DE10358441A1

DE10358441A1 - Kraftaufnehmer

Info

Publication number: DE10358441A1
Application number: DE2003158441
Authority: DE
Inventors: Volker SCHMÜCKER; Michael Schurr
Original assignee: Soehnle Waagen GmbH and Co KG
Current assignee: Soehnle Professional GmbH and Co KG
Priority date: 2003-12-13
Filing date: 2003-12-13
Publication date: 2005-08-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer, insbesondere zur Aufnahme der in eine Halterung (17) eines Fahrzeugsitzes eingeleiteten Gewichtskraft F, mit einem Krafteinleitungs-, einem Kraftabgabeelement (2, 3) sowie einem zwischen diesen vorgesehenen Dehnungskörper (1), wobei das Krafteinleitungselement (2) und das Kraftabgabeelement (3) rohrförmig ausgebildet sind und der Dehnungskörper (1) koaxial in diesen beiden Elementen befestigt ist (Fig. 3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer, insbesondere zur Aufnahme der in einer Halterung eines Fahrzeugsitzes eingeleiteten Gewichtskraft, mit einem Krafteinleitungs- einem Kraftabgabeelement sowie einem zwischen diesen vorgesehenen Dehnungskörper.

Derartige Kraftaufnehmer werden unter anderem auch hauptsächlich dazu verwendet, die Sitzbelegung eines Fahrzeugsitzes festzustellen. Dies ist erwünscht, um beispielsweise die Auslösung eines Airbags bei einem nicht belegten Sitz zu vermeiden. Ferner werden Kraftaufnehmer zunehmend dazu verwendet, Rückschlüsse auf das Gewicht der den Sitz belegenden Person zu ziehen. Diese Informationen werden bei Airbags eingesetzt, die in ihrem Füllvolumen variabel sind und unter Zuhilfenahme von Informationen über die zu schützende, auf dem Fahrzeugsitz sitzende Person des Körpergewichts der Körpergröße dieser Person angepaßt werden können, um die Person im Schadensfall optimal abfangen zu können. Schließlich können solche Kraftaufnehmer in Verbindung mit einer entsprechenden Elektronik auch dazu verwendet werden, das Auslösen eines Airbags zu unterbinden, falls festgestellt wird, daß sich ein Kindersitz auf dem Beifahrersitz befindet. Dies ist insbesondere deshalb wünschenswert, da es sich in der Vergangenheit herausgestellt hat, daß Kleinkinder in Kindersitzen durch auslösende Airbags gravierende Verletzungen erlitten haben.

Durch die DE 198 82 950 ist ein Kraftaufnehmer für einen Fahrzeugsitz bekannt, der aus einem mit dem Fahrzeugsitz verbundenen, horizontal angeordneten Krafteinleitungselement, welches die eingeleitete Kraft auf einen horizontal angeordneten, plattenförmigen Dehnungskörper vertikal weiterleitet. Von den Dehnungskörpern wird die Kraft in die Halterung des Fahrzeugsitzes abgegeben. Auf der horizontal angeordneten Oberseite des Dehnungskörpers sind Dehnungsmeßstreifen angeordnet, die eine durch die Krafteinleitung verursachte vertikale Biegung des Dehnungskörpers feststellen können. In einer Variante dieser Ausführungsform sind die Dehnungsmeßstreifen in einer Bohrung in dem horizontalen Dehnungskörper angebracht.

Eine ähnliche Ausführungsform ist auch in der DE 199 25 877 A1 beschrieben.

Nachteilig an diesen Kraftaufnehmern ist, daß durch die Anordnung des Krafteinleitungselementes im Verhältnis zum Dehnungskörper auch andere, unabhängig von der Gewichtskraft in das Krafteinleitungselement eingeleiteten Kräfte, beispielsweise Quer kräfe, an den Dehnungskörper weitergegeben und von den Dehnungsmeßstreifen aufgenommen werden. Der Dehnungskörper wird durch die zusätzlichen Kräfte ergänzend zu dem Einfluß der Gewichtskraft weiter belastet, wodurch über die Dehnungsmeßstreifen diese Belastungen aufgenommen werden. So kommt es bei diesen Kraftaufnehmern zu Fehlmessungen, die durch unsymmetrische Belegungen des Sitzes, Beschleunigungs- und Abbremsverhalten des Fahrzeuges und andere, die Halterung des Fahrzeugsitzes in anderer als in der Gewichtskrafteinrichtung belastender Weise beanspruchen. Ein weiterer Nachteil ist dann zu sehen, daß die als Biegebalken ausgebildete Dehnungskörper bei optimaler Auslegung auf die zu erwartende Gewichtskraft des Insassen bei Beschleunigungsbelastungen überlastet werden und brechen beziehungsweise bleibend verformt werden.

Schließlich ist durch die DE 100 35 483 A1 ein Kraftaufnehmer bekannt, bei dem das Krafteinleitungselement oder das Kraftabgabeelement den Dehnungskörper in einer Ebene parallel zur Gewichtskraftwirkung unter Bildung eines umlaufenden, dünnen Spaltes umgibt. Dieser dünne Spalt definiert die Belastungsgrenze, wodurch eine Überlastung verhindert wird; nachteilig ist aber, daß bei diesem Kraftaufnehmer durch die exzentrische Krafteinleitung ein zusätzliches Biegemoment auftritt, das Zusatzspannungen an der Meßstelle verursacht. Dadurch entstehen Linearitäts- und Hysteresefehler. Die Überlastsicherung in Form des Spaltes ist ebenfalls nicht fluchtend mit der Wirklinie der Krafteinleitung, so daß selbst wenn die Überlastsicherung bereits angesprochen hat die Meßstelle beziehungsweise das Meßelement mit einem Biegemoment beaufschlagt. Somit ist es bei derartigen Kraftaufnehmern trotz korrekt arbeitender Überlastsicherung möglich ihn bedingt durch die auftretenden Biegemomente durch Überlastung zu zerstören.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Kraftaufnehmer der vorab beschriebenen Art zu schaffen, der ein störungsfreies Messen auch bei Einleitung von nichtbestimmungsgemäßen Kräften, beispielsweise Querkräfte, Kräfte durch unsymmetrische Belegung des Sitzes, Beschleunigungs- und Abbremskräfte gewährleistet. Weiter soll der Kraftaufnehmer kompakt bauen, um ihn auch unter beengten Verhältnissen verwenden zu können. Schließlich wird eine mehrfache Überlastbarkeit, gute Meßgenauigkeit und ein optimaler Schutz vor Verschmutzung gefordert.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Durch die Unterbringung des Dehnungskörpers (Sensorelement) in einem rohrförmigen Gehäuse, gegebenenfalls bestehend aus zwei Gehäusehälften sind universelle Befestigungsmöglichkeiten und somit Kraftein- und Kraftausleitung variabel zu gestalten. Je eine Gehäusehälfte ist dabei für Krafteinleitung und Kraftabgabe vorgesehen. Die Gehäusehälften bilden an ihrer stufenförmigen Überlappung einen Spalt beziehungsweise einen Ringspalt, der dem maximalen Federweg des Dehnungskörpers fixiert. Sobald die zulässige Belastung überschritten wird, schließen die beiden Gehäusehälften kurz, so daß der Dehnungskörper (das Sensorelement) vor weiterer Überlastung geschützt wird. Die Überlastsicherung liegt in der senkrechten Mittelebene des Sensors, so daß keine zusätzlichen Momente auftreten können. Der Kraftaufnehmer ist sehr leicht durch einen O-Ring oder eine Faltenbalgdichtung vor Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen. Die Fertigung kann sehr preiswert gestaltet werden, insbesondere dann, wenn die einzelnen Bauteile rund ausgeführt werden. Für das Gehäuse beziehungsweise die Gehäusehälften kann wesentlich preiswerteres Material verwendet werden, so daß auch die Bearbeitung vereinfacht wird. Bei der Wahl des Sensors sind alle Optionen offen, auch wenn sich bevorzugt ein DMS-Sensor mit Halb- oder Vollbrücke anbietet. Der Federkörper wird bevorzugt als Doppelbiegebalken ausgebildet.

Natürlich kann die Krafteinleitung und die Kraftabgabe auch an den beiden Enden des Biegebalkens erfolgen. Die beiden rohrförmigen Gehäusehälften hätten dann nur die Funktion eines Schutzgehäuses und eines Überlastungsanschlags und würden nicht zur Kraftübertragung benutzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigen:
1 Eine perspektivische Ansicht eines Kraftaufnehmers,
2 eine perspektivische Ansicht eines Dehnungskörpers (Sensorelement) als Doppelbiegebalken und
3 einen Schnitt durch einen Kraftaufnehmer mit Halter zur Gewichtsaufnahme und -abgabe.
In 1 ist ein Kraftaufnehmer dargestellt. Ein Dehnungskörper 1, wie er in 2 dargestellt ist, wird rohrförmig von einem Krafteinleitungselement 2 (Gehäusehälfte) und einem Kraftabgabeelement 3 (Gehäusehälfte) umschlossen. Durch eine Abdrehung 4 am Krafteinleitungselement 2 und einen rohrförmigen Vorsprung 5 am Kraftabgabeelement 3 wird eine stufenförmige Überlappung 6 mit Ringspalt 7 gebildet. Der verbleibende Radialspalt 8 ist durch einen O-Ring 9 abgedichtet.
Der Dehnungskörper 1 hat beidseitig zylindrische Absätze 10, die von Anschlägen 11 begrenzt werden, gegen die das Krafteinleitungselement 2 und das Kraftabgabeelement 3 anliegen und dadurch den Radialspalt 8 definieren. Das Krafteinleitungselement 2 und das Kraftabgabeelement 3 können dabei aufgepreßt, aufgeschraubt oder auch verschweißt sein. Zwischen den beiden Anschlägen 11 erstreckt sich der Biegebalken 12 auf dem der beziehungsweise die Sensoren 13 aufgebracht sind. Weiter ist eine axiale Bohrung 14 im Dehnungskörper vorgesehen, durch den die Verbindungsleitungen von der Elektronik zu den Sensoren 13 geführt werden können.
Auf den Außenmantel 15 des Krafteinleitungselementes 2 und auf den Außenmantel 16 des Kraftabgabeelementes 3 ist jeweils ein Halter 17 angeordnet, der mit einer Abkröpfung 18 versehen ist, so daß die beiden Befestigungsendstücke 19 in der Mittelachse 20 liegen.

1: Sensorelement
2: (1) Krafteinleitungselement (Gehäusehälfte)
3: (21) Befestigungselement (Gehäusehälfte)
4: Abdrehung
5: Vorsprung rohrförmig
6: Überlappung
7: Ringspalt
8: Radialspalt
9: O-Ring
10: Absatz zylindrische
11: Anschläge
12: Biegebalken
13: Sensoren
14: Bohrung
15: Außenmantel
16: Außenmantel
17: Halter
18: Abkröpfung
19: Befestigungsendstück
20: Mittelachse

Claims

Kraftaufnehmer, insbesondere zur Aufnahme der in eine Halterung (17) eines Fahrzeugsitzes eingeleiteten Gewichtskraft (F), mit einem Krafteinleitungs- einem Befestigungselement Kraftabgabeelement (2, 3) sowie einem zwischen diesen vorgesehenen Sensorelement Dehnungskörper (1), dadurch gekennzeichnet, daß als Krafteinleitungselement eine erste Gehäusehälfte (2) und als Kraftabgabeelement als Befestigungselement eine zweite Gehäusehälfte (3) rohrförmig ausgebildet sind, und daß das Sensorelement (1, 12) koaxial in diesen befestigt ist.
Kraftaufnehmer, insbesondere zur Aufnahme der in eine Halterung (17) eines Fahrzeugsitzes eingeleiteten Gewichtskraft (F), mit einem Krafteinleitungs- einem Befestigungselement sowie einem zwischen diesen vorgesehenen Sensorelement (1), dadurch gekennzeichnet, daß als Krafteinleitungs- und als Befestigungselement die beiden Enden 1 und 21 des Sensorelements (1) ausgebildet sind, und daß das Meßelement (12) rohrförmig von zwei Gehäusehälften (2, 3) umgeben ist.
Kraftaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gehäusehälfte (2) und Gehäusehälfte (3) ein Spalt (7, 8) vorgesehen ist.
Kraftaufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (7, 8) stufenförmig ausgeführt ist.
Kraftaufnehmer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (7) fluchtend auf der Mittelachse (20) angeordnet ist.
Kraftaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Krafteinleitungs- und am Befestigungselement (2, 3) beziehungsweise (1, 21) jeweils ein Halter (17) angebracht ist, wobei die Gewichtsaufnahme und -abgabe rechtwinklig zum Dehnungskörper (1) und fluchtend (20) erfolgt.
Kraftaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (8) mit einer Dichtung (9) versehen ist.