EP1373848A1 - Vorrichtung zum ermitteln einer kraft - Google Patents

Vorrichtung zum ermitteln einer kraft

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EP1373848A1
EP1373848A1 EP02737746A EP02737746A EP1373848A1 EP 1373848 A1 EP1373848 A1 EP 1373848A1 EP 02737746 A EP02737746 A EP 02737746A EP 02737746 A EP02737746 A EP 02737746A EP 1373848 A1 EP1373848 A1 EP 1373848A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
position sensor
force
sensor
spring
leaf spring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02737746A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Frimberger
Andreas Aumer
Ulrich Deml
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1373848A1 publication Critical patent/EP1373848A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/003—Measuring variation of fuel pressure in high pressure line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/002—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon
    • B60N2/0021—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon characterised by the type of sensor or measurement
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60N2/0031—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon characterised by the type of sensor or measurement characterised by the sensor mounting location in or on the seat mounted on the frame
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
    • G01L23/14—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by electromagnetic elements
    • G—PHYSICS
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    • G01L9/0026—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
    • G01L9/0029—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using variations in inductance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60N2210/00—Sensor types, e.g. for passenger detection systems or for controlling seats
    • B60N2210/10—Field detection presence sensors
    • B60N2210/14—Inductive; Magnetic field

Definitions

  • the invention relates to a device for determining a force.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for the precise measurement of translational forces.
  • the object is achieved by the features of patent claim 1.
  • the invention solves the problem by a special arrangement of a position sensor, which is designed to record a position, a distance or a change in distance.
  • a position sensor which is designed to record a position, a distance or a change in distance.
  • this sensor is arranged at a point which is predetermined by a vertical projection of a possible pivot point onto this second element.
  • the pivot point is determined by the geometry of the entire device under the influence of a torque on the freely movable element.
  • a device which is able to detect a path in a predetermined measuring direction. Measurement results caused by tilting are largely avoided since the sensor is arranged at the position which is exposed to the slightest deflections of the freely movable element in the event of tilting or rotation with respect to the measuring direction. There is no longer any need for an elaborate design of a guide for the movable element.
  • the sensor principle is non-contact and only takes up the deflection of the movable element in the measuring direction. In addition to saving effort, there is also a cost saving.
  • Figure 1 shows an inventive device for determining a force with the aid of a position sensor
  • FIG. 2 shows the cross section of the position sensor from FIG. 1 along the section line R - R
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the problem of the position measuring tap on which the invention is based
  • Figure 4 shows the device of Figure 1 under the influence of a
  • FIG. 5 shows a further device according to the invention in cross section
  • Figure 6 shows the device of Figure 5 under the influence of a torque.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention with a position sensor S, H, which is arranged between a first element E1 and a second element E2.
  • the structure of the position sensor is explained using its own figures.
  • the distance Hd between the element E1 and the element E2 is to be measured.
  • the element El and the element E2 are coupled to one another via a spring arrangement with symbolically drawn spaced springs F1 and F2.
  • a force F acts on the element El in the direction of the arrow.
  • the force F can be a weight, a compressive or tensile force.
  • the element E2 is mounted so that it cannot be displaced in the direction of force, so that due to the force F, the element El is moved in a straight line onto the element E2.
  • the position of the element El relative to the element E2 is recorded or the distance between the elements El and E2.
  • the position sensor S, H shown in cross section in FIG. 2 as a sectional view along the section line R - R ⁇ from FIG. 1 is preferably designed as an LVDT sensor (linear variable differential transformer), which has three coils S1 and S2 (two-fold) which have a ferrite core Fe magnetic are coupled together.
  • the coils S1 and S2 are inserted into a sleeve-shaped coil body H.
  • the ferrite core FE is fastened on a rod S and can be displaced along the axis R - R ⁇ against the coil former H.
  • An alternating voltage is applied to the (primary) coil S1 and thus generates a magnetic flux over the ferrite core Fe.
  • the differential voltage is a measure of the magnetic coupling between the primary coil and the secondary coils, which is determined by the position of the ferrite core FE relative to the coils S1 and S2.
  • the resolution of such a position sensor can be in the ⁇ m range.
  • a measuring tap AB with its measuring point end MP also rotates with the rotating angle ⁇ .
  • a deflection of r * cos ( ⁇ ) in the measuring direction MR is determined as a function of the distance r between the end of the measuring point MP and the pivot point D and the angle of rotation ⁇ , but this is not based on the action of a linear force in the measuring direction MR but solely on the presence of a torque. This torque simulates the presence of a translatory force.
  • FIG. 4 now transfers the problem presented to a device according to FIG. 1.
  • a torque acts on the element E 1, which tilts as a result about the pivot point D.
  • the position sensor with its two can also be tilted
  • the position sensor H, S is arranged according to the invention such that the sensor H, S does not take up any translational component during a rotation about the pivot point D.
  • a mere tilting of the bobbin H against the rod S has no influence on the difference signal formed by the LVDT sensor.
  • a tilt, ie a rotation about the pivot point D, * changes the magnetic flux with respect to the coils S1 and S2 in equal parts.
  • This insensitivity of the measurement to torques lies in the arrangement of the position sensor at point x 0 with respect to the longitudinal extension L of the second element E2. If the sensor Hl, Sl were to be arranged at the position x 3 with respect to the longitudinal extent L of the second element E2, as shown in dashed lines in FIG.
  • FIG. 4 illustrates that only an arrangement of the sensor H, S at that point along the longitudinal dimension L of the second element E2 leaves the measurement result largely independent of the rotational forces acting on it, by projecting an expected pivot point onto the longitudinal dimension L of the second element E2 is given - in Figures 1 and 4, the point xo -
  • the pivot point D in turn is determined by the design of the device and its geometry.
  • the springs F1 and F2 are arranged at the positions x and x 2 .
  • the distance of the projected pivot point o corresponds to the distance Xi from the distance (x 2 - X ⁇ ) / 2.
  • the sensor H, S is arranged at this point, as can also be seen in FIG. 1.
  • the coil former H is firmly connected to the element El by a screw connection with a nut M.
  • the sensor unit S which in FIG carries the bobbin H hidden ferrite core for magnetic coupling, is firmly connected to the element E2, for example welded.
  • the ferrite core FE from FIG. 2 is then arranged symmetrically with respect to the coils S1 and S2, so that the same voltage is induced in the amount in both coils S2.
  • the sensor H, S according to FIG. 2 is shown in such a rest position.
  • the center of the ferrite core is referred to as the sensor center of gravity SW.
  • the pivot point of the device, or the pivot point of the first element E1 coincides with the center of gravity of the sensor in its rest position. Then rotation of the bobbin H around the pivot point provides almost no signal contribution at the sensor output.
  • the device should preferably be designed such that the sensor is not only arranged on the vertical projection line of the pivot point on the second element E2 but that the pivot point also coincides with the center of gravity of the sensor in its rest position, at least only slightly deviates therefrom. If the fulcrum is located inside a device, the sensor arrangement is installed at this point through a recess (for example a bore). This also offers the advantage of electrical and magnetic shielding of the sensor in the case of an iron device (EMC insensitivity).
  • Figure 5 shows a further embodiment of the invention. There protrude from an element E2 Zp pins that support a leaf spring Bl. The leaf spring Bl is clamped in a suitable manner in the pin Zp. The pins Zp can also be designed as screws, etc.
  • the leaf spring Bl is aligned parallel to the longitudinal extension of element E2 and can be deflected towards it under the action of force.
  • An element E1 now also has a longitudinal extent and is fixedly connected to the leaf spring B1, the connection acting on the center of the leaf spring. Via this connection, a force F acting in a straight line on the element E 1 leads to the deflection of the leaf spring Bl in the direction of the element E 2. It is this deflection that is related to the force F and should be absorbed.
  • Figure 6 now shows the arrangement of Figure 5 under the action of a rotational force on element El. This force is transmitted to the leaf spring Bl, which bends at the point at which force is applied and thus causes an S-shaped bend in the leaf spring Bl. The introduction point is also the fulcrum of the system.
  • the position sensor H, S is arranged on the projection of the pivot point D onto the longitudinal extent of the element E2, precisely at the point x 0 . Due to the geometry of the device with the clamping points xi and x 2 for the leaf spring, there is a pivot point D with the action of torque at point x o , which in turn is a distance (x 2 - X ⁇ ) / 2 from point xj. having.
  • the invention is excellently suited for use in motor vehicles for determining the weight of vehicle occupants or objects on vehicle seats. These sizes are necessary in order to be able to influence the inflation behavior of an airbag and possibly even to prevent inflation if, for example, the presence of a child seat is determined.
  • Element El is usually a vehicle seat rail, element E2 is the floor panel.
  • the seat rails are thus resiliently mounted on the vehicle floor via two of the proposed devices, the devices preferably being arranged at the end of a seat rail.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Kraft vorgeschlagen, die zwei über eine Federanordnung (F1, F2, Bl) mit-einander verbundene Elemente (E1, E2) aufweist. Ferner ist ein Positionssensor (H, S) zum Ermitteln der Position des ersten Elements (E1) in Bezug auf das zweite Element (E2) vorgesehen. Das erste Element kann um einen Drehpunkt (D) kippen. Der Positionssensor (H, S) ist hinsichtlich der Längsausdehnung (L) des zweiten Elements (E2) an einer Stelle angeordnet ist, die durch eine senkrechte Projektion des Drehpunktes (D) auf dieses zweite Element (E2) vorgegeben ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Ermitteln einer Kraft
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Kraft.
Vielfach gilt es, translatorische - also geradlinige - Wegstrecken zu bestimmen, Positionen zu ermitteln oder aus den ermittelten Positionen, Wegstrecken oder Wegstreckenänderungen zugrundeliegende Kräfte abzuleiten.
Vielfach stellt sich dabei aber das Problem, dass ein sich grundsätzlich translatorisch fortbewegendes Element rotato- risch wirkenden Kräften ausgesetzt ist, die das Element drehen oder verkanten. Bei Einwirkung eines solchen Drehmoments wird aber durch einen Messaufnehmer infolge der Rotation des Elements ebenfalls eine translatorische Auslenkung aufgenommen. Sowohl im Falle einer geradlinig einwirkenden Kraft wie auch in Falle eines einwirkenden Drehmoments wird stets eine geradlinige Auslenkung aufgenommen. Es kann nicht unterscheiden werden, ob diese Auslenkung von einer rotatorisch wirkenden oder aber einer geradlinig wirkenden Kraft hervorgerufen wurde. Bei vielen Anwendungen ist es aber von erheblicher Be- deutung, nur geradlinig wirkende Kräfte bestimmen zu können.
Eine mögliche Lösung besteht in dem Vorsehen von Führungen für das bewegliche Element. Diese Führungen lassen nur dann eine translatorische Auslenkung des Elements zu, wenn eine geradlinig wirkende Kraft auf das Element einwirkt, da Drehmomente aufgrund der Führungen zu keiner Auslenkung führen können. Führungen ziehen aber stets Reibkräfte zwischen der Führung und dem bewegten Element nach sich, die das Messergebnis erheblich verfälschen können.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur genauen Messung von translatorischen Kräften anzugeben. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung löst das Problem durch eine besondere Anordnung eines Positionssensors, der ausgebildet ist zum Aufnehmen einer Position, einer Wegstrecke oder einer Wegstreckenänderung. Dieser Sensor ist hinsichtlich der Längsausdehnung eines zweiten Elements, auf das das erste Element infolge einer Krafteinwirkung üblicherweise translatorisch zu- oder wegbewegt wird, an einer Stelle angeordnet, die durch eine senkrechte Projektion eines möglichen Drehpunktes auf dieses zweite Element vorgegeben ist. Der Drehpunkt ist bestimmt durch die Geometrie der gesamten Vorrichtung bei Einfluss ei- nes Drehmoments auf das frei bewegliche Element.
Es wurde eine Vorrichtung gefunden, die in der Lage ist, einen Weg in vorgegebener Messrichtung zu erfassen. Durch Verkantung hervorgerufene Messergebnisse werden so weitestgehend vermieden, da der Sensor an derjenigen Position angeordnet wird, die bezüglich der Messrichtung den geringsten Auslenkungen des frei beweglichen Elements bei einer Verkantung o- der einer Rotation ausgesetzt ist. Es ist keine aufwändige konstruktive Ausgestaltung einer Führung für das bewegliche Element mehr erforderlich. Das Sensorprinzip ist berührungslos und nimmt lediglich die Auslenkung des beweglichen Elements in Messrichtung auf. Neben der Aufwandsersparnis stellt sich auch eine Kostenersparnis ein.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher er- läutert. Es zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung einer Kraft mit Hilfe eines Positionssensors; Figur 2 den Querschnitt des Positionssensors aus Figur 1 entlang der Schnittlinie R - R ; Figur 3 eine schematische Darstellung der der Erfindung zugrunde liegenden Problematik des Wegmessabgriffs; Figur 4 die Vorrichtung aus Figur 1 unter Einfluss eines
Drehmoments ; Figur 5 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung im Quer- schnitt;
Figur 6 die Vorrichtung aus Figur 5 unter Einfluss eines Drehmoments .
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Positionssensor S, H dargestellt, der zwischen einem ersten Element El und einem zweiten Element E2 angeordnet ist. Der Aufbau des Positionssensors wird anhand eigener Figuren erläutert. Der Abstand Hd zwischen dem Element El und dem Element E2 soll gemessen werden. Das Element El und das Element E2 sind über eine Federanordnung mit symbolisch eingezeichneten beabstandeten Federn Fl und F2 miteinander gekoppelt. Auf das Element El wirkt eine Kraft F in Pfeilrichtung ein. Die Kraft F kann eine Gewichtskraft, eine Druck- oder Zugkraft sein. Das Element E2 sei in Kraftrichtung unverschiebbar ge- lagert, sodass aufgrund der Krafteinwirkung F das Element El auf das Element E2 geradlinig hinzubewegt wird. Die Position des Elements El zum Element E2 wird aufgenommen oder aber der Abstand zwischen den Elementen El und E2. Mit Kenntnis der Federkennlinie der Federanordnung Fl und F2 sowie in Kenntnis des gemessenen Weges in Messrichtung MR kann auf die einwirkende Kraft F geschlossen werden kann.
Der in Figur 2 im Querschnitt gezeigte Positionssensor S,H als Schnittbild entlang der Schnittlinie R - RΛ aus Figur 1 ist vorzugsweise als LVDT-Sensor Linear Variable Differential Transformer) ausgebildet, der über drei Spulen Sl und S2 (zweifach) verfügt, die über einen Ferritkern Fe magnetisch miteinander gekoppelt sind. Die Spulen Sl und S2 sind in einen hülsenförmigen Spulenkörper H eingebracht. Der Ferritkern FE ist dagegen auf einem Stab S befestigt und entlang der Achse R - Rλ gegen den Spulenkörper H verschiebbar. Die (Pri- mär-) Spule Sl wird mit einer Wechselspannung beaufschlagt und erzeugt damit einen magnetischen Fluss über den Ferritkern Fe. Derart werden in die (Sekundär-) Spulen S2 Spannungen induziert. Die induzierten Spannungen werden gewöhnlich voneinander subtrahiert. Die Differenzspannung ist ein Maß für die magnetische Kopplung zwischen Primärspule und Sekundärspulen, die durch die Position des Ferritkerns FE zu den Spulen Sl und S2 bestimmt ist. Die Auflösung eines solchen Positionssensors kann im μm-Bereich liegen.
Bei vorstehenden Ausführungen wurde stets davon ausgegangen, dass der Spulenkörper H aufgrund einer linearen Krafteinwirkung F rein translatorisch relativ zum Ferritkern Fe mit Stab St verschoben wird. In Figur 3 wird aber die der Erfindung zugrundeliegende Problematik des Wegmessabgriffs grundsätz- lieh dargestellt. Wirkt beispielsweise eine rotatorische
Kraft auf den grundsätzlich in Messrichtung MR verschiebbaren Körper Re um den Drehpunkt D, so bewegt sich ein Messabgriff AB mit seinem Meßpunktende MP ebenfalls rotatorisch mit um den Drehwinkel φ. Es wird also in Abhängigkeit vom Abstand r des Meßpunktendes MP zum Drehpunkt D und dem Drehwinkel φ eine Auslenkung von r*cos(φ) in Messrichtung MR festgestellt, die aber nicht auf dem Einwirken einer geradlinigen Kraft in Messrichtung MR beruht sondern alleine auf dem Vorhandensein eines Drehmoments. Diese Drehkraft täuscht das Vorhandensein einer translatorischen Kraft vor.
Figur 4 überträgt nun die vorgestellte Problematik auf eine Vorrichtung nach Figur 1. Dabei wirkt ein Drehmoment auf das Element El, das infolgedessen um den Drehpunkt D kippt. Er- sichtlich kippt auch der Positionssensor mit seinen beiden
Einheiten H und S gegeneinander. Der Positionssensor H, S ist aber erfindungsgemäß dergestalt angeordnet, dass der Sensor H, S bei einer Rotation um den Drehpunkt D keine translatorische Komponente aufnimmt. Ein bloßes Kippen des Spulenkörpers H gegen den Stab S hat keinen Einfluss auf das gebildete Differenzsignal des LVDT-Sensors . Eine Verkippung, d.h. eine Drehung um den Drehpunkt D,* ändert den magnetischen Fluss bezüglich der Spulen Sl und S2 zu gleichen Teilen. Diese Unemp- findlichkeit der Messung gegen Drehmomente liegt in der Anordnung des Positionssensors an der Stelle x0 bezüglich der Längsausdehnung L des zweiten Elements E2. Würde der Sensor Hl, Sl an der Position x3 bezüglich der Längsausdehnung L des zweiten Elements E2 angeordnet werden, wie gestrichelt in Figur 4 dargestellt, so wäre infolge der Rotation der Elements El um den Drehpunkt D eine deutliche geradlinige Positionsänderung in Messrichtung MR am Sensor Hl, Sl feststellbar. Gleiches gilt für eine Anordnung des Sensors H2, S2 an einer Stelle x2 der Längsausdehnung L des zweiten Elements E2. Auch an dieser Stelle wäre infolge der Rotation des Elements El eine deutliche Wegänderung in Messrichtung MR im Sensor H2, S2 feststellbar, nun aber in die entgegengesetzte Richtung.
Figur 4 verdeutlicht, dass nur eine Anordnung des Sensors H, S an derjenigen Stelle entlang der Längsausdehnung L des zweiten Elements E2 das Messergebnis weitestgehend unabhängig von einwirkenden Rotationskräften belässt, die durch die Pro- jektion eines erwarteten Drehpunktes auf die Längsausdehnung L des zweiten Elements E2 vorgegeben ist - in den Figuren 1 und 4 eben die Stelle xo- Der Drehpunkt D seinerseits ist wiederum bestimmt durch den konstruktiven Aufbau der Vorrichtung und deren Geometrie. Bei vorgestelltem Ausführungsbei- spiel sind die Federn Fl und F2 an den Stellen x und x2 angeordnet. Die projizierte Drehpunkt-Stelle o entspricht in Ihrem Abstand von der Stelle Xi der Distanz (x2 - Xι)/2.
An solcher Stelle wird der Sensor H, S angeordnet, wie auch Figur 1 zu entnehmen ist. Dort ist der Spulenkörper H über eine Schraubverbindung mit einer Mutter M mit dem Element El fest verbunden. Die Sensoreinheit S, die den in Figur 1 durch den Spulenkörper H verdeckten Ferritkern zur magnetischen Kopplung trägt, ist mit dem Element E2 fest verbunden, beispielsweise verschweißt.
Gewöhnlich wird der Sensor eine Ruhelage aufweisen. Diese ist beispielsweise dadurch definiert, dass keine Kraft auf das E- lement El einwirkt und seine Auslenkung nur durch die Gewichtskraft des Elements El selbst bestimmt ist. Bei der unten genannten Anwendung der Vorrichtung zur Gewichtserkennung in Fahrzeugen würde auf das Element El alleine das Eigengewicht des Sitzes wirken. Bezüglich dieser Stellung der Elemente El und E2 zueinander nehmen auch die Sensorbestandteile H und S eine bestimmte Ruheposition ein. Beispielsweise ist dann der Ferritkern FE aus Figur 2 symmetrisch bezüglich der Spulen Sl und S2 angeordnet, so dass in beide Spulen S2 betragsmäßig die gleiche Spannung induziert wird. Der Sensor H, S nach Figur 2 ist in einer solchen Ruhelage abgebildet. Der Mittelpunkt des Ferritkerns wird dabei als Sensorschwerpunkt SW bezeichnet. Idealerweise fällt nun der Drehpunkt der Vor- richtung, bzw. der Drehpunkt des ersten Elements El mit dem Schwerpunkt des Sensors in seiner Ruhelage zusammen. Dann liefert eine Rotation des Spulenkörpers H um den Drehpunkt nahezu keinen Signalbeitrag am Sensorausgang.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise derart auszulegen, dass der Sensor nicht nur auf der senkrechten Projektionslinie des Drehpunktes auf das zweite Element E2 angeordnet ist sondern dass auch der Drehpunkt mit dem Schwerpunkt des Sensors in seiner Ruhelage zusammenfällt, zumindest nur geringfügig da- von abweicht. Befindet sich der Drehpunkt im Inneren einer Vorrichtung befindet, wird die Sensoranordnung durch eine Aussparung (z.B. Bohrung) an diese Stelle verbaut. Dies bietet zusätzlich den Vorteil einer elektrischen und magnetischen Abschirmung des Sensors im Falle einer Vorrichtung aus Eisen (EMV Unempfindlichkeit) . Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dort ragen von einem Element E2 Zapfen Zp auf, die eine Blattfeder Bl lagern. Die Blattfeder Bl ist dabei in geeigneter Weise bei den Zapfen Zp eingespannt. Die Zapfen Zp können auch als Schrauben etc. ausgebildet sein. Die Blattfeder Bl ist dabei parallel zur Längsausdehnung von Element E2 ausgerichtet und unter Krafteinwirkung auf dieses hin auslenkbar. Ein Element El weist nun ebenfalls eine Längsausdehnung auf und ist fest mit der Blattfeder Bl verbunden, wobei die Ver- bindung an der Blattfedermitte angreift. Über diese Verbindung führt nun eine auf das Element El geradlinig einwirkende Kraft F zur Auslenkung der Blattfeder Bl in Richtung Element E2. Eben diese Auslenkung stellt einen Zusammenhang zur einwirkenden Kraft F dar und soll aufgenommen werden.
Figur 6 zeigt nun die Anordnung aus Figur 5 unter Einwirkung einer rotatorischen Kraft auf Element El. Diese Kraft wird weitergeleitet auf die Blattfeder Bl, die sich am Punkt der Krafteinleitung verbiegt und somit eine S-förmige Biegung der Blattfeder Bl hervorruft. Der Einleitungspunkt ist auch gleichzeitig der Drehpunkt des Systems.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 ist der Positionssensor H, S auf der Projektion des Drehpunktes D auf die Längsausdehnung des Elements E2 angeordnet, eben an der Stelle x0. Aufgrund der Geometrie der Vorrichtung mit den Einspannstellen xi und x2 für die Blattfeder ergibt sich ein Drehpunkt D bei Drehkrafteinwirkung an der Stelle xo, welche wiederum einer Abstand (x2 - Xι)/2 vom Punkt xj. aufweist.
Die Erfindung eignet sich hervorragend für den Einsatz in Kraftfahrzeugen zur Bestimmung des Gewichtes von Fahrzeuginsassen oder Objekten auf Fahrzeugsitzen. Diese Größen sind erforderlich, um das Aufblasverhalten eines Airbags beein- flussen zu können und gegebenenfalls sogar ein Aufblasen zu verhindern, wenn beispielsweise das Vorhandensein eines Kindersitzes festgestellt wird. Hierbei ist das Element El gewöhnlich ein Fahrzeugsitzschiene, das Element E2 das Bodenblech. Die Sitzschienen sind also über jeweils zwei der vorgeschlagenen Vorrichtungen federnd auf den Fahrzeugboden gelagert, wobei die Vorrichtungen vorzugsweise jeweils am Ende einer Sitzschiene angeordnet sind.
Insbesondere bei diesem Einsatz der Erfindung kommen ihre Vorteile zur Geltung. Es ist erwünscht, insbesondere das ge- radlinig nach unten wirkende Insassengewicht alleine ohne den Einfluss von rotatorischen Kräften auf den Sitz zu ermitteln, wie sie beispielsweise beim Abbremsen des Fahrzeugs auf den Sitz einwirken.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Ermitteln einer Kraft,
- mit einem ersten und einem zweiten Element (El, E2), - die über eine Federanordnung (Fl, F2, Bl) mit¬ einander verbunden sind,
- deren Abstand (Hd) abhängt von der auf sie einwirkenden Kraft (F) ,
- bei der das zweite Element (E2) eine Längsaus- dehnung (L) aufweist,
- mit einem Positionssensor (H, S) zum Ermitteln der Position des ersten Elements (El) in Bezug auf das zweite Element (E2) ,
- bei der das erste Element (El) relativ zum zweiten E- lement (E2) um einen Drehpunkt (D) kippbar ist,
- bei der der Positionssensor (H, S) hinsichtlich der Längsausdehnung (L) des zweiten Elements (E2) an einer Stelle angeordnet ist, die durch eine senkrechte Projektion des Drehpunktes (D) auf dieses zweite Ele- ment (E2) vorgegeben ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Positionssensor zwei zusammenwirkende Einheiten (H, S) enthält, von denen die eine Einheit (H) mit dem ersten Element (El) und die andere Einheit (S) mit dem zweiten Element (E2) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
- bei der der Positionssensor (H, S) als LVDT-Sensor ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei der das erste Element (El) ebenfalls eine Längsausdehnung aufweist und die beiden Elemente (El, E2) parallel zueinander angeordnet und gegen die Federkraft der Federanordnung (Fl, F2, BL) aufeinander zu verschiebbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei der die Federanordnung eine Blattfeder (BL) enthält, die parallel zum zweiten Element (E2) ausge- richtet ist und an ihren Enden an mit dem zweiten E- le ent verbundenen Zapfen (ZP) festgehalten ist,
- bei der das erste Element (El) mit der Blattfeder
(BL) derart gekoppelt ist, dass eine Kraft vom ersten Element (El) auf eine bezüglich ihrer Längsausdehnung mittige Position der Blattfeder (BL) übertragen wird, und
- bei der der Positionssensor (H, S) mittig zwischen den Zapfen (ZP) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
- bei dem eine Einheit (H) des Positionssensors an der Blattfeder (BL) und die andere Einheit (S) des Positionssensors am zweiten Element (E2) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei der das erste Element (El) eine Längsausdehnung aufweist und über zwei voneinander beabstandete Federelemente (Fl, F2) mit dem zweiten Element (E2) verbunden ist, und - bei der der Positionssensor (H, S) mittig zwischen den Federelementen (Fl, F2 ) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei der das erste Element (El) als Fahrzeugsitzschie- ne ausgebildet ist, und
- bei der das zweite Element (E2) als Fahrzeugbodenblech ausgebildet ist.
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