DE3225255C2

DE3225255C2 -

Info

Publication number: DE3225255C2
Application number: DE3225255A
Authority: DE
Inventors: Richard A. Woodinville Wash. Us Hanson
Original assignee: Sundstrand Data Control Inc
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1990-10-11
Also published as: SE451897B; JPH049267B2; IT1149011B; CA1184048A; FR2509865A1; SE8204218L; SE8204218D0; NO822382L; IL66177A; AU8491382A; JPS5814024A; IT8248776A0; AU555277B2; FR2509865B1; CH654921A5; DE3225255A1; US4399700A

Description

Die Erfindung betrifft eine federnde Aufhängung in einem Kraftumformer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei Kraftumformern, wie sie z. B. aus den US-PS 37 02 073 und 41 82 187 sowie 42 50 757 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 von bifilarem Aufbau 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 zur Einwirkung gelangt, um den Fühler in der Neutrallage zu halten, wird infolge dieser Spannungen ein Auslenkungsfehler erzeugt. 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 Dünnschichtspannungen dadurch auszugleichen, daß die Dünnschichten gleichmäßig auf die obere und die untere Seite der Aufhängungsabschnitte aufgebracht werden. Bei dieser Ausbildung werden zwar Fehler in gewissem Umfang reduziert, es ist dabei jedoch ein exakter Ausgleichsvorgang während der Schichtabscheidung 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 Umgebungstemperatur, 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 einen ordnungsgemäßen Betrieb vereinbar ist, so daß Spannungs-Auswirkungen, die zu Auslenkungsfehlern führen, minimiert werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Federkonstante, und zwar unabhängig davon, ob es sich um die Winkel- oder 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 ^g/rad auf 7 ^g/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 annehmbarer Federkonstanten, die durch eine konventionelle Aufhängung erhalten werden, längst erreicht ist, bevor das Fehlermoment auf einen unerheblichen Wert verringert wird. Infolgedessen müssen bei diesen Aufhängungsarten Kompromisse geschlossen werden zwischen der Erzielung der erwünschten Federkonstanten und Aufhängungs- Festigkeit und der Minimierung der zu Fehlern führenden Spannungsauswirkungen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kraftumformers mit federnder Aufhängung, bei der elektrisch leitfähige 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.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

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, und zwar deshalb, weil das durch solche mechanischen Spannungen bewirkte Biegemoment der Entfernung der Grenzfläche von der neutralen Biegeebene proportional ist. Da diese Entfernung 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 Schichtspannungen hervorgerufen werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Explosionsansicht eines Kraftumformers mit federnder Aufhängung;

Fig. 2 eine größere Teildraufsicht auf die Aufhängung von Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise Perspektivansicht längs der Linie 3-3 von Fig. 3;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Aufhängung mit Kanälen ungleicher Breite;

Fig. 5 eine Perspektivansicht ähnlich Fig. 3, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der bifilaren federnden Aufhängung zeigt; und

Fig. 6 und 7 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 37 02 073, 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 14 a, 14 b sowie einem zwischen beiden gesicherten Feder-Masse-System 16.

Die Gehäusehälften 14 a, 14 b sind im wesentlichen identisch ausgebildet, und somit wird nur die Gehäusehälfte 14 a erläutert. Diese umfaßt eine zylindrische Gehäusewand 17 mit einer nach innen verlaufenden Rippe 18, die ein magnetisches Polstück bildet 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. einen Flügel 30, der schwenkbar mittels der federnden Aufhängung 12 an einem Haltering bzw. einem 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 längs 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 14 a, 14 b 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 Polstücks 18 und einer entsprechenden Fläche des Polstücks der Gehäusehälfte 14 b 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 den Druckunterlagen 34 auf der Unterseite 38 des Halterings 32 angeordnet.

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

Zwei veränderliche Kondensatoren 48, 49 sind in dem Beschleunigungs messer 10 ausgebildet, wobei der eine aus der Fläche 21 und der Beschichtung auf der Unterseite 38 und der andere aus einer der Fläche 21 entsprechenden Fläche des Polstücks der Gehäusehälfte 14 b und der Beschichtung 45 auf der Oberseite 40 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 47 a-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 14 a, 14 b angeordnet sind.

Wenn der Beschleunigungsmesser 10 mit einer Beschleunigung längs seiner Achse beaufschlagt wird, verschiebt sich der Fühler 30 relativ zu dem Haltering 32 und den Gehäusehälften 14 a, 14 b, 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 14 a, 14 b 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 37 02 073.

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

Die Aufhängung ist als bifilare Schwenkeinheit ausgebildet mit zwei Aufhängungsabschnitten 60, 62, die zwischen dem Fühler 30 und dem Haltering 32 angeordnet sind. Die Aufhängungs abschnitte 60 und 62 sind durch einen Spalt voneinander beabstandet, der 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 Teil 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 trotzdem verwendet werden könnten.

Der Aufhängungsabschnitt 60 weist zwei Kanäle 71, 73 auf, die in den Oberflächen 64, 66 angeordnet sind. Die Kanäle 71, 73 haben vertiefte Flächen 72, 74, die im wesentlichen koplanar sind und mit der neutralen Biegeebene des Aufhängungsabschnitts 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 Viereckquerschnitt, 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 schneidet die neutrale Biegeachse (-ebene) die Aufhängung nicht, sondern ist statt dessen zum schmaleren Kanal hin versetzt. Ein Querschnitt einer solchen Aufhängung ist in Fig. 4 gezeigt. In einem solchen Falle ist die Lage der Neutralachse durch die folgende Formel bestimmt:

Y = Y₀[-( Δ p/Δ ul) + [( Δ p/Δ ul)²-1]^1/2] (1)

wobei Y eine Koordinate der Aufhängungs-Mittenlinie des Bodens jedes Kanals ist wobei Δ p/Δ ul 1. Y₀ ist die halbe Gesamtdicke der Aufhängung; Δ p ist 2× (Aufhängungsbreite)- (Summe der Kanalbreiten). Δ ul 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 Aufhängungs- 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 71 a, 71 b bzw. 73 a, 73 b. Die Kanäle sind zwar in den Fig. 1-3 als mit ebenen Wandungen 71 a, 71 b und 73 a, 73 b 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 elektrich leitfähigem Werkstoff, z. B. Gold, über die Länge der vertieften Flächen beider Aufhängungsabschnitte aufgebracht, daß sie zwischen dem Fühler 30 und dem Haltering 32 verläuft.

Die Aufhängung 12 kann auch aus elektrisch leitfähigem Werkstoff gebildet sein, wobei zuerst eine nichtleitende Beschichtung auf die Aufhängung und anschließend 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:

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

Die Dicke, Länge und Breite der Aufhängungsabschnitte 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 Aufhängungs abschnitte. Es ist zu beachten, daß jeder Kanal auch mehr als einen isolierten Leiterstreifen tragen kann.

Fig. 5 zeigt ein 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 Beschleunigungsmesserrs Symmetrie verlangt wird.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind zwei Aufhängungsabschnitte 100, 102 symmetrisch, d. h. sie sind spiegelbildlich gleich, 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. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, 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 liegt und koplanar damit verläuft. 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. 7 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 sind 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, 128 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. 7 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. 7 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 Auslenkungskräfte oder -momente erzeugt werden. Ferner ist zwar bei der Aufhängung nach den Fig. 1-4 der dünne Abschnitt der Aufhängung einstückig mit den dickeren Rippen ausgebildet, bei manchen Anwendungsfällen ist es aber nicht notwendig, daß der die Leiterstreifen 47 aufweisende dünne Abschnitt mit den Stützrippen 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 Leiterstreifen 47 längs der neutralen Biegeachse eine 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.

Claims

1. Federnde Aufhängung in einem Kraftumformer, der ein Befestigungsorgan und einen Fühler mit einem elektrischen Schaltungsbauteil aufweist, zur Sicherung des Fühlers an dem Befestigungsorgan, wobei ein Ende der federnden Aufhängung an dem Befestigungsorgan und ihr anderes Ende an dem Fühler befestigt ist, gekennzeichnet durch

- mindestens einen Aufhängungsabschnitt mit zwei Oberflächen und zwei Randflächen, der sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt;
- mindestens einen Kanal mit einer vertieften Fläche, der sich von einer der Oberflächen in den Aufhängungsabschnitt erstreckt, wobei mindestens eine vertiefte Fläche einer Randfläche benachbart ist und die vertieften Flächen mit der neutralen Biegeachse des Aufhängungsabschnitts fluchtend ausgerichtet sind; und
- ein elektrisches Leitermaterial (47), das auf die vertiefte Fläche aufgebracht ist und sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die federnde Aufhängung ein elektrisches Leitermaterial (47) aufgebracht ist und sich zwischen dem elektrischen Schaltungsbauteil (45, 49) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt, wobei mindestens ein Teil des Leitermaterials (47) auf der Aufhängung mit der neutralen Biegeachse der Aufhängung (12) fluchtet.

3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Leitermaterials (47), der auf der Aufhängung (12) mit der neutralen Biegeachse fluchtend vorgesehen ist, sich über die Gesamtlänge der Aufhängung erstreckt.

4. Aufhängung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr die Hälfte des Leitermaterials, das mit der neutralen Biegeachse fluchtend angeordnet ist, über und das verbleibende Leitermaterial unter der neutralen Biegeachse liegt.

5. Federnde Aufhängung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen Aufhängungsabschnitt (60), dessen eines Ende an dem Fühler (30) und dessen anderes Ende an dem Befestigungsorgan (32) gesichert ist;
- einen in dem Aufhängungsabschnitt (60) ausgebildeten Kanal (71) mit einer vertieften Oberfläche (72), die sich über mindestens einen Teil der Entfernung zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt, wobei mindestens ein Teil der vertieften Fläche (72) mit der neutralen Biegeachse des Aufhängungsabschnitts (60) fluchtet; und
- ein auf die vertiefte Fläche (72) aufgebrachtes elektrisches Leitermaterial (47), das sich zwischen dem elektrischen Schaltungsbauteil (45) auf dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt.

6. Aufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitermaterial (47) auf die vertiefte Fläche (72) so aufgebracht ist, daß es längs der neutralen Biegeachse ausgerichtet ist.

7. Aufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die vertiefte Fläche (72) über die Gesamtlänge der Aufhängung (12) vom Fühler (30) zum Befestigungsorgan (32) erstreckt.

8. Aufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der neutralen Biegeachse im wesentlichen fluchtende Teil der vertieften Fläche (72) sich im wesentlichen über die Gesamtlänge der vertieften Fläche erstreckt.

9. Aufhängung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr die Hälfte des elektrischen Leitermaterials oberhalb und das übrige Leitermaterial unterhalb der neutralen Biegeachse angeordnet ist.

10. Federnde Aufhängung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen Aufhängungsabschnitt (60) mit zwei Oberflächen (64, 66), die zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verlaufen;
- mindestens einen Kanal (71) mit einer vertieften Fläche (72), der sich von einer der Flächen (64, 66) in den Aufhängungsabschnitt (60) erstreckt, wobei die vertiefte Fläche (72) mit der neutralen Biegeachse des Aufhängungsabschnitts (60) fluchtet; und
- ein elektrisches Leitermaterial (47), das auf die vertiefte Fläche zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) aufgebracht ist.

11. Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Oberflächen (64, 66) ein Kanal angeordnet ist, so daß jede vertiefte Fläche (72, 74) der Kanäle (71, 73) längs der neutralen Biegeachse des Aufhängungsabschnitts (60) verläuft.

12. Aufhängung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufhängungsabschnitt (60) ferner zwei Randflächen (70, 68) aufweist, die zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verlaufen, und daß die Kanäle (71, 73) von den Randflächen (70, 68) beabstandet sind.

13. Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (110) in einer Oberfläche (116) und ein zweiter und ein dritter Kanal (106, 108) in der anderen Oberfläche (114) angeordnet sind, so daß die vertieften Flächen (107, 109, 111) von mindestens zwei Kanälen (106, 108, 110) in der Ebene der neutralen Biegeachse liegen.

14. Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vertiefte Fläche (111) des ersten Kanals (110) zwischen den vertieften Flächen (107, 109) des zweiten und des dritten Kanals (106, 108) liegt, wobei sämtliche vertieften Flächen (107, 109, 111) in der Ebene der neutralen Biegeachse liegen.

15. Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Oberfläche zwei Kanäle ausgebildet sind, so daß zwei vertiefte Flächen (122, 124, 126, 128) der Kanäle längs der neutralen Biegeachse des Auf hängungsabschnitts liegen.

16. Aufhängung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle mit den längs der neutralen Biegeachse verlaufenden vertieften Flächen (122, 124, 126, 128) in entgegengesetzten Oberflächen des Aufhängungsabschnitts ausgebildet sind.

17. Aufhängung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal mit einer vertieften Fläche (122, 128) längs der neutralen Biegeachse mit jeweils einem der Kanäle in der anderen Oberfläche des Aufhängungsabschnitts fluchtet.

18. Aufhängung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle, die vertiefte Flächen (122, 128) längs der neutralen Biegeachse aufweisen, in derselben Oberfläche des Aufhängungsabschnitts ausgebildet sind.

19. Aufhängung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle mit vertieften Flächen längs der neutralen Biegeachse fluchtend mit den Kanälen in der anderen Oberfläche des Aufhängungsabschnitts angeordnet sind.

20. Aufhängung nach einem der Ansprüche 10-19, gekennzeichnet durch einen zweiten Aufhängungsabschnitt (62), der in bezug auf den ersten Aufhängungsabschnitt (60) antisymmetrisch ausgebildet ist.

21. Aufhängung nach einem der Ansprüche 10-19, gekennzeichnet durch einen zweiten Aufhängungsabschnitt (62), der in bezug auf den ersten Aufhängungsabschnitt (60) symmetrisch ausgebildet ist.

22. Federnde Aufhängung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen Aufhängungsabschnitt (60) mit zwei Oberflächen (64, 66), der zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verläuft;
- einen ersten und einen zweiten Kanal (71, 73) mit jeweils einer vertieften Fläche (72, 74), der von jeder Oberfläche (64, 66) in den Aufhängungsabschnitt (60) hineinverläuft, wobei die vertieften Flächen (72, 74) koplanar, jedoch seitlich voneinander beabstandet sind und auf der neutralen Biegeachse des Aufhängungsabschnitts (60) liegen; und
- eine elektrisch leitende Beschichtung (47) auf den vertieften Flächen (72, 74) zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32).

23. Aufhängung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zweiten Aufhängungsabschnitt (62) aufweist, der zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verläuft und der vom ersten Aufhängungsabschnitt (60) durch eine Öffnung getrennt ist, wobei der zweite Aufhängungsabschnitt (62) mit dem ersten Aufhängungsabschnitt (60) identisch, jedoch in bezug auf diesen antisymmetrisch ist.

24. Federnde Aufhängung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen ersten und einen zweiten Aufhängungsabschnitt (60, 62), die durch eine Öffnung voneinander getrennt sind und die sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstrecken, wobei sie jeweils eine Ober- und eine Unterfläche (64, 66) aufweisen, die in einer ersten und einer zweiten Randfläche (70, 68) endet;
- einen ersten Kanal (71) mit einer ersten vertieften Fläche (72), der von der Oberfläche (64) in den ersten Aufhängungsabschnitt (60) verläuft, wobei die vertiefte Fläche (72) näher an der ersten (70) als an der zweiten Randfläche (68) angeordnet ist;
- einen zweiten Kanal (73) mit einer zweiten vertieften Fläche (74), die von der Unterfläche (66) in den ersten Aufhängungsabschnitt (60) verläuft, wobei die vertiefte Fläche (74) näher an der zweiten (68) als an der ersten Randfläche (70) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite vertiefte Fläche (72, 74) koplanar sind und mit der neutralen Biegeebene des Aufhängungsabschnitts (60) zusammenfallen; und
- eine elektrisch leitende Beschichtung (47) auf den vertieften Flächen (72, 74), die zwischen dem Befestigungsorgan (32) und dem Fühler (30) verläuft.

25. Aufhängung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Aufhängungsabschnitt (62) mit dem ersten Aufhängungsabschnitt (60) identisch, jedoch in bezug auf diesen antisymmetrisch ist.

26. Aufhängung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Aufhängungsabschnitts ungefähr das 1,5fache seiner Länge beträgt.

27. Aufhängung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Kanäle der halbe Abstand zwischen den Oberflächen der Aufhängungsabschnitte ist.

28. Aufhängung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Oberflächen jedes Aufhängungsabschnitts in der Größenordnung von 1/100 der Länge jedes Aufhängungsabschnitts liegt.

29. Aufhängung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Oberflächen (64, 66) jedes Aufhängungsabschnitts ca. 0,03 mm beträgt.

30. Aufhängung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die vertiefte Fläche von jeder Oberfläche einen Abstand von ca. 0,01 mm aufweist.

31. Aufhängung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Aufhängungsabschnitt eine Länge von ca. 2,54 mm und eine Breite von ca. 3,81 mm hat.

32. Aufhängung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß jede vertiefte Fläche eine Breite von ca. 0,89 mm hat.

33. Aufhängung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen benachbarten Randflächen des ersten und des zweiten Aufhängungsabschnitts ca. 1,52 mm beträgt.

34. Federnde Aufhängung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- mindestens einen Aufhängungsabschnitt (104) mit zwei Oberflächen (114, 116), der sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt;
- mindestens einen Kanal (106, 108) mit einer vertieften Fläche (107, 109), der von einer (114) der Oberflächen in den Aufhängungsabschnitt verläuft, wobei die vertiefte Fläche (107, 109) von den Oberflächen (114, 116) gleichbeabstandet ist; und
- ein elektrisches Leitermaterial (47), das auf die vertiefte Fläche aufgebracht ist und sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt.

35. Aufhängung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Oberfläche (114, 116) ein Kanal angeordnet ist, so daß die vertieften Flächen der Kanäle in einer Ebene liegen.

36. Aufhängung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufhängungsabschnitt ferner zwei Randflächen aufweist, die zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verlaufen, und daß die Kanäle von den Randflächen beabstandet sind.

37. Aufhängung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kanal (110) in einer Oberfläche (116) und zwei weitere Kanäle (106, 108) in der anderen Oberfläche (114) ausgebildet sind, so daß die vertieften Flächen (107, 109, 111) von mindestens zwei Kanälen (106, 108, 110) in einer Ebene liegen.

38. Aufhängung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die vertiefte Fläche (111) des ersten Kanals (110) zwischen den vertieften Flächen (107, 109) der zwei weiteren Kanäle (106, 108) liegt, wobei sämtliche vertieften Flächen in einer Ebene liegen.

39. Aufhängung nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch einen vierten Kanal, der in der einen Oberfläche angeordnet ist, so daß die vertieften Flächen eines Kanals in der einen Oberfläche in einer gemeinsamen Ebene mit den vertieften Flächen eines Kanals in der anderen Oberfläche liegt, wobei die gemeinsame Ebene von den Oberflächen des Aufhängungsabschnitts gleichbeabstandet ist.

40. Federnde Aufhängung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen Aufhängungsabschnitt (60) mit zwei Oberflächen (64, 66), der zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verläuft;
- einen ersten und einen zweiten Kanal (71, 73) mit jeweils einer vertieften Fläche (72, 74), der sich von jeder Oberfläche (64, 66) in den Aufhängungsabschnitt (60) erstreckt, wobei die vertieften Flächen (72, 74) koplanar, jedoch seitlich voneinander beabstandet sind und gleichbeabstandet von den Oberflächen (64, 66) sind; und
- eine elektrisch leitende Beschichtung (47) auf den vertieften Flächen (72, 74), die sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt.

41. Aufhängung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufhängungsabschnitt (60) ferner zwei Randflächen (70, 68) aufweist, die zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) verlaufen, und daß die Kanäle (71, 73) von den Randflächen (70, 68) im Abstand angeordnet sind.

42. Aufhängung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung ferner einen zweiten Aufhängungsabschnitt (62) aufweist, der sich zwischen dem Fühler (30) und dem Befestigungsorgan (32) erstreckt und der vom ersten Aufhängungsabschnitt (60) durch eine zwischen beiden befindliche Öffnung getrennt ist.

43. Aufhängung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Aufhängungsabschnitt (62) mit dem ersten Aufhängungsabschnitt (60) identisch ausgebildet, jedoch in bezug auf diesen antisymmetrisch ist.

44. Aufhängung nach Anspruch 40, gekennzeichnet durch eine dritte vertiefte Fläche (111), die einen dritten Kanal (110) definiert, der sich von einer der Oberflächen in den Aufhängungsabschnitt erstreckt, wobei sämtliche vertieften Flächen koplanar, jedoch von den Oberflächen seitlich beabstandet sind.

45. Aufhängung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die erste vertiefte Fläche des Kanals in einer der Oberflächen zwischen den vertieften Flächen der Kanäle in der anderen Oberfläche liegt.

46. Aufhängung nach Anspruch 40, gekennzeichnet durch zwei zusätzliche Kanäle mit jeweils einer weiteren Fläche (124, 128) in jeder Oberfläche, wobei die eine zusätzliche Fläche (124) entgegengesetzt zu der ersten vertieften Fläche (122) ausgerichtet ist und die zweite zusätzliche Fläche (128) entgegengesetzt zu der zweiten vertieften Fläche (126) ausgerichtet ist.