DE102005050787A1

DE102005050787A1 - Verbindungselement

Info

Publication number: DE102005050787A1
Application number: DE102005050787A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dirscherl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-04-26

Abstract

Es wird ein Verbindungselement zur Kraftmessung vorgeschlagen, das auf einer horizontalen Achse ein erstes Bauteil derart aufweist, dass das erste Bauteil bei einer vertikalen Krafteinleitung auf das Bauteil sich verformt und sich zumindest in einer Richtung auf der Achse verschiebt, sodass die Kraftmessung in Abhängigkeit von der Verformung oder der Verschiebung erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Aus DE 101 11 020 A1 ist bereits ein Verbindungselement zur Kraftmessung bekannt. Dabei wird in Abhängigkeit von der Änderung der Geometrie eines Schlitzes eine Kraft gemessen. Dazu werden ein Magnet und ein Hall-Sensor verwendet, wobei der Hall-Sensor die Veränderung des Magnetfelds in Folge der Änderung der Geometrie des Schlitzes aufnimmt.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verbindungselement mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass nunmehr eine kostengünstige Lösung für das Verbindungselement vorliegt, das eine einfache Integration in bestehende Sitzstrukturen ermöglicht. Insbesondere ist die Fertigungstechnik für das erfindungsgemäße Verbindungselement besonders einfach. Auch ermöglicht es eine modulare Bauweise.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Krafteinleitung, die vertikal auf ein Bauteil, das auf einer Achse des Verbindungselements aufgebracht ist, zu einer Verformung des Bauteils führt. Dabei ist vorgesehen, dass sich das Bauteil zumindest in einer Richtung auf der Achse verschiebt, wobei die Kraftmessung in Abhängigkeit von der Verformung und/oder der Verschiebung erfolgt.

Dass sich das Bauteil nur in einer Richtung verschieben kann, ermöglicht eine einfache Montage und bietet ein Widerlager auf der nichtbeweglichen Seite, wobei die Beweglichkeit auf der anderen Seite eine ausreichend große mechanische Bewegung bzw. Lageänderung ermöglicht.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verbindungselements möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Bauteil als ein spreizendes oder klemmendes System ausgebildet ist. Ist das Bauteil spreizend oder klemmend und wird vertikal Kraft eingeleitet, dann verändert sich die Spreizung bzw. Klemmung, die dann sensortechnisch aufgenommen werden kann, um ein Signal zu erzeugen, das der Krafteinleitung entspricht. Insbesondere steht dann die entstehende Spreizung oder Klemmung in einem weitgehend linearen Zusammenhang mit der aufgebrachten Kraft. Dies ermöglicht eine einfache Gewichtsmessung.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bauteil wenigstens aus zwei Elementen besteht, wobei eines der Elemente dabei auf der Achse verschiebbar ist. Der Aufbau aus zwei Elementen bedeutet insbesondere für die Verwendung eines spreizenden oder klemmenden Systems eine besonders einfache fertigungstechnische Aufbauweise.

Die zwei Elemente sind in einer Weiterbildung vorzugsweise spiegelbildlich zueinander auf der Achse ausgebildet, sodass in einfacher Art und Weise damit ein spreizendes bzw. klemmendes System aufbaubar ist.

Vorzugsweise ist es möglich, die zwei Elemente gefedert auszubilden, wobei eine Selbstfederung möglich ist und zwar durch die Wahl des Materials der Elemente und der Kontur, die die Elemente aufweisen ähnlich einer Blattfeder. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Feder auf der Achse sitzend vorgesehen sein, die die Federung bzw. Klemmung verstärkt. Diese Feder kann als eine Schraubenfeder ausgebildet sein.

In einer Weiterbildung ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass das Bauteil und damit auch die Elemente eine keilförmige oder eine konische oder eine parabolische oder eine rund oder eine gewinkelte Kontur aufweisen, wobei bei einer gewinkelten Kontur gerade Flächen verwendet werden. Diese Konturen eignen sich vorteilhafter Weise für die Bildung eines spreizenden oder klemmenden Systems.

Vorteilhafter Weise ist noch ein weiteres, ein zweites Bauteil vorgesehen, das Berührungen mit dem ersten Bauteil aufweist und zur Aufnahme der Kraft auf das Verbindungselement vorgesehen ist. Dieses zweite Bauteil kann das erste Bauteil umgeben oder spalten, wobei bei einem spreizenden System eine Spaltung vorteilhaft ist und bei einem klemmenden System eine Umgebung. Das zweite Bauteil kann weiterhin in vorteilhafter Weise komplementär zum ersten Bauteil geformt sein. D. h. ist es klemmend, dann wird eine komplementäre Form dazu gewählt, um das klemmende System zu umgeben.

Es ist auch vorteilhaft, eine Sensorik vorzusehen, die in Abhängigkeit von der Spreizung oder der Klemmung ein Signal erzeugt, das die gemessene Kraft anzeigt. Diese Sensorik kann verschiedenste Messprinzipien verwenden, beispielsweise piezo-elektrisch, druckabhängig, kapazitiv, resistiv oder auch kontaktiv durch einen Multischalter. Dabei sind insbesondere auch Dehnmessstreifen verwendbar. Die Sensorik kann dabei vorzugsweise am Bauteil selbst angebracht sein.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass das spreizende beziehungsweise klemmende Bauteil einen Anschlag aufweist, d.h. es kann nur eine vorbestimmte maximale Kraft auf das Verbindungselement zu eine Verformung oder Verschiebung führen; eine höhere Kraft kann zwar aufgebracht werden, sie würde aber nicht mehr zu einem höheren Messwert durch die Sensorik führen. Dieser Anschlag kann vorteilhafterweise durch ein Langloch des Bauteils realisiert sein, dass durch die vorbestimmte maximale Kraft dann auf der Achse aufliegt. Alternativ ist es auch möglich, dass andere Teile des Bauteils bei bspw. maximaler Klemmung auf der Achse aufliegen und so den Anschlag realisieren.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in nachfolgender Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 eine erste Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselements,
2 eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungselements,
3 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Verbindungselement und
4 eine weitere Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Verbindungselement.
Beschreibung
In Kraftfahrzeugen werden zunehmend Insassenerkennungssysteme eingesetzt. Dabei wurde bereits eine Vielzahl von Messprinzipien vorgeschlagen. Beispielsweise gehört dazu die so genannte Sitzmatte, die ein Sitzprofil aufnimmt. Auch Video-, Radar- und Hochfrequenzsysteme und auch Ultraschallsysteme wurden vorgeschlagen bzw. eingesetzt. Auch vorgeschlagen wurde bereits, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein Verbindungselement, das in die Verstrebungen des Sitzgestells als Bolzen oder als Schraube eingebaut wird und die Kraft, die auf den Sitz durch ein Objekt auf dem Sitz ausgeübt wird, aufnimmt. Dafür wurden bereits verschiedene Ausführungen vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird eine fertigungstechnisch einfache Lösung vorgeschlagen. Dabei ist ein Bauteil auf der Achse des Verbindungselements vorgesehen, das sich unter der Krafteinwirkung verformt. In Folge dieser Verformung und dann auch Verschiebung des Bauteils auf der Achse kann die Kraft gemessen werden. Vorzugsweise ist das Bauteil aus zwei Elementen gebildet, die spiegelbildlich zueinander angeordnet und ausgebildet sind. Dabei kann das Bauteil ein spreizendes oder ein klemmendes System bilden. Durch die Ausbildung der Geometrie des Bauteils ist es möglich, einen Anschlag für eine maximale Kraft zu realisieren, beispielsweise durch eine entsprechende Ausbildung des Langlochs des Bauteils.
1 zeigt in einer Darstellung das erfindungsgemäße Verbindungselement, das mit elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Verbindungselement 10, das in der Sitzverstrebung vorliegend eingebaut ist, weist einen Kopf 11, beispielsweise einen Schraubkopf, auf, eine Achse 12 und einen Bolzen 15. Auf der Achse 12 ist das erfindungsgemäße Bauteil 13 aufgebracht, das eine Sensorik 14 aufweist, die eine Spreizung bzw. Klemmung in Folge der Krafteinleitung F, die vertikal auf das Bauteil aufgebracht wird, misst. Dieses Signal, das die aufgebrachte Kraft misst, wird einem Steuergerät ECU übermittelt, das in Abhängigkeit davon Daten an das Airbag-Steuergerät ABSG überträgt. Alternativ ist es möglich, dass das Steuergerät ECU und das Airbag-Steuergerät ABSG in einem Steuergerät integriert sind. In Abhängigkeit von den Signalen des Verbindungselements 10 steuert dann das Airbag-Steuergerät ABSG Rückhaltemittel RHS, wie Airbags oder Gurtstraffer an. Dabei wird insbesondere die Sitzbelegung erkannt aber auch eine Sitzklassifizierung ist mit dem erfindungsgemäßen Verbindungselement 10 möglich. Bei jedem Sitz sind mindestens 4 Verbindungselemente 10 vorgesehen, sodass die Kraftverteilung in einfacher Art und Weise messbar ist. Damit kann auch festgestellt werden, wie die Person auf dem Sitz sitzt. Sitzt sie beispielsweise sehr weit vorne, in der so genannten Out-of-position-Position, sodass das Auslösen eines Airbags eine schwerwiegende Verletzung bedeuten könnte, dann kann dies mittels des erfindungsgemäßen Verbindungselements 10 erkannt werden und der Airbag daher deaktiviert werden.
Das Verbindungselement 10 ist dabei weitgehend aus Metall, beispielsweise Edelstahl ausgebildet. Es sind jedoch auch andere Metalle und Legierungen anwendbar.
2 zeigt eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungselements 10. Das Verbindungselement 10, das hier mit dem Bezugszeichen 21 und 22 versehen ist, ist in der Sitzverstrebung, die durch die Bezugszeichen 24, 25, 26 und 27 bezeichnet ist, als Verbindungselement eingebaut. Da es sich hier um eine Ansicht von der Seite des Sitzes 20 handelt, sind nur zwei Verbindungselemente 21 und 22 sichtbar. Es werden jedoch 4 Verbindungselemente pro Sitz verbaut. Der Sitz befindet sich mit seinem Sitzgestellt 24– 27 auf der Fahrzeugkarosserie 23. Je nach dem wie die Kraft ausgeübt wird, messen die Verbindungselemente 21 und 22 Verformungen des Bauteils 13, sodass dies linear die Kraft F wiedergibt. Die verschiedenen Verbindungselemente 21 und 22 eines Sitzes können an einem Busstrang angeschlossen sein. Es ist möglich, dass auch mehrere Verbindungselemente verschiedener Sitze an einem Busstrang angeschlossen sind. Alternativ ist es möglich, dass die einzelnen Verbindungselemente über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit dem Steuergerät verbunden sind. Die Verbindung kann dabei über eine Metalldrahtleitung oder eine optische Leitung oder eine Funkverbindung ausgebildet sein.
3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements. Dabei weist das Verbindungselement auf der Achse 2 Elemente 32 auf, die spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind und hier ein spreizendes System bilden und dabei im Wesentlichen eine parabolische Kontur aufweisen. Die beiden Elemente 32, die sich hier berühren – aber dies ist nicht notwendiger Weise der Fall – werden hier gespalten durch ein weiteres Bauteil 31, das zur Krafteinleitung der Kraft F in vertikaler Richtung dient. Die Elemente 32 sind hier auf der Achse federnd ausgebildet. Nach der Achse folgt der Bolzen 33. In Folge der Krafteinleitung F auf das Bauteil 31 wird das spreizende System aus den Elementen 32 sich weiter spreizen. Diese Spreizung kann durch eine optimal angeordnete Sensorik aufgenommen werden. Dazu können beispielsweise Dehnmessstreifen verwendet werden, aber auch andere Sensormessprinzipien sind hier anwendbar. Dieses Signal ist dann linear proportional zur eingeleiteten Kraft F. Das Bauteil 31 ist hier einigermaßen komplementär zu den Elementen 32 ausgebildet. Dies verbessert die Kraftübertragung. Auch die fertigungstechnische Montage ist damit leichter. Es sind vorliegend auch Zusatzfedern 30 vorgesehen, die auf der Achse aufgebracht sind.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbindungselements. Dabei weist das Verbindungselement 40 auf seiner Achse nun ein klemmendes System aus den Elementen 41 auf, die von dem Bauteil 42 umgeben werden, das zur Kraftseinleitung dient. Das Bauteil 42 hat vorliegend ein Langloch, das zwischen bzw. um die Elemente geklemmt wird und diese je nach Krafteinwirkung auseinander bzw. zusammen drückt, je nach dem ob ein spreizendes oder wie hier vorliegend ein klemmendes System vorliegt. Die Elemente 41 sind, zumindest eines davon, mit der Achse fixiert. Dies kann durch ein Aufschweißen auf Klemmen oder durch andere bekannte Fügungstechniken erreicht werden. Das ist 4 dargestellte klemmende System wird eine weitere Klemmung durch die Krafteinwirkung F erfahren. Dies kann wiederum durch eine geeignet angebrachte Sensorik aufgenommen werden, um somit die Kraft F zu ermitteln. Auch hier können Zusatzfedern 43 vorgesehen sein.

Claims

Verbindungselement, das zur Kraftmessung konfiguriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer horizontalen Achse (12) des Verbindungselements (10) wenigstens ein erstes Bauteil (13) derart angeordnet ist, dass das erste Bauteil (13) bei einer vertikalen Krafteinleitung (F) auf das erste Bauteil (13) sich verformt und sich zumindest in einer Richtung auf der Achse (12) verschiebt, sodass die Kraftmessung in Abhängigkeit von der Verformung und/oder der Verschiebung erfolgt.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (13) als ein spreizendes oder ein klemmendes System ausgebildet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (13) aus wenigstens zwei Elementen (32, 41) besteht, wobei wenigstens eines der wenigstens zwei Elemente (32, 41) auf der Achse (12) verschiebbar ist.
Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elemente (32, 41) spiegelbildlich zueinander auf der Achse (12) ausgebildet sind.
Verbindungselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens Elemente (32, 41) gefedert sind.
Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federung auf der Achse (12) zur Federung der wenigstens zwei Elemente (32, 41) vorgesehen ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (13) eine keilförmige oder eine konische oder eine parabolische oder eine runde oder eine gewinkelte Kontur aufweist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Bauteil (31, 42) vorgesehen ist, das mit dem ersten Bauteil sich berührt und zur Aufnahme der Kraft (F) in das Verbindungselement (10) konfiguriert ist.
Verbindungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (31, 42) das erste Bauteil (13) umgibt oder spaltet.
Verbindungselement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (31, 42) komplementär zum ersten Bauteil geformt ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik (14) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Spreizung oder der Klemmung ein Signal erzeugt, das die gemessene Kraft anzeigt.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (13) derart auf der Achse (12) aufgebracht ist, dass ab einer vorbestimmten Kraft sich das erste Bauteile (13) nicht mehr verformt oder verschiebt.
Verbindungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (13) ein Langloch aufweist, mit dem das erste Bauteil (13) auf der Achse (12) aufgebracht ist, wobei das Langloch derart geformt ist, dass das Langloch ab der vorbestimmten Kraft eine Verformung oder Verschiebung des ersten Bauteils (13) verhindert.