DE102004035454A1

DE102004035454A1 - Trägerelement

Info

Publication number: DE102004035454A1
Application number: DE102004035454A
Authority: DE
Inventors: Helmut Grutzeck; Johann Wehrmann; Conrad Haeussermann; Klaus Kasten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: US20090066128A1; DE102004035454B4; WO2006008206A1; EP1774264A1; US7905544B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trägerelement 10 für ein Objekt 1. Das Trägerelement 10 ist im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet und umfasst zwei Schenkel 10.1, 10.2, die durch eine Brücke 10.3 miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägerelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorteile der Erfindung

Ein Trägerelement gemäß der Erfindung ermöglicht eine besonders stoßgeschützte Halterung eines für Stossbelastungen empfindlichen Objekts, beispielsweise eines stoßempfindlichen Sensors. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch die spezielle Formgestaltung des Trägerelements bei Krafteinwirkung infolge einer Stoßbelastung kaum eine wesentliche Verformung des Trägerelements in dem Verbindungsbereich zwischen dem Trägerelement und dem Objekt auftritt. Das Trägerelement ist im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet und weist zwei Schenkel auf, die durch eine Brücke miteinander verbunden sind. Besonders vorteilhaft verlaufen diese beiden Schenkel in einem ersten Bereich und in einem dritten, in die Brücke mündenden Bereich, im Wesentlichen parallel zueinander, während sie in einem zweiten Bereich bogenförmig verlaufen. Besonders vorteilhaft haben die Schenkel in dem ersten Bereich einen größeren Abstand voneinander als in dem dritten Bereich. Während die Schenkel und die Brücke des Trägerelements an allen Stellen im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen, ist die Höhe der Schenkel in dem zweiten Bereich vorzugsweise geringer als in den übrigen Bereichen, wodurch die Federkraft der Schenkel vorteilhaft beeinflussbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den weiteren Unteransprüchen hervor.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt
1 eine Aufsicht auf ein Trägerelement,
2 eine Aufsicht auf ein an einer Halteeinrichtung befestigtes und ein Objekt tragendes Trägerelement,
3 eine Seitenansicht des in 2 dargestellten Trägerelements
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Trägerelement 10. Das Trägerelement 10 ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und umfasst zwei Schenkel 10.1, 10.2, die durch eine Brücke 10.3 miteinander verbunden sind. Das Trägerelement 10 kann grob in drei Bereiche A, B und C unterteilt werden. In dem Bereich A des Trägerelements 10 erstrecken sich die freien Enden der Schenkel 10.1, 10.2 des Trägerelements 10 im Wesentlichen parallel zueinander. Dabei weisen die Schenkel 10.1,10.2 in diesem Bereich A einen Abstand A1 auf, der ihren Abstand C1 in dem Bereich C der sie verbindenden Brücke 10.3 übersteigt. In dem zwischen den Bereichen A und C liegenden Bereich B verlaufen die Schenkel 10.1,10.2 im Wesentlichen bogenförmig und leicht nach innen gekrümmt. Die jeweilige Breite der Schenkel 10.1,10.2 ist in den unterschiedlichen Bereichen A, B, C des Trägerelements 10 mit A2, B2 und C2 bezeichnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die genannten Breiten der Schenkel 10.1,10.2 im Wesentlichen gleich. Um die Beschreibung zu erleichtern, ist in den Figuren jeweils ein rechtwinkliges Koordinatensystem eingezeichnet. Dabei liegen in 1 die x- und die y-Achsen in der Zeichenebene, während die Z-Achse senkrecht auf der Zeichenebene steht. Der gleiche Sachverhalt gilt für die Darstellung in 2, die ebenfalls eine Aufsicht auf ein Trägerelement 10 darstellt. In 3, die eine Seitenansicht eines Trägerelements 10 darstellt, liegen die y- und die z-Achsen in der Zeichenebene, während die x-Achse senkrecht auf der Zeichenebene steht.
2 zeigt eine Aufsicht auf ein an einer Halteeinrichtung befestigtes und ein Objekt 1 tragendes Trägerelement 10. Die Halteeinrichtung ist in der 2 nicht dargestellt. Das Trägerelement 10 ist in den Befestigungsbereichen 3a, 3b mit der Halteeinrichtung verbunden. Die Befestigungsbereiche 3a. 3b liegen in dem Bereich A der freien Schenkel des Trägerelements 10. In der Darstellung in 2 erstrecken sich die Befestigungsbereiche 3a, 3b fast über die gesamte Länge des Bereichs A der Schenkel 10.1,102 des Trägerelements 10. Dies ist jedoch nicht zwingend, sondern vom einzelnen Anwendungsfall abhängig. Der Fachmann wird die Länge der Befestigungsbereiche 3a, 3b so wählen, dass eine sichere mechanische Verbindung zwischen dem Trägerelement 10 und der Halteeinrichtung sichergestellt ist. Das von dem Trägerelement 10 getragene Objekt 1 ist an der die Schenkel 10.1,10.2 verbindenden Brücke 10.3 des Trägerelements 10 mit dem Trägerelement verbunden. Die Verbindung zwischen dem Objekt 1 und dem Trägerelement 10 ist mit Bezugsziffer 4 bezeichnet. Diese Verbindung kann vorteilhaft durch Kleben, Löten oder Schweißen hergestellt sein. Bei dem Objekt 1 handelt es sich in einem Anwendungsfall um ein Messreferenzelement, wie beispielsweise einen Magnet für die Auslenkungsmessung in der Gewichtssensorik. Wie aus 2 und der in 3 dargestellten Seitenansicht hervorgeht, hat das Objekt 1 im Wesentlichen quaderförmige Gestalt. 3 zeigt eine Seitenansicht des Trägerelements 10. In dieser Seitenansicht sind die Höhen A3, B3, C3 der Schenkel 10.1,10.2 des Trägerelements 10 eingezeichnet. In dem Bereich A haben die Schenkel 10.1,10.2 die Höhe A3, in dem Bereich C die Höhe C3, wobei A3 und C3 im Wesentlichen den gleichen Wert haben. In dem Bereich B verschlanken sich die Schenkel 10.1,10.2 merklich. Ausgehend von einem Wert A3 für die Höhe in dem Bereich A nimmt die Höhe der Schenkel 10.1, 10.2 in dem Bereich B im wesentlichen gleichmäßig ab, um etwa in dem letzten Drittel des Bereichs B ein Minimum mit dem Wert B3 zu erreichen. In Richtung auf den Bereich C nimmt dann die Höhe der Schenkel 10.1,10.2 wieder bis auf den Wert C3 zu. Daraus ergibt sich, dass in den Bereichen A und C die jeweilige Höhe A3, C3 der Schenkel 10.1,10.2 ihre jeweilige Breite A2, C2 wesentlich übersteigt. Etwa in dem letzten Drittel des Bereichs B entspricht die Höhe B3 der Schenkel 10.1,10.2 im Wesentlichen ihrer Breite B2.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Trägerelements 10 erläutert. Das erfindungsgemäß ausgestaltete Trägerelement 10 sorgt für eine sichere und stoßgeschützte Halterung des stoßempfindlichen Objekts 1 und der stoßempfindlichen Verbindung 4. Durch die in dem Bereich B wesentlich reduzierte Höhe ergibt sich in diesem Bereich eine geringere Federsteifigkeit der Schenkel 10.1,10.2 des Trägerelements 10. Dadurch können Stoßbelastungen in x-Richtung leichter aufgefangen werden. Durch die verschlankten Teile der Schenkel 10.1, 10.2 mit einem Minimalwert von B3 etwa in dem letzten Drittel des Bereichs B, werden auch Stoßbelastungen in z-Richtung leichter aufgenommen ohne dass der Bügel 10 dauerhaft verformt wird. Durch die verschlankten Teile der Schenkel 10.1,10.2 in dem Bereich B des Trägerelements 10, insbesondere in dem zentralen Bereich 20, wird ein geringeres Dehnungsmaximum bei Stoßbelastungen in z-Richtung erreicht. Zweckmäßig wird dabei der Grad der Verschlankung so bestimmt, dass die Dehnung an den Rändern 21 des Bereichs 20 möglichst gleichmäßig verteilt ist. Dadurch, dass die Schenkel 10.1,10.2 in dem Bereich B des Trägerelements 10 bogenförmig ausgebildet sind, werden auch Stoßbelastungen in Richtung der y-Achse gut absorbiert. Dadurch, dass die Schenkel 10.1, 10.2 durch diese Ausgestaltung auf Stoßbelastungen federnd nachgeben können, wird eine zu starke Belastung des Verbindungsbereichs 4 verhindert. Bei einer Stoßbelastung in Richtung des Pfeils 50 (2) werden die Schenkel 10.1, 10.2 in den eingespannten Bereichen 3a, 3b stark in Richtung des Pfeils 50, also in positive y-Richtung beschleunigt. Als Folge versucht sich das Trägerelement 10 in dem Bereich der Brücke 10.3 in positive y-Richtung, also in Richtung des Pfeils 50, durchzuwölben. Dies würde den Verbindungsbereich 4 stark belasten und das Risiko herbeiführen, dass das Objekt 1 von dem Trägerelement 10 getrennt werden könnte. Gleichzeitig wölben sich jedoch die Schenkel 10.1,10.2 in ihrem gebogenen Teil, also in dem Bereich B, insbesondere in dem Bereich 30, nach außen, also in Richtung der Pfeile 51. Dadurch wird wiederum eine Durchbiegung der Brücke 10.3 in Richtung des Pfeils 52 bewirkt. Durch Optimierung der Lage der Krümmungsmaxima der Schenkel 10.1,10.2 in den Bereichen 30 im Bereich B des Trägerelements 10 können die zuvor beschriebenen, entgegengesetzt gerichteten Krümmungstendenzen der Brücke 10.3 derart kompensiert werden, dass sich die Brücke 10.3 in dem Verbindungsbereich 4 im Idealfall überhaupt nicht oder nur geringfügig durchbiegt. Die beschriebene Kompensation tritt selbstverständlich auch dann auf, wenn Stoßbelastungen in umgekehrter Richtung, also in Richtung des Pfeils 52, auftreten. Die geringe oder zu vernachlässigende Durchbiegung der Brücke 10.3 in dem Verbindungsbereich 4 ermöglicht den Einsatz von Verbindungstechniken zur Verbindung des Objekts 1 mit dem Trägerelement 10, die sonst gegen Biegebeanspruchungen besonders empfindlich sind. Lediglich beispielhaft seien hier dünnschichtige und/oder spröde Kleb-, Löt- oder Schweißverbindungen erwähnt. Die beschriebenen Maßnahmen können auch einzeln, für sich genommen eingesetzt werden. Der größte Vorteil wird jedoch. dann erreicht, wenn die beschriebenen Maßnahmen in ihrer Gesamtheit umgesetzt werden.
Die erfinderische Lösung ermöglicht eine stoßunempfindliche Befestigung eines stoßempfindlichen Objekts an einem Trägerelement. Das Objekt kann daher auch bei Anwendungsfällen eingesetzt werden, bei denen mit rauen Umgebungsbedingungen, insbesondere Stoßbelastungen, zu rechnen ist. Besonders vorteilhaft eignet sich die erfinderische Lösung für die Befestigung von Sensoren oder Messreferenzelementen (z.B. Magneten) an einem Trägerelement. Da der Verbindungsbereich zwischen dem Objekt und dem Trägerelement nur vergleichsweise geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt wird, können preiswerte Verbindungstechniken eingesetzt werden.

1: Objekt
3a: Befestigungsbereich
3b: Befestigungsbereich
4: Verbindung
10: Trägerelement
10.1: Schenkel
10.2: Schenkel
10.3: Brücke
20: Bereich
21: Rand
30: Bereich
50: Pfeil
51: Pfeil
52: Pfeil
A: Bereich
B: Bereich
C: Bereich
A1: Abstand
B1: Abstand
C1: Abstand
A2: Breite
B2: Breite
C2: Breite
A3: Höhe
B3: Höhe
C3: Höhe

Claims

Trägerelement (10) für ein Objekt (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (10) im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet ist und zwei Schenkel (10.1, 10.2) umfasst, die durch eine Brücke (10.3) miteinander verbunden sind.
Trägerelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Schenkel (10.1,10.2) des Trägerelements (10) in einem ersten Bereich (A) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend, in einem angrenzenden Bereich (B) verjüngend und bogenförmig verlaufend und in einem dritten, in die Brücke (10.3) mündenden Bereich (C) wiederum im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend ausgerichtet sind.
Trägerelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (10.1, 10.2) in dem ersten Bereich (A) einen ersten Abstand (A1), und in dem dritten Bereich (C) einen Abstand (C1) aufweisen, wobei der Abstand (A1) größer ist als der Abstand (C2).
Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (10.1, 10.2) in den Bereichen (A, B, C) und die Brücke (10.3) im Wesentlichen die gleiche Dicke (A2, B2, C2) aufweisen.
Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (10.1, 10.2) in dem Bereich (A) eine Höhe (A3) und in dem Bereich (C) eine Höhe (C3) aufweisen, wobei die Höhen (A3, C3) im Wesentlichen übereinstimmen.
Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhen (A3, C3) wesentlich größer als die Dicken (A2, B2, C2) der Schenkel (10.1, 10.2) sind.
Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (B3) der Schenkel (10.1, 10.2) in dem Bereich (B) geringer ist als in den Bereichen (A und C).
Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (10.1, 10.2) derart ausgebildet sind, dass bei Stoßbelastungen die die Schenkel (10.1, 10.2) verbindende Brücke (10.3) sich im Wesentlichen nicht verformt.
Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Trägerelement (10) getragenes Objekt (1) an der Brücke (10.3) befestigt ist.
Verwendung des Trägerelements (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Sensor- oder Messreferenzelementträger.
Verwendung des Trägerelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Sensor- oder Messreferenzelementträger in einem Kraftfahrzeug.
Verwendung des Trägerelements als Sensor- oder Messreferenzelementträger für eine Gewichtssensorik in einem, Fahrzeugsitz.