc. Seat spring structure
US6446945B1 (en) * 2000-10-26 2002-09-10 David M. Wisniewski Spring recoil stamping for biasing a vehicle seat bottom

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDERSON G H: "PRETEMPERED VS ANNEALED STRIP FOR STEEL FLAT SPRINGS", PRODUCT ENGINEERING, MCGRAW-HILL PUBLICATION, NEW YORK, NY, US, vol. 34, no. 10, 13 May 1963 (1963-05-13), pages 111 - 115, XP001014092, ISSN: 0032-9754 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10311814A1 (en) 2004-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0766872B1 (en) Battery terminal
DE3602673C2 (en)
EP0922868B1 (en) Ball joint
EP1266273B1 (en) Return device for the pedal of a motor vehicle
EP0819573B1 (en) Locking device for headrests
EP0651371A2 (en) Vibration absorber for damping of structural sound
EP3452732B1 (en) Clip for fastening a first element to a second element and device with a clip of this kind
DE2512923A1 (en) SPRING FOR VEHICLE SUSPENSION
DE10260062A1 (en) Leaf spring for a motor vehicle suspension
DE102016103768B4 (en) Touchpad bearing with improved leaf spring elements
EP1321319B1 (en) Strut support bearing
DE102005046174B4 (en) tension spring
DE10303706A1 (en) Force measurement arrangement, comprises a compact arrangement of force application bolt, force receiving base part, meander spring for force transfer between the two and a linear displacement sensor for the force application bolt
DE3342502A1 (en) DEVICE FOR SUPPORTING THE DIFFERENTIAL HOUSING OF A VEHICLE ON THE VEHICLE BODY
EP3277977B1 (en) Axial damper
WO2004083671A1 (en) Spring, especially a leaf spring, and force-displacement transducer
DE4034629A1 (en) DISC SHAPED SENSOR FOR A LOAD CELL
DE3119806C2 (en)
DE102009002999A1 (en) Contact pin for electronic circuit of controller for controlling internal combustion engine of motor vehicle, has contact element connected with electrical circuit, where base segment and contact element are connected to each other
DE2129214A1 (en) MEASURING CONVERTER, IN PARTICULAR FOR FORCE MEASUREMENT
DE19928302B4 (en) Device for fastening cable pull elements
WO2006119808A1 (en) Holder for a component of an exhaust gas system
DE10320737A1 (en) Anti vibration mounting for motor vehicle test control housing has stainless steel wires extending between holder plates bolted to vehicle frame and housing
DE60221207T2 (en) Component of a motor vehicle
DE102019208165B3 (en) Leaf spring receptacle for receiving a leaf spring of a motor vehicle, leaf spring clamp and motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase