DD242289A1 - Dreidimensionaler beschleunigungsaufnehmer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen dreidimensionalen Beschleunigungsaufnehmer mit einer seismischen Masse, die ueber mindestens ein Federelement in einem Aufnehmergehaeuse aufgehaengt ist. Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Messwertaufnahme gegenueber bekannten Beschleunigungsaufnehmern zu realisieren. Dabei wird die Aufgabe geloest, einen Messwertaufnehmer zur Erfassung von Beschleunigungs- und Verzoegerungswerten raeumlich bewegter Versuchsobjekte mittels Dehnungsmessstreifen zu schaffen. Der erfindungsgemaesse Beschleunigungsaufnehmer umfasst ein Aufnehmergehaeuse, in welchem drei Federringe und eine seismische Masse ineinander aufgehaengt sind. Dabei ist die geometrische Zuordnung der Elemente Federring, seismische Masse und Dehnungsmessstreifen sowie die Ausgestaltung der Verbindungsstellen zwischen diesen festgelegt. Fig. 2

Description

Ausführungsbeispiel

Der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmers ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine Schnittdarstellung des Beschleunigungsaufnehmers in der xz-Ebene Fig.2: eine Schnittdarstellung in deryz-Ebene, Fig.3: eine Schnittdarstellung in der xy-Ebene.

Der in.der Zeichnung dargestellte Beschleunigungsaufnehmer besteht aus einem Aufnehmergehäuse 1. Ein erster, äußerer Federring 2 ist an zwei gegenüberliegenden Punkten 11; 12 des Aufnehmergehäuses 1 befestigt. Senkrecht zu diesem äußeren Federring 2 ist an zwei Punkten 21; 22 seiner Innenkontur ein zweiter, mittlerer Federring 3 befestigt, wobei dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des äußeren Federringes 2 entspricht. Senkrecht zum äußeren 2 und mittleren Federring 3 ist an zwei Punkten 31; 32 der Innenkontur des mittleren Federringes 3 ein dritter, innerer Federring 4 befestigt. Der Außendurchmesser dieses Federringes 4 entspricht dabei dem Innendurchmesser des mittleren Federringes 3. An der Innenfläche des inneren Federringes 4 ist an zwei, zu den Verbindungspunkten 31; 32 zwischen mittlerem 3 und innerem Federring 4 jeweils 90" versetzten Punkten 41; 42 eine seismische Masse 5 aufgehängt. Die seismische Masse 5 ist im gemeinsamen Mittelpunkt der drei Federringe 2; 3; 4 angeordnet. An den Verbindungspunkten 21; 22 sowie 31; 32 zwischen den Federringen 2; 3; 4 sind jeweils an der Außenkontur des Federringes 2 bzw/3 Dehnungsmeßstreifen 23; 24 sowie 33; 34 angeordnet. Weitere Dehnungsmeßstreifen 43; 44 sind an den Verbindungspunkten 41; 42 zwischen innerem Ring 4 und seismischer Masse 5 an der Außenkontur des Federringes 4 vorgesehen. Die Dehnungsmeßstreifen 23; 24; 33; 34; 43; sind mit einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten elektronischen Schalteinrichtung zur Auswertung der Meßwerte verbunden. Das Aufnehmergehäuse 1 wird zunächst fest mit dem Versuchsobjekt verbunden. Wird das Versuchsobjekt nunmehr beispielsweise in x-Richtung beschleunigt, so wird der innere Federing 4 infolge der Massenkraft der seismischen Masse 5 am Punkt 41 stärker gekrümmt als am Punkt 42 und somit der Dehnungsmeßstreifen 43 gestreckt und der Dehnungsmeßstreifen 44 gestaucht. Die Dehnungsmeßstreifen 23; 24 sowie 33; 34 werden in diesem Moment jeweils gleichläufig belastet, so daß sich deren Meßwerte gegenseitig aufheben. Die den unterschiedlichen Verformungen der beiden Dehnungsmeßstreifen 43,44 entsprechenden elektrischen Signale werden über die elektronische Schalteinrichtung als Maß der Beschleunigung des Versuchsobjektes in x-Richtung ausgewertet. Bei einer Beschleunigung in y-Richtung wirkt gleichartig wie für die x-Richtung beschrieben der äußere Federring 2 mit den Dehnungsmeßstreifen 23; 24 sowie in z-Richtung der mittlere Federring 3 mit den Dehnungsmeßstreifen 33; 34.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Aufnehmers können mit geringem Meß- und Steueraufwand Beschleunigungs- und Verzögerungswerte räumlich bewegter Versuchsobjekte ermittelt werden. Dabei verlaufen die Meßachsen der drei Raumebenen vorteilhaft durch einen Punkt, so daß weitgehend genaue Meßergebnisse realisierbar sind.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Dreidimensionaler Beschleunigungsaufnehmer, bestehend aus einem Aufnehmergehäuse mit einer seismischen Masse, die über mindestens ein im Gehäuse eingespanntes Federelement aufgehängt ist und wobei auf dem Federelement wenigstens ein mit einer elektronischen Schalteinrichtung verbundener Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß ein erster, äußerer Federring (2) an zwei gegenüberliegenden Punkten (11; 12) des Aufnehmergehäuses (1) befestigt, ein zweiter, an zwei Punkten (21; 22) der Innenkontur des ersten Federringes (2) befestigter mittlerer Federring (3) senkrecht zum ersten Federring (2) sowie ein dritter, an zwei Punkten (31; 32) der Innenkontur des mittleren Federringes (3) befestigter innerer Federring (4) senkrecht zum äußeren (2) und mittleren Federring (3) angeordnet ist und die im gemeinsamen Mittelpunkt der drei Federringe (2; 3; 4) angeordnete seismische Masse (5) an zwei, zu den Verbindungspunkten (31; 32) zwischen mittlerem (3) und innerem Federring (4) jeweils 90° versetzten Punkten (41; 42) an der Innenfläche des inneren Federringes (4) aufgehängt ist, wobei jeweils im Bereich der Verbindungspunkte (21; 22; 31; 32; 41; 42) zwischen den Federringen (2; 3; 4) untereinander bzw. zwischen innerem Federring (4) und seismischer Masse (5) an der Außenkontur des jeweils äußeren Federringes (2; 3; 4) Dehnungsmeßstreifen (23; 24; 33; 34; 43; 44) angeordnet sind.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft einen dreidimensionalen Beschleunigungsaufnehmer, bestehend aus einem Aufnehmergehäuse mit einer seismischen Masse, die über mindestens ein im Gehäuse eingespanntes Federelement aufgehängt ist und wobei auf dem Federelement wenigstens ein mit einer elektronischen Schalteinrichtung verbundener Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Meßwertaufnehmer ist zur Erfassung von dreiachsige Beschleunigungs- und Verzögerungswerten verschiedenartiger räumlich bewegter Versuchsobjekte geeignet.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Die Erfassung von Beschleunigungen und Verzögerungen räumlich bewegter Versuchsobjekte ist auf zahlreichen Gebieten der Technik notwendig. Derartige Messungen werden beispielsweise in der Fahrzeugtechnik zur Auslösung von Insassen-Schutzvorrichtungen bei einem unfallbedingten Aufprall oder für Untersuchungen der passiven Sicherheit von Kraftfahrzeugbayjteilen mittels Aufprallprüfeinrichtungen durchgeführt. Dabei wurden bereits Anordnungen vorgeschlagen, bei denen alle drei Komponenten des Beschleunigungsvektors erfaßt werden können. So beschreibt die DE-OS 2432225 eine Anordnung mit zumindest drei Beschleunigungsaufnehmern, die durch eine Halterung unter Bildung eines gemeinsamen Achsenschnittpunktes in einem räumlichen System gehalten sind. Mit dieser insbesondere zum Einbau in Versuchspuppen für Unfalluntersuchungen verwendeten Anordnung können jedoch trotz des gemeinsamen Achsenschnittpunktes der Meßwertaufnehmer Meßfehler nicht ausgeschlossen werden, da die Komponenten des Beschleuigungsvektors an verschiedenen, relativ weit auseinanderliegenden Punkten erfaßt werden. Weiterhin ist durch die DD-PS 209288 eine Anordnung für Messungen der Trägheitsnavigation mit lediglich einer Trägheitsmasse bekannt. Die Trägheitsmasse wird dabei in einer räumlichen Anordnung durch Lageregelungssysteme schwebend gehalten und ermöglicht die Bestimmung der drei Beschleunigungskomponenten eines Punktes. Nachteilig ist jedoch der erforderliche Meß- und Steueraufwand. Außerdem ist diese Anordnung nur bedingt für Untersuchungen in der Fahrzeugtechnik geeignet, da zumindest bei harten Aufprallvorgängen eine genaue Meßwerterfassung nicht gewährleistet ist.

   Ziel der Erfindung

   Bei einem Beschleunigungsaufnehmer der eingangs beschriebenen Gattung soll eine verbesserte Meßwertaufnahme erzielt werden.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Aufgabe der Erfindung ist es, einen Beschleunigungsaufnehmer mit einer über mindestens ein Federelement im Aufnehmergehäuse federnd aufgehängt seismischen Masse zu schaffen, der eine Erfassung von Beschleunigungs- und Verzögerungswerten räumlich bewegter Versuchsobjekte bei lediglich geringem Meß-und Steueraufwand mittels Dehnungsmeßstreifen ermöglicht.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein erster äußerer Federring an zwei gegenüberliegenden Punkten des Aufnehmergehäuses befestigt, ein zweiter, an zwei Punkten der Innenkontur des ersten Federringes befestigter mittlerer Federring senkrecht zum ersten Federring sowie ein dritter, an zwei Punkten der Innenkontur des mittleren Federringes befestigter innerer Federring senkrecht zum äußeren und mittleren Federring angeordnet ist und die im gemeinsamen Mittelpunkt der drei Federringe angeordnete seismische Masse an zwei, zu den Verbindungspunkten zwischen mittlerem und innerem Federring jeweils 90° versetzten Punkten an der Innenfläche des inneren Federringes aufgehängt ist, wobei jeweils im Bereich der Verbindungspunkte zwischen den Federringen und seismischer Masse an der Außenkontur des jeweils äußeren Federringes Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind.

   Der erfindungsgemäße Meßwertaufnehmer ermöglicht eine weitgehend genaue Bestimmung der Beschleunigung räumlich bewegter Versuchsobjekte. Die Meßachsen der drei Komponenten des Beschleunigungsvektors verlaufen dabei exakt durch einen Punkt.