-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Trägerelement für ein Objekt nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
-
Aus
DE 103 33 992 A1 ist ein Kraftmesselement bekannt, bei dem auf Trägern eine Sensorik innerhalb des Kraftmesselements angeordnet ist. Dies geht beispielsweise aus den
8 bis
11 hervor. Dabei können ein Hallsensor und ein Magnet auf den Trägern angeordnet sein. Aus
DE 102 004 035 454 A1 ist bereits ein solches Trägerelement bekannt, bei dem das Trägerelement u-förmig ausgebildet ist.
-
Aus der
DE 101 34 586 A1 ist eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Dehnungsbeanspruchung eines Bauteils bekannt, welche aus einem Sensorchip und einem Trägersubstrat besteht, welche durch eine Verbindungsschicht so miteinander verbunden sind, dass sie ein vorgefertigtes Sensormodul bilden. Das Sensormodul wird durch eine dauerfeste kriechfreie Verbindung so an dem Bauteil befestigt, dass die Dehnungsbeanspruchung des Bauteils auf den Sensorchip übertragen wird.
-
Aus der
DE 10 2004 035 454 A1 ist ein gattungsgemäßes Trägerelement für ein Objekt bekannt, welches einen Aufnahmebereich für das Objekt aufweist, wobei ein Befestigungsbereich vorgesehen ist, welcher zur Befestigung des Trägerelements an einem Träger dient. Zwischen dem Aufnahmebereich und dem Befestigungsbereich ist ein Zwischenbereich vorgesehen, der zumindest teilweise gekrümmt ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Trägerelement für ein Objekt mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Trägerelement durch den Zwischenbereich, der teilweise gekrümmt ist, Stöße in den Raumrichtungen besser abgefangen werden können. Die Spannungsverteilung wird durch diesen gekrümmten Zwischenbereich besser auf das Trägerelement verteilt. Dadurch ist es möglich, einen besseren Schutz gegenüber einem Fall in beliebigen Raumrichtungen zu gewährleisten und eine Verminderung der Belastung der Verbindungsstellen an den Träger bei einem Stoß zu erreichen. Es wird ebenfalls eine Verminderung der Belastung des Trägerelements bei einem Stoß erreicht. Das erfindungsgemäße Trägerelement kann in einfacher Art und Weise durch ein Stanzbiegeverfahren hergestellt werden.
-
Das Trägerelement ist für die Aufnahme eines Objekts vorgesehen, wobei das Objekt, wie oben dargestellt, beispielsweise ein Magnet oder ein Hallsensor oder eine andere Sensorik sein kann. Der Aufnahmebereich des Trägerelements dient zur Aufnahme des Objekts. Der Befestigungsbereich dient zur Befestigung des Trägerelements an einem Träger, also beispielsweise dem Gehäuse des Kraftmesselements oder einem Balken des Kraftmesselements. Im Zwischenbereich kann eine Krümmung ausgeführt werden, welche eine bessere Verteilung und damit Verminderung der Belastung bei einem Stoß bewirkt. Auch die Verbindungsstellen zum Träger werden dadurch entlastet. Die Schrägstellung oder Krümmung des Zwischenbereichs sorgt für ein flexibles Abfangen solcher Stöße. Es ist auch möglich, dass bei Stößen in bestimmten Raumrichtungen der Federweg verlängert wird und so ebenfalls eine Belastung der Verbindungsstellen reduziert wird. Das erfindungsgemäße Trägerelement wird einstückig oder auch mehrstückig aus Metallen gefertigt.
-
Unter dem Begriff Krümmung werden vorliegend Bögen nach außen oder innen gekrümmt, aber auch Strukturen mit Ecken, die ebenfalls eine Krümmung mittels gerader Elemente nachbilden, indem die geraden Abschnitte in einer Ecke ihre Richtung ändern und dann in einem Winkel zu dem geraden Abschnitt ein weiterer gerader Abschnitt verläuft. Dabei ist der Winkel größer als 0° vom Betrag her.
-
Die Krümmung ist in vorteilhafter Weise kreisförmig oder parabelförmig oder ellipsenförmig ausgeführt. Aber auch jede andere Krümmung bzw. Schräge ist vorliegend möglich.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Trägerelements für ein Objekt möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass die Krümmung des Trägerelements in das Trägerelement selbst führt. Damit ist eine besonders kompakte Ausführung möglich, da die Krümmung ja auch nach außen führen kann und so den gleichen technischen Effekt bewirkt.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Trägerelement als Bügel ausgeführt ist, wobei hier unter Bügel verstanden wird, dass ein Stab oder ein flaches Bauteil zu einem Bügel geformt wird und im Zwischenbereich die erfindungsgemäße Krümmung aufweist. Alternativ ist es möglich, dass das Trägerelement flächig ausgeführt ist, beispielsweise aus einem Stück Blech und so aufgrund der Krümmung eine Verjüngung aufweist. Diese Fläche kann jedoch auch Ausstanzungen oder Bohrungen aufweisen, beispielsweise wenn die Krümmung nach außen geführt ist. Diese beiden Ausführungsformen des Trägerelements erlauben eine sehr einfache Herstellung.
-
Vorteilhafter Weise kann der Aufnahmebereich des Trägerelements für das Objekt derart gestaltet sein, dass das Objekt außermittig angeordnet wird. Damit kann ein Stoß federnd abgefangen werden und damit das Objekt noch besser entlastet werden.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Befestigungsbereich eine zusätzliche Versteifung aufweist. Dadurch wird bewirkt, dass die Belastung gleichmäßiger auf die Verbindungsstellen zwischen dem Trägerelement und dem Träger verteilt wird, wodurch Spannungsspitzen durch lokale Verformungen in diesen Befestigungsbereich vermieden werden.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen 1a und b eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerelements und
-
2a und b eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerelements.
-
Das Trägerelement gemäß 1a lässt sich grob in drei Bereiche aufteilen. Ein erster Aufnahmebereich 13 dient zur Aufnahme des Objekts 1. Ein zweiter Bereich 14, der als Zwischenbereich bezeichnet wird, weist die Krümmungen 10 und 11 auf und ein dritter Bereich 15 dient als Befestigungsbereich für das Trägerelement an den Träger 3. Das Objekt 1 kann dabei auf den Aufnahmebereich 13 und damit auf das Trägerelement mit verschiedenen Verbindungstechniken befestigt sein, wozu Kleben, Schweißen, Klipsen, Löten, Verschrauben und andere Befestigungsmethoden gehören. Das Trägerelement ist vorliegend als Bügel ausgeführt, d. h. ein ein- oder mehrstückiger Stab wird in Form des Bügels gebogen und weist die erfindungsgemäßen Krümmungen 10 und 11 auf. Im mit 12 gekennzeichneten Bereich wird das Trägerelement durch eine beliebige Befestigungsmethode mit dem Träger 3 verbunden. Der Träger 3 unterliegt dabei einer Stoßbelastung in x-, y- oder z-Richtung, wie es durch das Koordinatensystem gekennzeichnet ist. Bei dem Objekt 1 kann es sich um einen Sensor oder einen Magneten handeln.
-
Die z-Richtung wirkt in 1a senkrecht zur Zeichnungsebene. Sie ist in 1b mit (100) gekennzeichnet. Die x-Richtung wirkt in den 1b und 2b senkrecht zur Zeichnungsebene. Sie ist in den 1a und 2a mit (103) gekennzeichnet.
-
Die schräg oder gekrümmt liegenden Bereiche 10 und 11 sind zur Absicherung einer Stoßbelastung in z-Richtung vorgesehen. Bei einer Stoßbelastung in z-Richtung können diese durch ihre Krümmung bzw. Schrägstellung leicht tordieren. Dadurch wird die Belastung auf weite Teile des Materials in den Bereichen 10 und 11 verteilt und damit die Belastbarkeit bezüglich eines Stoßes erheblich erhöht.
-
Wesentlich ist dabei auch die unterschiedliche Schrägstellung der Bereiche 10 und 11. Diese Schrägstellung muss über entsprechende Berechnungsverfahren so eingestellt werden, dass die Belastungen auf diese Bereiche bei einem Stoß in z-Richtung optimal verteilt werden. Eine optimale Verteilung ist beispielsweise eine gleichmäßige Verteilung.
-
Zusätzlich werden durch die schräggestellten Bereiche 10 und 11 die Verbindungsstellen zum Träger 3 entlastet, da die Stoßbeschleunigung, die auf das massereiche Objekt 1 wirkt, durch die schräggestellten Bereiche 10 und 11 flexibel abgefangen wird und so nur ein geringer Anteil der Stoßbelastung auf die Verbindungsstelle 12 wirkt.
-
Ein ähnlicher Effekt wird bei der Stoßbelastung in x- und y-Richtung 101 und 103 erreicht. Hier tordieren zwar die schräggestellten Bereiche 10 und 11 nicht, aber durch die Schrägstellungen wird der Federweg verlängert und die Belastung auf die Verbindungsstelle 12 ebenfalls vermindert.
-
1a zeigt die Draufsicht und 1b die Seitenansicht der ersten Ausführungsform, wobei sich die hier dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerelements leicht durch Stanz- und Biegeverfahren herstellen lässt.
-
Die 2a und b zeigen eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerelements. 2a zeigt die Draufsicht und 2b die Seitenansicht. Ein erster Aufnahmebereich 13 dient zur Aufnahme des Objekts 1. Ein zweiter Bereich 14, der als Zwischenbereich bezeichnet wird, weist die Krümmungen 201–203 auf und ein dritter Bereich 15 dient als Befestigungsbereich für das Trägerelement an den Träger 3. Gemäß dieses Ausführungsbeispiels wird die Absicherung der Stoßbelastung in z-Richtung (100) durch die in 2a gezeigte Verjüngung 10 erreicht. Durch diese Verjüngung 10 wird die Stoßbeschleunigung des Objekts 1 auf die Verbindungsstelle 12 vermindert. Die Form in der dargestellten Zeichnung ist symmetrisch zur y-Achse 105. Die Form kann mittels eines Berechnungsverfahrens so gestaltet werden, dass die Belastung sich gleichmäßig auf die Bereiche 201, 202 und 203 verteilen. Dadurch werden die Bereiche 201, 202 und 203 in einer Radienform ausgeführt, wobei der Radius 202 vorzugsweise der etwas kleinere als der Radius des Bereiches 201 sein sollte. Ebenso sind Parabel- oder Ellipsenform oder ähnliches denkbar für die Bereiche 201, 202 und 203.
-
Die Gestalt muss nicht notwendigerweise symmetrisch zur y-Achse 105 sein. Insbesondere dann nicht, wenn auch die Masse des Objekts nicht auf der Symmetrieachse liegt.
-
Bei Stoßbelastungen in x- und y-Richtung wird durch die in dargestellte, etwas erhöhte Lage der Masse gegenüber dem Trägerelement 2 eine Verringerung der Stoßbelastung für die Verbindungsstelle 12 erreicht.
-
Bewirkt wird dies durch die Außermittigkeit der Masse 1, wodurch die Stoßbeschleunigung nicht direkt auf das Blech wirkt, sondern über diese Außermittigkeit stoßfedernd abgefangen wird.
-
Zusätzlich ist zur Gestaltung des Trägerelements im Bereich 14 eine Versteifung dieses Bereichs erreicht worden. Hierdurch wird bewirkt, dass die Belastung gleichmäßiger auf die Verbindungsstellen 12 verteilt wird, wodurch Spannungsspitzen durch lokale Verformung im Bereich 12 vermieden werden. Auch diese Ausführungsform gemäß der 2a und b ist fertigungstechnisch ebenfalls einfach durch Biege- und Stanzverfahren herstellbar.
