DE3225236A1

DE3225236A1 - Federnde aufhaengung fuer kraftumformer

Info

Publication number: DE3225236A1
Application number: DE19823225236
Authority: DE
Inventors: Kim W. 98004 Bellevue Wash. Atherton; Richard A. 90877 Woodinville Wash. Hanson
Original assignee: Sundstrand Data Control Inc
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1983-02-03
Also published as: AU554447B2; JPS5818130A; AU8491582A; FR2509864A1; IT1149014B; US4400979A; CH654114A5; FR2509864B1; SE8204220L; SE451899B; DE3225236C2; IL66179A0; IT8248779A0; JPH049268B2; CA1178454A; SE8204220D0; NO822380L; IL66179A

Description

Sundstrand Data Control, Inc. Overlake Industrial Park
Redmond (Washington 98052) V.St.A.

Federnde Aufhängung für Kraftumformer

Die Erfindung bezieht sich auf Kraftumformer wie Trägheitsbeschleunigungsmesser, insbesondere eine federnde Aufhängung zur Schwenk- oder Verschiebe-Verbindung eines Fühlers mit einem Befestigungsorgan.

Bei Kraftumformern, wie sie z. B. aus den US-PS'en 3 702 073 und 4 182 187 sowie 4 250 757 bekannt sind, ist ein Fühler an einem Befestigungsorgan bzw. einem Haltering mittels einer federnden Aufhängung gesichert, die es dem Fühler erlaubt, sich aufgrund der Einwirkung kleiner Kräfte relativ zu dem Befestigungsorgan zu bewegen. Bei einem solchen Beschleunigungsmesser kann die federnde Aufhängung bifilar aufgebaut sein und aus zwei dünnen ebenen Elementen bestehen.

Zur Herstellung elektrischer Anschlüsse an Schaltungskomponenten, die an dem Fühler angeordnet sind, können entweder biegsame Zuleitungen zwischen Haltering und Fühler verwendet werden, oder es kann eine Dünnschicht aus elektrisch leitfähigem Werkstoff direkt auf die federnde Aufhängung oder auf eine nichtleitende Beschichtung auf dieser, falls sie selbst elektrisch leitfähig ist, aufgebracht werden. Wenn solche Werkstoffe auf die Aufhängung aufgebracht werden, werden in der federnden Aufhängung Spannungen erzeugt infolge der unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten von Aufhängung und leitfähigen Werkstoffen oder auch durch das Aufbringverfahren selbst. Diese Spannungen resultieren wiederum in Kräften, die danach trachten, den Fühler aus einer Neutrallage auszulenken. Bei Umformern mit Servosystem, bei denen eine Rückstellkraft angelegt wird, um den Fühler in der Neutrallage zu halten, wird infolge dieser Spannungen ein Auslenkungsfehler erzueugt. Bei Umformern mit Steuersystem, bei denen der Auslenkungsbetrag des Fühlers erfaßt wird, wird ebenfalls ein Auslenkungsfehler erzeugt.

Bei solchen Umformern, die leitfähige Beschichtungen verwenden, wird versucht, die mechanischen Dünnschichtspannungen dadurch auszugleichen, daß die Dünnschichten gleichmäßig auf die obere und die untere Seite der Äufhängungsabschnitte aufgebracht werden. Bei dieser Ausbildung werden zwar Fehler in gewissem Umfang reduziert, es ist dabei jedoch ein exakter Ausgleichsvorgang während der Schichtaufbringung erforderlich, um die Schichtdicke auf beiden Seiten der Aufhängungsabschnitte gleich zu machen. Ferner hängt dieser Ausgleichsvorgang von der Stabilität der Schichtspannungen über die Zeit sowie auch von weiteren Faktoren wie Umge-

bungstemperatur, Werkstoffreinheit und Oberflächenverschmutzung ab.

Bei bekannten Umformern hat es sich als erwünscht erwiesen, die dünnstmögliche federnde Aufhängung zu verwenden, die mit den Festigkeits- und Elastizitäts-Anforderungen an eine ordnungsgemäße Funktionsweise vereinbar ist, so daß Spannungs-Auswirkungen, die zu Auslenkungsfehlern führen, minimiert werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Federkonstante unabhängig davon, ob es sich um die Winkeloder die lineare Federkonstante handelt, die durch eine federnde Aufhängung gegeben ist, der dritten Potenz der Dicke t der Aufhängung proportional ist, wogegen das Biegemoment der Aufhängung infolge von durch das Aufbringen leitfähiger Streifen hervorgerufenen mechanischen Spannungen nur der Dicke t proportional ist. Wenn z. B. die Dicke der Aufhängung um 30 % verringert wird, so daß die dadurch erhaltene Winkelfederkonstante von 20^/rad auf 7^/rad geändert wird, wird das durch Spannungsauswirkungen in der leitfähigen Beschichtung auftretende Fehlermoment nur um einen Faktor 1,42 verringert. Somit ist ersichtlich, daß die Untergrenze des Bereichs tolerierbarer Federkonstanten, die durch eine konventionelle Aufhängung erhalten werden, längst erreicht ist, bevor das Fehlermoment auf einen unerheblichen Wert verringert wird. Infolgedessen muß bei diesen Aufhängungsarten ein Kompromiß gefunden werden zwischen der Erzielung der erwünschten Federkonstanten und Aufhängungs-Festigkeit und der Minimierung der zu Fehlern führenden Spannungsauswirkungen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer federnden Aufhängung für Kraftumformer, bei der elektrisch leitende Beschichtungen auf Flächen vorgesehen sind, die im wesentlichen auf oder in der neutralen Biegeebene der Aufhängung liegen, wobei mechanische Spannungen in der Grenzfläche zwischen der leitfähigen Schicht und der Aufhängung nicht zu Auslenkungsfehlern führen.

Da die leitfähige Beschichtung auf einer Fläche positioniert ist, die im wesentlichen in der neutralen Biegeebene der Aufhängung liegt, führen mechanische Spannungen in der Grenzfläche zwischen der leitfähigen Schicht und der Aufhängung nicht zu Auslenkungsfehlern, weil das durch solche mechanischen Spannungen bewirkte Biegemoment dem Abstand der Grenzfläche von der neutralen Biegeebene proportional ist. Da dieser Abstand im wesentlichen Null ist, wird das Biegemoment minimiert, und Auslenkungsfehler werden praktisch vollständig, mindestens jedoch ganz erheblich, reduziert.

Die Aufhängung kann aus einem oder mehreren Teilen bestehen, deren jeder einen oder mehrere Kanäle mit einer vertieften Fläche enthält, die im wesentlichen in der neutralen Biegeebene der Aufhängung liegt.

Da die leitfähige Beschichtung immer auf oder nahe der neutralen Biegeebene angeordnet ist, ist die Größe eines von der leitenden Beschichtung eingeführten Fehlers im wesentlichen unabhängig von Dicke und Gesamtlänge und -breite der Aufhängung. Infolgedessen kann die federnde Aufhängung so

ausgebildet sein, daß sich eine ausreichende Festigkeit und die erwünschte Federkonstante für den Beschleunigungsmesser ergeben, ohne daß merkliche Auslenkungsfehler infolge von mechanischen Schichtspannungen hervorgerufen werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische

Explosionsansicht eines Beschleunigungsmessers

mit der federnden Aufhängung nach der Erfindung;

eine größere Teildraufsicht auf die Aufhängung

von Fig. 1;

eine teilweise Perspektivansicht längs der

Linie 3-3 von Fig. 1;

eine Querschnittsansicht einer Aufhängung mit

Kanälen ungleicher Breite;

teilweise Perspektivansichten ähnlich Fig. 3,

die zwei weitere Ausführungsbeispiele der

bifilaren federnden Aufhängung zeigen;

und

teilweise Perspektivansichten ähnlich Fig. 3,

die zwei Ausführungsbeispiele einer Aufhängung

mit einem einzigen Teil zeigen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Kraftumformer in Form eines Beschleunigungsmessers 10 mit Servosystem, wobei eine federnde Aufhängung 12 vorgesehen ist. Der Beschleunigungsmesser 10 entspricht dem Typ gemäß der US-PS 3 702 073,

Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5
und	6
Fig.	7
und	8

obwohl die federnde Aufhängung natürlich auch in anderen Kraftumformern einsetzbar ist, die eine Winkel- oder eine geradlinige Bewegung eines Fühlers nutzen.

Der Beschleunigungsmesser 10 besteht aus zwei zylindrischen Gehäusehälften 14a, 14b sowie einem zwischen beiden gesicherten Feder-Masse-System 16.

Die Gehäusehälften 14a, 14b sind im wesentlichen identisch ausgebildet, und somit wird nur die Gehäusehälfte 14a erläutert. Diese umfaßt eine zylindrische Gehäusewand 17, die eine nach innen verlaufende Rippe 18, die ein magnetisches Polstück bildet, aufweist und um einen Boden verläuft, so daß eine Basis 19 gebildet ist. Das Polstück 18 hat eine zylindrische Innenwand 20, die eine Aussparung 22 definiert. Auf der Basis 19 innerhalb der Aussparung 22 ist ein zylindrischer Dauermagnet 24 gesichert, dessen Außenumfangsfläche von der zylindrischen Innenwand 20 beabstandet ist, so daß zwischen beiden ein Ringspalt 26 gebildet ist.

Das Feder-Masse-System 16 umfaßt einen Fühler bzw. Flügel 30, der schwenkbar mittels der federnden Aufhängung 12 an einem Haltering bzw. Befestigungsorgan 32 gesichert ist.

Bei dem gezeigten Beschleunigungsmesser kann der Fühler 30 sich infolge der federnden Aufhängung 12 relativ zu dem Haltering 32 auf einer gekrümmten Bahn bewegen. Es ist jedoch zu beachten, daß die federnde Aufhängung auch bei einem Umformer verwendbar ist, der eine geradlinige Bewegung des Fühlers entlang der Achse des Kraftumformers nutzt.

Auf der Oberseite 40 und der Unterseite 41 des Fühlers 30 sind zwei Rückstell- bzw. Drehmomentspulen 42 bzw. 43 angeordnet. Die Rückstellspulen 42, 43 sind auf Spulenkörper gewickelt, die in den in jeder Gehäusehälfte 14a, 14b gebildeten Ringspalt 26 einsetzbar sind, wenn die verschiedenen Bauteile des Beschleunigungsmessers 10 zusammengefügt werden.

Auf der Oberseite 40 des Fühlers 30 ist eine elektrisch leitfähige Schicht 45 vorgesehen. Eine gleichartige elektrisch leitfähige Schicht ist auf der Unterseite 41 des Fühlers 30 vorgesehen. Diese Schichten bilden zwei Kondensatorplatten, die mit einer Fläche 21 des Polatücks 18 und einer entsprechenden Fläche des Polstücks der Gehäusehälfte 14b in noch zu erläuternder Weise in Wechselwirkung treten.

Auf einer Oberfläche 36 des Halterings 32 sind drei Befestigungs-Druckunterlagen 34 (nur zwei davon sind gezeigt) angeordnet. Drei zusätzliche Druckunterlagen sind axial entgegengesetzt zu den Druckunterlagen 34 auf der Unterseite 38 des Halterings 32 angeordnet.

Der Haltering 32 ist zwischen den Gehäusehälften 14a, 14b so gesichert, daß eine Lippe der zylindrischen Gehäusewand 17 und eine entsprechende Lippe der Gehäusehälfte 14b die Befestigungs-Druckunterlagen beaufschlagen, und die Rückstellspulen 42, 43 sind in dem Ringspalt 26 bzw. einem entsprechenden Ringspalt der Gehäusehälfte 14b aufgenommen.

Zwei Drehkondensatoren 48, 49 sind in dem Beschleunigungsmesser 10 ausgebildet, wobei der eine aus der Fläche 21 und

der Beschichtung auf der Unterseite 38 und der andere aus einer der Fläche 231 entsprechenden Fläche des Polstücks der Gehäusehälfte 14b und der Beschichtung 45 auf der Oberseite 36 des Fühlers 30 besteht.

Die Leiterschichten auf der Oberseite 40 und der Unterseite 41 sowie die Rückstellspulen 42, 43 sind an äußere Schaltkreise über vier Leiterbahnen 47a-d angeschlossen, die über die federnde Aufhängung 12 zu dem Haltering 32 verlaufen. Die elektrischen Anschlüsse an externe Schaltkreise erfolgen vom Haltering 32 über vier Anschlußstifte (nicht gezeigt), die in den Gehäusewandungen der Gehäusehälften 14a, 14b angeordnet sind.

Wenn der Beschleunigungsmesser 10 mit einer Beschleunigung entlang seiner Achse beaufschlagt wird, verschiebt sich der Fühler 30 relativ zu dem Haltering 32 und den Gehäusehälften 14a, 14b, wodurch sich eine Kapazitätsänderung der Kondensatoren 48, 49 ergibt. Die Kapazitätsänderung wird von einem Servosystem (nicht gezeigt) erfaßt, das wiederum ein der Kapazitätsänderung proportionales Signal an die Rückstellspulen 42, 43 anlegt. Das von den Rückstellspulen 42, 43 erzeugte resultierende Magnetfeld gelangt mit dem von den Dauermagneten in den Gehäusehälften 14a, 14b erzeugten Magnetfeld in Wechselwirkung und wirkt der Verschiebung des Fühlers 30 entgegen. Der Strom, den die Rückstellspulen 42, 43 benötigen, um den Fühler 30 in einer Nullage zu halten, bezeichnet die Beschleunigungskraft, mit der der Beschleunigungsmesser beaufschlagt wird.

Eine nähere Erläuterung des Beschleunigungsmessers 10 findet sich in der US-PS 3 702 073.

Fig. 3 zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der federnden Aufhängung 12.

Die Aufhängung ist als bifilare einseitig befestigte Schwenkeinheit ausgebildet mit zwei Aufhängungsabschnitten 60, 62, die zwischen dem Fühler 30 und dem Haltering 32 verlaufen. Die Abschnitte 60 und 62 sind durch eine zwischen ihnen vorgesehene Öffnung voneinander getrennt, die ebenfalls zwischen dem Haltering 32 und dem Fühler 30 verläuft.

Die Aufhängungsabschnitte 60 und 62 haben im wesentlichen den gleichen Querschnitt, und so wird nur der Abschnitt 60 erläutert.

Der Aufhängungsabschnitt 60 umfaßt eine Oberseite und eine Unterseite 64 und 66, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, sowie zwei Randflächen 68, 70, die im wesentlichen senkrecht zu den Seiten 64 und 66 verlaufen. Die Ober- und die Unterseite 64 und 66 könnten auch nichtparallel zueinander verlaufen, wobei die Nullachse-Kanäle immer noch verwendet werden könnten.

Der Aufhängungsabschnitt 60 weist zwei Kanäle 71, 73 auf, die in ihn von den Seitenflächen 64, 66 verlaufen. Die Kanäle 71, 73 haben vertiefte Flächen 72, 74, die im wesentlichen koplanar sind und mit der neutralen Biegeebene des Abschnitts 60 zusammenfallen.

Die neutrale Biegeebene ist diejenige Ebene, die bei einer Wölbung der Aufhängung keinem mechanischen Zug bzw. keiner Kompression ausgesetzt ist. Bei einer federnden Aufhängung mit gleichmäßigem Vxereckquerschnitt, die durch zwei parallele Flächen und zwei Ränder entsprechend Fig. 3 gebildet ist, besteht die neutrale Biegeebene aus Punkten, die von den Flächen der Aufhängevorrichtung im wesentlichen gleichbeabstandet sind, d. h., der in der Mitte zwischen den Flächen der Aufhängung liegenden Ebene.

Wenn die Kanäle jeder einzelnen Aufhängung nicht die gleiche Breite haben entsprechend Fig. 3, so halbiert die neutrale Biegeachse (-ebene) die Aufhängung nicht, sondern ist stattdessen zum schmaleren Kanal hin versetzt. Ein Querschnitt einer solchen Aufhängung ist in Fig. 4 gezeigt. In einem solchen Fall ist die Lage der Neutralachse durch die folgende Formel bestimmt:

Y = Yo

- (Δρ/Δυΐ) +

(Ap/Aul) -

1/2

(D

wobei Y eine Koordinate der Aufhängungs-Mittenlinie des Bodens jedes Kanals ist, wobei Δρ/aul >. 1. Yo ist die halbe Gesamtdicke der Aufhängung; Δρ ist 2x(Aufhängungs-Breite) (Summe der Kanalbreiten). Aul ist (Breite oberer Kanal) (Breite unterer Kanal).

Es ist zu beachten, daß die tatsächliche neutrale Biegeachse geringfügig außerparallel mit der Ebene der Aufhängung verläuft infolge der Asymmetrie um die jeweilige Aufhän-

gungs-Mittenlinie; zwar ist dieser Effekt normalerweise gering, jeder Kanal könnte jedoch so positioniert sein, daß die neutrale Biegeachse durch die Mitte des Kanals verläuft, wenn die Winkelrotation erheblich wird.

Die Kanäle 71, 73 haben ferner Seitenwandungen 71a, 71b bzw. 73a, 73b. Die Kanäle sind zwar in den Fig. 1-3 als mit ebenen Wandungen 71a, 71b und 73a, 73b ausgebildet gezeigt, die zu den Flächen 64, 66 senkrecht verlaufen; diese Flächen können aber auch abgeschrägt oder gekrümmt mit einem kleinen Radius verlaufen. Ferner können die Aufhängungsabschnitte im Bereich ihrer Verbindung mit dem Fühler 30 und dem Haltering 32 abgeschrägt oder gekrümmt sein, um einen gleichmäßigen Übergang zwischen diesen vorzusehen anstelle des abrupten Übergangs nach den Fig. 1 und 2.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Fühler 30, der Haltering 32 und die Aufhängung 12 aus einem Stück Quarzglas gebildet, das durch Ätzen oder in anderer Weise die erwünschte Form erhält.

Nachdem die vertieften Flächen 72, 74 ausgebildet sind, wird eine dünne Schicht aus elektrisch leitfähigem Werkstoff, z. B. Gold, über die Länge der vertieften Flächen beider Aufhängungsabschnitte so aufgebracht, daß sie zwischen dem Fühler 30 und dem Haltering 32 verläuft.

Es ist auch möglich, die Aufhängung 12 aus elektrisch leitfähigem Werkstoff auszubilden, und dann wird eine nichtleitende Beschichtung auf die Aufhängung aufgebracht, bevor die Leiterstreifen 47 aufgebracht werden.

Da das Biegespannungsmoment der Dünnschicht der Entfernung proportional ist und die Leiterstreifen 47 auf der neutralen Biegeachse bzw. -ebene angeordnet sind, erzeugt eine an der neutralen Biegeebene parallel zu deren Oberfläche einwirkende Kraft kein Biegemoment, da die Entfernung dann gleich Null ist. Infolgedessen wird durch einen direkt auf der neutralen Biegeachse der Aufhängung aufgebrachten Leiterstreifen kein Fehler am Ausgang des Umformers infolge von mechanischen Spannungen an der Grenzfläche zwischen Leiterstreifen und federnder Aufhängung erzeugt. Da der Leiterstreifen eine endliche Dicke hat, verlaufen idealerweise jedoch nicht notwendigerweise - die Kanalflächen 72, 74 um eine halbe Streifendicke neben der neutralen Biegeachse, so daß der Leiterstreifen selbst auf der neutralen Biegeachse zentriert ist.

Die folgenden Abmessungen haben sich beispielsweise als günstig für zufriedenstellende Ergebnisse erwiesen:

Abmessung

Bezugs- (in mm, wenn

buchstabe nichts anderes

in Fig. 3 Beschreibung gesagt ist)

a Gesamtbreite Aufhängung 12 25,4 b Breite jedes Aufhängungsabschnitts 3,81 c Abstand zwischen Rand 68

und Kanal 71 2,28

d Breite vertiefter

Flächen 12, TA 0,89

e f

Dicke der Teile 60, 62
Tiefe der neutralen Biegeachse von Flächen 64, 66 Länge Aufhängung 12
Abstand zwischen benachbarten Rändern von Teilen 60, 62 Dicke Leiterstreifen 47

0,03

o,	01
2,	54
1,	52
2600	O A

Die Konfiguration der Aufhängung 12 von Fig. 3 wird nachstehend als antisymmetrisch bezeichnet, d. h., die Aufhangungsabschnitte haben zwar im wesentlichen gleichen Querschnitt, sind aber nicht spiegelbildlich gleich.

Die Dicke, Länge und Breite der Aufhangungsabschnitte kann so gewählt werden, daß sich eine ausreichende Festigkeit und die erwünschte Federkonstante für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Beschleunigungsmessers einstellen, ohne daß Auslenkungsfehler merklich erhöht werden. Infolgedessen ist im Gegensatz zu bekannten Kraftumformern die Größe des Fehlers, der von den Leiterstreifen 47 eingeführt wird, im wesentlichen unabhängig von den Abmessungen der Aufhangungsabschnitte. Es ist zu beachten, daß jeder Kanal auch mehr als einen isolierten Leiterstreifen tragen kann.

Fig. 5 zeigt ein anderes Ausfuhrungsbeispiel der Aufhängung 12, das eingesetzt werden kann, wenn die Art der jeweiligen Kraftumförmer-Konfiguration eine Erhöhung des Lastwiderstands erlaubt. Dieses Ausfuhrungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 3 in zweierlei Hinsicht. Einmal grenzt eine vertiefte Fläche 82 eines Kanals 83 in

einem Aufhängungsabschnitt 80 an eine Randfläche 84 ohne Zwischenabschnitt einer Oberfläche 86 an. Zum zweiten ist ein Abschnitt 88 ein Spiegelbild des Abschnitts 80, d. h., sie sind symmetrisch um die Ebene, die den Raum zwischen den beiden Abschnitten 80, 88 schneidet und die senkrecht zur der Oberfläche 86 und einer Unterfläche 90 verläuft.

Die Kanäle von Fig. 5 haben abgeschrägte Seitenwände 83a und 85a, 85b. Diese Wände können jedoch, wie bereits erwähnt, flache plane Flächen oder gewölbte Flächen sein.

Die vertiefte Fläche 82 und eine vertiefte Fläche 87 liegen wiederum im wesentlichen auf der neutralen Biegeachse bzw. -ebene der Teile 80, 88. Ferner sind die Leiterstreifen 47 auf die vertieften Flächen 82, 87 aufgebracht, und somit wird durch in der Grenzfläche zwischen der Aufhängung und dem leitfähigen Werkstoff erzeugte mechanische Spannungen kein entsprechendes Biegemoment in der federnden Aufhängung erzeugt.

Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, das ausgewählte Merkmale der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 vereinigt. Diese Konfiguration ist z. B. dann vorteilhaft, wenn ein geringerer Lastwiderstand erforderlich ist, jedoch aufgrund der Geometrie des Beschleunigungsmessers Symmetrie verlangt wird.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind zwei Aufhängungsabschnitte 100, 102 symmetrisch, d. h. sie sind spiegelbildlich gleich entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, haben jedoch die allgemeine Konfiguration der Teile nach Fig. 3. Es ist zu beachten, daß die Aufhängungsabschnitte im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie in Fig. 3 haben.

Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel ähnlich demjenigen nach Fig. 5, jedoch ohne eine trennende öffnung zwischen den Aufhängungsabschnitten. Diese Ausbildung kann in einer bifilaren Konfiguration verwendet werden, bei der mehr als vier elektrische Zuleitungen notwendig sind und die Kanäle nicht mehr als einen Leiter aufnehmen können, oder sie kann in einer einteiligen Konfiguration verwendet werden, bei der für eine bifilare Konstruktion nicht ausreichend Platz vorhanden ist, so daß die breitere Fläche 110 zwei isolierte Leiterstreifen tragen kann. Es ist eine einteilige Aufhängung 104 gezeigt mit Kanälen 106, 108 und 110, die vertiefte Flächen 107, 109 bzw. 111 aufweisen. Zwei Kanäle 106, 108 sind in einer Oberfläche 114 der Aufhängung 104 ausgebildet, und der dritte Kanal 110 ist in der anderen Oberfläche 116 ausgebildet, so daß die Fläche 111 zwischen den Flächen 107, 109 in derselben Ebene wie diese liegt. Die Flächen 107, 109 und 111 sind jeweils im wesentlichen in der neutralen Biegeebene der Aufhängung vorgesehen, und die Leiterstreifen 47 sind auf die Flächen aufgebracht. Wenn die Breite des Kanals 107 plus diejenige des Kanals 109 gleich der Breite des Kanals 110 ist, liegt die neutrale Biegeachse in der die Aufhängung 104 halbierenden Ebene; im übrigen ist die Lage der neutralen Biegeachse durch eine Formel entsprechend der Zweikanal-Formel nach Gleichung (1) bestimmt. Diese Konfiguration weist ebenfalls keine Rotation der neutralen Achse relativ zu der Ebene der Aufhängung auf.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer einstückigen Aufhängung, bei der die Asymmetrie minimiert ist. Es ist auch möglich, mehr als eine solche Aufhängung zu verwenden. Ein Abschnitt 120 umfaßt zwei Paare von Kanälen

mit miteinander ausgerichteten vertieften Flächen 122, 124 und 126, 128. Zwei Stegteile 130, 132 sind gebildet, und zwar einer zwischen den Flächen 122, 124 und einer zwischen den Flächen 126, 128.

Die vertieften Flächen 122, 128 liegen im wesentlichen in der neutralen Ebene der Aufhängung, während die vertieften Flächen 124, 126 geringfügig von dieser neutralen Ebene versetzt sind. Infolgedessen resultiert das Aufbringen von Leitermaterial auf die vertieften Flächen 122, 124, 126, im Auftreten von mechanischen Spannungen nur in zwei der vier Kanäle, d. h., mechanische Spannungen treten nur infolge des Leitermaterials in den vertieften Flächen 124, 126 auf. Alternativ kann Leitermaterial auch nur auf die auf der neutralen Achse liegenden Flächen 122, 128 aufgebracht werden. Die Lage dieser Flächen kann über eine Gleichung bestimmt werden, die ähnlich der Zweikanal-Formel von Gleichung (1) ist. Jedenfalls ergeben sich die richtige Federkonstante und Festigkeit der Aufhängung im wesentlichen durch relativ dicke Rippen 140, 142, 144, die zu beiden Seiten der Stegabschnitte 130, 132 vorgesehen sind.

Wie vorstehend erwähnt, kann die Aufhängung nach Fig. 8 in einer bifilaren Konfiguration verwendet werden, wobei diese entweder symmetrisch oder antisymmetrisch sein kann. Bei der antisymmetrischen Konfiguration können zwei identische Aufhängungen der Art nach Fig. 8 verwendet werden, wobei das Leitermaterial nur auf die in der neutralen Ebene liegenden Flächen 122 und 128 beider Aufhängungen aufgebracht ist.

Bei einer weiteren Anordnung kann die Aufhängung nach Fig. so ausgebildet sein, daß beide vertieften Flächen auf einer Seite der Aufhängung, z. B. 124 und 128, in der neutralen Ebene der Aufhängung liegen. Ferner brauchen federnde Aufhängungen dieser Art keine parallelen Flächen aufzuweisen, sondern diese können z. B. in Richtung zum Fühler verjüngt verlaufen, um eine Aufhängung mit gleichbleibender Festigkeit zu erhalten.

Ferner ist zu beachten, daß die vorstehend erläuterte Möglichkeit zur Verminderung der Auswirkung mechanischer Spannungen einer Beschichtung auf einer Aufhängung auch mit einer Aufhängung anwendbar ist, die nicht unbedingt die Haupthalterung des Fühlers darstellt. Ein solcher Aufbau, der einen Fühler mit einem Befestigungsorgan verbindet, würde immer noch eine gewisse strukturelle Integrität erfordern, während gleichzeitig minimale Auslenkungskrafte oder -momente erzeugt werden. Ferner ist zwar bei der Aufhängung nach den Fig. 1-4 der dünne Abschnitt 56 der Aufhängung einstückig mit den dickeren Rippen 58 und 60 ausgebildet, bei manchen Anwendungsfällen braucht es aber nicht notwendig zu sein, daß der die Leiterstreifen 47 aufweisende dünne Abschnitt 56 physisch mit den Stützrippen 58 oder 60 verbunden ist.

Bei den verschiedenen erläuterten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist vorgesehen, daß die verschiedenen Kanäle, die mit der neutralen Biegeachse der Aufhängung fluchten, auf Aufhängungen positioniert sind, die die Hauptstütze des Fühlers 30 in bezug auf den Haltering 32 bilden. Das Konzept der Aufbringung von Leitermaterial wie etwa der Leiterstrei-

fen 47 längs der neutralen Biegeachse einer Aufhängung läßt sich jedoch ebenso auf eine keine Last tragende Aufhängung oder ein biegbares Element anwenden.

Ferner ist zu beachten, daß zwar bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen die Kanäle von dem Fühler 30 zu dem Haltering 32 verlaufen, daß aber das elektrisch leitfähige Material 47 auch nur auf einen Teil der neutralen Biegeachse der Aufhängung aufbringbar ist, und zwar bevorzugt dort, wo die geringste Festigkeit der Aufhängung verlangt wird, um so die durch die Leiterstreifen 47 erzeugten mechanischen Spannungen zu minimieren.

Leerseite

Claims

Ansprüche

f 1 .JFedernde Aufhängung für einen Kraftumformer, der ein Befestigungsorgan und einen Fühler mit einem elektrischen Schaltungsbauteil aufweist, zur Sicherung des Fühlers an dem Befestigungsorgan,
gekennzeichnet durch

- mindestens einen Aufhängungsabschnitt (60) mit zwei Oberflächen {64, 66) und zwei Randflächen (68, 780), der sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt;

- mindestens einen Kanal (71, 73) mit einer vertieften Fläche (72, 74), der sich von einer der Oberflächen (64, 66) in den Aufhängungsabschnitt (60) erstreckt, wobei mindestens eine vertiefte Fläche (72 oder 74) einer Randfläche (68 oder 70) benachbart ist und die vertieften Flächen (72, 74) mit der neutralen Biegeachse des Aufhängungsabschnitts (60) im wesentlichen ausgerichtet sind; und

- ein elektrisches Leitermaterial (47), das auf die vertiefte Fläche (72, 74) aufgebracht ist und sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt.

572-BO1455-Schö
2. Federnde Aufhängung für einen Kraftumformer, der ein Befestigungsorgan und einen Fühler mit einem elektrischen Schaltungsbauteil aufweist, zur Sicherung des Fühlers an dem Befestigungsorgan,
gekennzeichnet durch mindestens einen Aufhängungsabschnitt (60) mit zwei Oberflächen (64, 66) und zwei Randflächen (68, 70), der sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt;

- mindestens einen Kanal (71, 73) mit einer vertieften Fläche (72, 74), der sich in den Aufhängungsabschnitt (60) von einer Oberfläche (64 oder 66) desselben erstreckt, wobei mindestens eine vertiefte Fläche (72 oder 74) angrenzend an eine Randfläche (68 oder 70) angeordnet ist und wobei die vertieften Flächen (72, 74) von den Oberflächen (64, 66) im wesentlichen gleichbeabstandet sind; und

ein elektrisches Leitermaterial (47), das auf die vertiefte Fläche (72, 74) aufgebracht ist und zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verläuft.
3. Federnde Aufhängung für einen Beschleunigungsmesser, der ein Befestigungsorgan und einen Fühler mit einer ersten Rückstellspule aufweist, zur Sicherung des Fühlers an dem Befestigungsorgan,
gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Aufhängungsabschnitt, die voneinander durch eine zwischen ihnen befindliche Öffnung getrennt sind und die zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verlaufen, wobei die Aufhängungsabschnitte eine obere und eine untere Oberfläche (86, 90)

aufweisen, die in einer ersten und einer zweiten Randfläche enden;

einen Kanal (83) in jedem Aufhängungsabschnitt mit einer vertieften Fläche (82), die sich in den ersten Abschnitt von dessen oberer Oberfläche (86) her erstreckt, wobei die erste vertiefte Fläche (82) angrenzend an diejenige Randfläche (84) vorgesehen ist, die an der öffnung positioniert ist, und wobei die vertieften Flächen mit der neutralen Biegeebene der Aufhängungsabschnitte im wesentlichen koinzident sind; und - eine elektrisch leitende Beschichtung (47) auf den vertieften Flächen, die sich zwischen dem Befestigungsorgan (32) und dem Fühler (30) erstreckt.
4. Aufhängung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Aufhängungsabschnitt (62) mit dem ersten Aufhängungsabschnitt (60) im wesentlichen identisch ausgebildet, jedoch in bezug auf diesen antisymmetrisch ist.
5. Aufhängung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Aufhängungsabschnitt (88) das Spiegelbild des ersten Aufhängungsabschnitts (80) ist, so daß der zweite Aufhängungsabschnitt (88) relativ zu einer die öffnung halbierenden und zu den Oberflächen (86, 90) senkrechten Ebene zum ersten Aufhängungsabschnitt (80) symmetrisch ist.
6. Aufhängung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Breite jedes Aufhangungsabschnitts ungefähr dem 1,5fachen seiner Länge entspricht.
7. Aufhängung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Tiefe der Kanäle im wesentlichen dem halben Abstand zwischen den Oberflächen der Aufhängungsabschnitte entspricht.
8. Aufhängung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Abstand zwischen den Oberflächen jedes Aufhangungsabschnitts in der Größenordnung von 1/100 der Länge jedes Aufhängungsabschnitts liegt.
9. Federnde Aufhängung für einen Beschleunigungsmesser, der ein Befestigungsorgan und einen Fühler mit einer ersten Rückstellspule aufweist, zur Sicherung des Fühlers an dem Befestigungsorgan,

gekennzeichnet dur'ch einen ersten und einen zweiten Aufhängungsabschnitt (60, 62), die durch eine dazwischenliegende öffnung voneinander getrennt sind, wobei die Abschnitte zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verlaufen und wobei sie eine obere und eine untere Oberfläche (64, 66) haben, die in einer ersten und einer zweiten Randfläche (70, 68) enden;

einen ersten Kanal (71) in jedem Aufhängungsabschnitt mit einer ersten vertieften Fläche (72), die sich von einer der Oberflächen (64, 66) in den ersten Aufhängungsabschnitt erstreckt, wobei die erste vertiefte Fläche (72)

derjenigen Randfläche (70) benachbart ist, die an der zwischen den Abschnitten befindlichen Öffnung liegt; einen zweiten Kanal (73) mit einer zweiten vertieften Fläche (74), die sich von der anderen der beiden Oberflächen (64, 66) in den ersten Aufhängungsabschnitt (60) erstreckt, wobei die erste und die zweite vertiefte Fläche (72, 74) im wesentlichen in derselben Ebene liegen und mit der neutralen Biegeebene des Aufhängungsabschnitts (60) koinzident sind; und eine elektrisch leitende Beschichtung (47) auf den vertieften Flächen (72, 74), die sich zwischen dem Befestigungsorgan (32) und dem Fühler (30) erstreckt.
10. Aufhängung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Aufhängungsabschnitt (62) im wesentlichen mit dem ersten Aufhängungsabschnitt (60) identisch ausgebildet, jedoch in bezug auf diesen ant!symmetrisch ist.
11 . Aufhängung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Aufhängungsabschnitt (88) im wesentlichen ein Spiegelbild des ersten Aufhängungsabschnitts (80) ist, so daß der zweite Aufhängungsabschnitt (88) in bezug auf eine die Öffnung halbierende und zu den Oberflächen (86, 90) senkrechte Ebene symmetrisch zum ersten Aufhängungsabschnitt (80) ausgebildet ist.
12. Aufhängung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Breite jedes Aufhängungsabschnitts ungefähr seiner 1,5fachen Länge entspricht.
13. Aufhängung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Kanäle im wesentlichen dem halben Abstand zwischen den Oberflächen der Aufhängungsabschnitte entspricht.
14. Aufhängung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Oberflächen jedes Aufhängungsabschnitts in der Größenordnung von 1/100 der Länge jedes Aufhängungsabschnitts liegt.