CN1930459A - 连接件 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于检测磁体系统(45)和磁传感机构(46)之间相对运动以进行力的测量的连接件。磁体系统(45)相对于磁传感机构(46)是如此设置的，即将垂直于相对运动的磁场的一个分量线性化。

Description

连接件

背景技术

本发明涉及一种按独立权利要求前序部分所述的连接件。

DE 101 11 020 A1公开了这样一种类型的连接件，其中采用了在磁体系统和磁传感机构之间的相对运动进行力测量。其中，磁体系统优选是一种永久磁体，一种霍尔传感器元件用作磁传感机构，该霍尔传感器元件相对永久磁体可对称或者中心设置。

发明内容

与之相比具有独立权利要求特征的根据本发明的连接件具有如下优点，即现在磁体系统相对于磁传感机构是如此设置的，即垂直于磁体系统和磁传感机构之间的相对运动的磁场的一个分量线性化。这改进了磁场的测量、并且因此改进了力的测量。这样在最小结构空间中达到磁场的最佳化对称和强度。特别是通过此措施提高了每次相对运动的磁升程。因此引起与地点有关的更强烈的磁场变化。其结果是在机械偏移减小时在测量范围上在磁场传感机构中取得一个线性的放大的输出信号。这例如改进了对例如横向力和力矩的干扰影响的不敏感性。

一种扩大了的磁升程以及在一种优选的空间方向的高的磁场变化使得可以进一步减小连接件，并因此改进其持续负荷强度。

重要的是磁体系统和磁场传感机构之间的相对运动。在这种情况下，磁体系统或者磁场传感器是否位置固定，或者磁体系统或者磁场传感器是否运动、或者这两者、也就是磁体系统和磁场传感器运动都不重要。总之在此是测量磁体的磁场。通过远场的变化或者设计也使得近场的形状和强度或者扩展得到最佳化，并且因此改进了传感器信号。通过磁体的尺寸、几何形状和彼此间的位置调节远场，或者使之最佳化。

磁体位置或者传感器位置按照实施方式可以互换，并且沿横梁设置。其目的是在横向力和力矩影响最小的情况下在磁体和传感器之间得到最大相对升程。

通过在从属权利要求中所列措施和改进方案可以有利地改进在独立权利要求中所述的连接件。

特别有利的是，至少一个极性过渡部分、也就是磁体系统的一个磁体的北极和南极之间的区域在磁场传感机构的对面具有一个凹槽。这个凹槽例如可以是极性过渡部分上的一个缺口、间隙、缝或者另一种凹槽。这个凹槽在尺寸方面与相应的磁体的几何尺寸相比要小。如此产生的磁场在凹槽边缘周围提高了场强，或者通过凹槽的形状产生了一个对称的磁场。通过这一措施达到垂直于偏移方向的磁场分量具有一种改进的直线性。

另外有利的是，在磁体系统上、优选地在一个单磁体系统上设置至少两个极靴，它们产生一个更强的磁场，因为现在那个背向磁传感机构的磁场通过这些极靴也被偏转到极靴之间的测量地点。其中极靴的形状还确定了测量地点的磁场的对称性和形状。该测量地点位于极靴之间。这样垂直于偏移方向的磁场分量也具有改进的直线性。

此外，如此地形成磁体系统的表面也是有利的，即该表面向磁传感机构延伸。这样磁场达到最佳形状。通过磁体表面的相应的构造使得在测量地点的磁场在形状和强度上对于测量信号最佳化，并且提高了对横向力和力矩的不敏感性。

此外有利的是，磁体系统具有彼此对置的磁体，其中，相同的磁极对置，也就是南极面对南极，北极面对北极。通过这样一种多磁体系统，磁场形状和强度例如可通过磁体彼此间的距离和位置进行调节。可在磁体之间和侧面旁边测量与位置有关的磁场变化。通过选择传感器位置可在最大磁场梯度的区域内以及在一个最小干扰的地点进行测量。然而不相同的磁极也可对置。这样就可以调节出一种有针对性的磁场梯度，例如为了获得一种具有更高敏感性的优选方向。

最后有利的还在于，一个磁体的一个极性过渡部分和另一磁体的一个极对置。通过这一措施产生一个规定的非对称的磁场，该磁场实现了一种多分区的测量区域。这样，可在一个所希望的测量范围内取得提高的分辨率，并且在这个所希望的测量范围之外取得减小的分辨率。此外可以调节出测量范围的一个优选方向。作为替代方案也可以通过将磁体设置为南极-北极-南极-其中一个北极与南极对置或者相反-形成这样一种具有对称磁场的多磁体系统。通过所参加的磁极的尺寸和它们彼此间的距离可以调节磁场的形状和强度。

附图说明

附图示出了本发明的实施例，下面对这些实施例进行更详细地说明。

这些附图是：

图1：一种单磁体系统的不同布局，

图2：具有特别形状表面的单磁体系统，

图3：多磁体系统的实施例，其中，相同的极对置，

图4：连接件，

图5：另一多磁体系统，

图6：另一些多磁体系统。

具体实施方式

越来越多地将测力传感器用于描述汽车座椅上的物体的特征。一种代替销钉或者螺栓用于固定汽车座椅的、并且同时测量施加到该座椅上的力的连接件与用于致动乘客保护装置的控制器相连接，以便在座椅无人乘坐时阻止例如安全气囊的触发。通过在一个汽车座椅上使用多个连接件也可更加准确地描述位于该汽车座椅上的物体的特征，确切地说是通过载荷的分布来进行。事实证明对于连接件有利的是，将一个磁体系统和一个磁场传感器、优选地为一个霍尔传感器之间的相对运动用于测量连接件中的力。

因此根据本发明建议，将在磁体系统和磁场传感器之间的连接件中的这种布置如此地最佳化，使垂直于相对运动的磁场的一个分量线性化。这实现了测量结果的简单处理。

图4表示在一个连接件中磁场传感机构和磁场系统的布置情况和力的测量。连接件41固定地装在一个安装在汽车底盘上的支架40上。连接件41在另一端和在此通过支柱43表示的座椅连接。因此，连接件41通过支柱43得到施加到座椅上的重力42。该重力42通过套筒44传递到连接件41的本体上，以便然后通过支架40将其引出。这个力导致在横梁45和支承在连接件41的壳体中的霍尔传感器46之间的位移。从这个位移可以确定压在座椅上的重量。在此作为过载保护设置了气隙47。

座椅力传感器由一个内部的弯曲部件和一个外部的套筒组成，该套筒在一端为紧密固定焊接。也就是和支架40焊接。传感器的主动部件是这种装配。在传感器的内部由霍尔传感器检测通过力作用引起的位移。应将霍尔传感器46的信号输送到一个安置在螺栓周围的壳体上，在这里在一块印刷电路板上进行信号处理。然后将已处理的信号输送给一个插头接口。在该插头接口上通过汽车中的配对插头和电缆束将该信号输送给用于致动乘员保护装置的控制器。因为力转换成线性位移，并且霍尔传感器46将这种位移转换为一种信号，所以应避免通过外部力的影响所引起的霍尔传感器46或者它的支承装置的任何运动或者位移，因为这将导致错误的解释或者错误的测量。

图1表示根据本发明设计的单磁体系统的实施方案a、b、c。图1a表示的磁体11在磁场传感机构的对面有一个凹槽10，其中，磁场传感机构沿横向方向发生偏移，如在此所示。磁体11产生一个朝向霍尔磁场传感机构的磁场13和一个背向磁场传感机构的磁场12。凹槽在尺寸方面比磁体11的几何尺寸要小。如此产生的磁场在凹槽边缘的周围有更高的场强。图1b表示一种方案，其中设置一个朝尖端延伸的缺口作为凹槽。磁体15又具有一个朝向霍尔磁场传感机构的磁场17和一个背向的磁场14。其中，缺口16产生一个对称的磁场。图1c描述一种替代方案。在此磁体101由极靴18和19包围。极靴的作用是对霍尔磁场传感机构产生更强的磁场。这是由于下述原因造成的，即由极靴引起的返回磁场被偏转到极靴之间的测量点。其中，极靴的形状还确定了位于极靴之间的测量点处的磁场的对称性和形状。所有这三个实施例A、B、C导致一个垂直于偏移方向的得到改进的磁场直线性。

图2表示四种实施例。磁体的形状是如此设计的，即磁体的表面向霍尔磁场传感机构延伸。在图2a中磁体的南极200尖状地向霍尔磁场传感机构延伸。这样磁场202或203相应地最佳化。图2b表示一种替代方案。现在是南极204朝霍尔磁场传感机构方向整圆。通过这一措施使磁场201、205也相应地最佳化。图2c表示另一替代方案。现在北极和南极以它们的极性过渡部分朝向霍尔磁场传感机构。在此朝向它的一面也被整圆，在此示出了轮廓207。这样磁场209相应地最佳化。在此后面的磁场206不起作用。实施例2d也是这种情况，在该情况中后面的磁场208不是关键的，但是它的形状相对于磁体210的极性过渡部分也是对称的。在此磁极在极性过渡部分尖状地朝霍尔磁场传感机构延伸，因此磁场211相应地最佳化。通过极表面的半径或者角度使得磁场几何形状以及强度如此地最佳化，即达到相应更高的增益、也就是放大。通过在测量方向上对磁场的最佳化得到更大的有效信号。这降低非测量方向上的信号的影响。因此也提高了测量信号对横向力和力矩的不敏感性。

图3表示多磁体系统的三个实施例，其中，霍尔磁场传感机构位于两个磁体之间的区域中。图3a表示一种双磁体系统，在该系统中两个磁体300和301的极分别对置，也就是相同的极对置。这样相应地形成了两个极300、301的磁场，这通过磁力线303、304、305和306表示。在此，霍尔磁场传感机构沿测量方向、也就是横向运动，如箭头302所示。此外，霍尔磁场传感机构不是设置在磁场的外部中心。这样，可在最大磁场梯度范围内以及最小干扰影响的地点处进行测量。为此图3b示出一种方案。现在霍尔磁场传感机构不是直接位于两个磁体300和301之间，而是稍微在其外部。通过这样一种多磁体系统例如可通过彼此间的距离和位置对磁场形状和磁场强度进行调节。与地点有关的磁场的变化如图3a和图3c所示可在磁体之间和磁体的侧面旁边进行测量。图3c表示一种方案。在此两个磁体307和308其南极彼此面对地设置。其北极分别位于其后方。然后在此通过磁力线309、310、311和312相应形成磁场。在此测量方向表示为沿着垂直方向313。在此霍尔磁场传感机构也稍微偏离磁场中心。偏离中心的意思是测量地点位于磁体之间的几何中心之外。当磁体为相同尺寸/相同强度时，在精确的几何中心存在一种磁场降低(为零或者最小磁场)。这不适合用作测量地点。然而稍微在中心之外则磁场梯度最大，因此是优选的测量地点，因为小的机械偏移(霍尔-磁体系统相对运动)产生大的信号变化。

图5表示一种双磁体系统，其中，这两个磁体50和51以它们的各不相同的极对置。这样形成磁场52和53。其中，霍尔磁场传感机构位于磁体50和51之间的范围之外，并且沿箭头54所示垂直方向运动。这是在磁极之间具有一个间隙的图1a(b)的一种极端变型方案。因为使用的是两个分开的磁体，所以将它在此重述一次。

图6a表示一种具有一个磁体60的多磁体系统。磁体61设置在磁体60的极性过渡部分的对面。在此又是水平偏移的霍尔磁场传感机构设置在这两个磁体60和61之间。如此产生的磁场用磁力线62、63、66和65表示。通过这种布局产生一个规定的非对称磁场63，这种磁场允许分成多部分的测量范围。这样可特别提高在所希望的测量范围内的分辨率，并且减小在所希望的测量范围之外的分辨率。此外，还可调节测量范围的优选方向。在N-S 60过渡区域、或者相反地具有一个非常大的磁场梯度。霍尔传感器距N-极越近，则磁场越均匀，也就是霍尔传感器显示最大的灵敏性。这样人们就得到一个具有更高灵敏度的优选方向，例如沿测量方向。

图6b表示一种具有一个对称磁场68的替代方案，因为现在上磁体69由三个极组成，确切地说是由中间的一个南极和分别在外侧的两个北极组成。下磁体61用它的南极与磁体69的南极面对地设置。然而，下磁体61的南极比磁体69的上南极略大一些。在这两个磁体69和61之间如此产生的磁场68用磁力线表示。可通过所参加的磁极的大小和宽度以及它们彼此间的距离来调节磁场的形状和强度。

设置具有一个磁场传感机构或者一个磁传感器-磁装置的单磁体系统或者多磁体系统，这些系统地分开调节或者校准。在此情况下，磁体-传感器的距离通过分开的安装调节到最佳距离，并且予以固定。然后使校准的系统侧面地引导穿过套筒和弯曲部件并且予以固定。这样，磁体与套筒固定连接，并且传感器与弯曲部件固定连接。也可以相反地将磁体布置在弯曲部件中，而将传感器布置在套筒中。如此分开地校准磁体-传感器-磁体系统的好处在于，既可以彼此调节磁体的极性过渡部分并准确地调节磁场，也可以最佳地对磁场中的传感器元件进行定向。

Claims (7)

1.连接件，其如此进行布置，即该连接件(41)检测一个磁体系统(45)和一个磁传感机构(46)之间的相对运动以进行力测量，其特征在于，该磁体系统(45)相对于磁传感机构(46，Hall)是如此设置的，即将垂直于相对运动的磁场的一个分量进行线性化。

2.按照权利要求1所述的连接件，其特征在于，在所述磁体系统(45)的至少一个极性过渡部分上在磁场传感机构(Hall)的对面设置一个凹槽(10、16)。

3.按照权利要求1或2所述的连接件，其特征在于，在所述磁体系统上设置至少两个极靴(18、19)。

4.按照前述权利要求中任一项所述的连接件，其特征在于，所述磁体系统的表面是如此形成的，即该表面向磁传感机构(Hall)延伸。

5.按照前述权利要求中任一项所述的连接件，其特征在于，所述磁体系统具有彼此对置的第一和第二磁体(300、301)，其中，相同的磁极对置。

6.按照权利要求1至4中任一项所述的连接件，其特征在于，所述磁体系统具有彼此对置的第三和第四磁体(50、51)，其中，不相同的磁极对置。

7.按照前述权利要求中任一项所述的连接件，其特征在于，一个第六磁体(61)的一个极与一个第五磁体(60)的一个极性过渡部分对置。

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