EP1771707A1 - Kraftmessvorrichtung - Google Patents

Kraftmessvorrichtung

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EP1771707A1
EP1771707A1 EP05769891A EP05769891A EP1771707A1 EP 1771707 A1 EP1771707 A1 EP 1771707A1 EP 05769891 A EP05769891 A EP 05769891A EP 05769891 A EP05769891 A EP 05769891A EP 1771707 A1 EP1771707 A1 EP 1771707A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring device
force
rigid housing
force measuring
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05769891A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Stadler
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.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1771707A1 publication Critical patent/EP1771707A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
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    • G01G19/413—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups with provisions for indicating, recording, or computing price or other quantities dependent on the weight using electromechanical or electronic computing means
    • G01G19/414—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups with provisions for indicating, recording, or computing price or other quantities dependent on the weight using electromechanical or electronic computing means using electronic computing means only
    • G01G19/4142—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups with provisions for indicating, recording, or computing price or other quantities dependent on the weight using electromechanical or electronic computing means using electronic computing means only for controlling activation of safety devices, e.g. airbag systems
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
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    • B60N2/002—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon
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    • B60N2230/10—Wired data transmission
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    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2230/00—Communication or electronic aspects
    • B60N2230/30—Signal processing of sensor data

Definitions

  • the invention relates to a force measuring device.
  • the Kraft ⁇ measuring device has an integrally manufactured housing made of metal, with upper and lower rigid housing parts which are resiliently movable to each other. Between the two rigid housing parts a deflection sensor is mounted, which can detect the deflection of the two rigid housing parts to each other and pass as an electrical signal.
  • occupant restraining means for example front airbags, side airbags, knee airbags, curtain airbags, etc.
  • front airbags for example front airbags, side airbags, knee airbags, curtain airbags, etc.
  • later repair costs after an unnecessary triggering, for example, in an unoccupied
  • the housing of the force ⁇ measuring device can be made in one piece and made of spring metal, with rigid housing parts (220) and (222) and Federmit ⁇ means (232, 234), the rigid housing parts (220, 222) (Fi ⁇ gur 4 and Column 8, lines 18 to 27).
  • a deflection sensor is arranged, for example, an inductive deflection sensor (190, 192, 194, 196, 198) ( Figure 3), which determine a deflection of the star ⁇ ren housing parts (220, 222) and into a measuring signal that provides information about the force acting on the force measuring device.
  • an inductive deflection sensor 190, 192, 194, 196, 198
  • German laid-open specification DE 101 45 370 A1 discloses a similar force measuring device made of a one-piece metal housing (FIG. 4b and column 6, paragraph [0059]), but with a different sensor principle.
  • the known force measuring devices in order to be able to use them profitably in a motor vehicle, have to be made very small in order to take into account the limited installation space between a vehicle seat and the vehicle chassis, and on the other hand to be extremely dimensionally stable over the entire service life of a vehicle Vehicle, usually at least 15 years, to avoid systematic erroneous measurements of the deflection sensor over time as possible.
  • these two requirements of the known force measuring devices are conflicting and seem incompatible with each other:
  • For a permanently dimensionally stable housing the very heavy in the operation of a motor vehicle weight loads of up to 1.2 t, speaks a very massive and rather large housing for the force measuring device.
  • a small space er ⁇ calls rather a filigree, small housing.
  • Object of the present invention is to provide a Kraftmessvor ⁇ direction with a permanently dimensionally stable, possible hystere ⁇ seelle housing, which is at the same time very small and can be easily manufactured.
  • the object is achieved by a force measuring device according to claim 1.
  • the force measuring device comprises a einstü ⁇ ckiges metal housing.
  • the housing comprises an upper rigid housing part and a lower rigid housing part, which are connected to one another via U-shaped spring elements and which are resiliently movable against one another under the action of a force along a movement axis.
  • the spring elements are arranged symmetrically with respect to one another with respect to a sectional area parallel to the movement axis.
  • a deflection sensor for detecting the relative movement of the two rigid housing parts relative to each other is mounted between the upper and lower rigid housing parts.
  • the housing is manufactured in metal injection molding (MIM) technology.
  • MIM technology has hitherto only been known from other technical fields. Reference may be made here, for example, to a publication by Hans Schweiger GmbH, the 03.März.2004 on the website was callable, in which the MIM manufacturing process for various fürsgebie ⁇ te is described te.
  • fine metal powder is mixed with primary binders and granulated, there arises a so-called feedstock.
  • the feedstock is melted in an injection molding machine and injected in a mold to the molding. After cooling, the components are removed as so-called green compacts. On closing ⁇ the binder is expelled in an oven from the green bodies.
  • the binderless components are now called Braunlin ⁇ ge and are then sintered in a high-temperature furnace.
  • the MIM technology combines the freedom of forming plastic injection molding with powder metallurgy.
  • the MIM process therefore offers the possibility of cost-effectively producing highly integrated metal parts with complex geometries and high precision in large quantities.
  • FIG 1 shows a first embodiment of a fiction, modern ⁇ force measuring device in cross-section, Figure 2, the force-measuring device according to FIG 1 in perspek ⁇ TiVi shear representation,
  • FIG. 3 is a plan view of the force measuring device according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows the force-measuring device of FIG. 1 in a cross-sectional view along the sectional area A-A
  • Figure 5 shows an enlarged partial view of Figure 4
  • Figure 6 shows a second embodiment of a dung OF INVENTION ⁇ proper force measuring device in a Quer ⁇ sectional view along the AA cut surface as shown in Figure 1, and
  • FIG. 7 shows an enlarged partial section of FIG. 6.
  • FIG. 1 shows an advantageous embodiment of a force device 1 according to the invention, consisting of a one-piece housing 2 which is used in Metal Injection Molding (MIM) technology. is manufactured.
  • the housing has an upper Gezzau ⁇ seteil 25 and a lower housing part 26, which are designed to be rigid compared to these two Gezzausetei ⁇ le 25, 26 connecting the U-shaped spring members 21 and 22 so that the two rigid housing parts 25 and 26 Although they can move toward or away from each other under the influence of a gravitational force, they themselves ideally do not deform.
  • MIM Metal Injection Molding
  • a deflection sensor 6 is mounted, which detect a relative movement of the two housing parts 25, 26 to each other and can convert into an electrical signal, which is guided via a cable connection, not shown via a connector 5 to a transmitter , or in a Ausreteelekt ⁇ ronik within the connector 5 is further processed.
  • This signal is supplied to a Insassenschutz ⁇ also not shown device and is there as information about the force acting on the force measuring device 1 by weight to Availability checked ⁇ supply, due to which an occupant restraint means is triggered if given ⁇ adjusted.
  • the limbs form the two spring elements 22 and 21 a sharp ⁇ th angle ⁇ .
  • each of the spring elements starting from the obe ⁇ ren rigid housing part 25 continuously until it at the start of the bend to the U-bend a smallest wall thickness d ER- enough. From this point, the wall thickness around the vertex ⁇ point of the U-loop increases again, decreases again after the loop loop and remains constant until the transition into the lower rigid housing part 26. Since the sectional area AA represents a plane of symmetry of the spring element, the Ver ⁇ run the wall thickness d along the spring element equal to the spring element 22nd
  • the illustrated housing 1 as two integral components behind each of the two illustrated spring loops 21 and 22 each have a fastening tab 4, by means of which the force-measuring device 1 is rigidly connected to the vehicle chassis via two screws 7 in the installed state.
  • a fastening tab 4 by means of which the force-measuring device 1 is rigidly connected to the vehicle chassis via two screws 7 in the installed state.
  • other fastening means could also be used, for example Nie ⁇ th or the like.
  • FIG. 2 shows the force-measuring device of FIG. 1 in a perspective view. It can be seen that, in turn, behind the two fastening means 4 with the associated screws 7, a further pair of U-shaped spring elements 24 and 25 are arranged symmetrically about the two rigid housing parts 25 and 26. Based on this presentation, it is particularly clear how with the help of the possibility of a very delicate design of the housing 2 in MIM technology, the four illustrated spring loops 21, 22, 23, 24 can be made so narrow that the attachment points of the force measuring device 1 within the same Base surface are ange ⁇ arranged, which is occupied by the entire housing 2 together with spring elements 21, 22, 23 and 24. This base area is shown again in plan view in FIG.
  • Figure 4 never shows a cross section through the housing 2 be ⁇ already shown force-measuring device 1 along the Thomasli ⁇ AA of Figure 1. From these cross-sectional view to the operation of additional Matterlaststoffelemen- th 8, will be explained 9, which in the two figures
  • the two overload protection elements 8. 9 are fixedly connected to the upper star ⁇ ren housing part 25, for example by means of egg ⁇ ner screw.
  • the two overload protection elements 8, 9 are each spaced from the lower rigid housing part 26 through an approximately constant narrow air gap.
  • the two overload protection elements 8 and 9 emerge from the Ge ⁇ housing 2 out as soon as a force on the force introduction
  • FIG. 6 shows a further advantageous embodiment of a force measuring device 1 according to the invention in a cross-sectional view similar to FIG.
  • the upper force introduction means 3 is not designed as a screw with external thread; Rather, the upper rigid overall casing part 25 has an internal thread, a ⁇ is screwed into the screw, which is also guided above the top rigid housing part 25 through a recess of the motor vehicle seat 10 or of a rigidly connected to the vehicle seat part. In this way, the force-measuring device 1 is rigidly connected to the motor vehicle seat 10.
  • FIG. 1 a partial section through one of the two fastening screws 7 is shown.
  • the screw 7 shown in section appears to be in front of the spring loop 21 by their highlighted representation in cross section ⁇ ; in fact, however, it is arranged behind this loop 21, analogous to the fastening screw 7, which is furthermore illustrated, behind the spring loop 22.
  • a force-measuring device 1 in the installed state, that is to say in the present case: two screws 7 are made from the direction of the upper rigid housing part 25 by means of recessing. ments passed out of the lower rigid housing part 26 and bolted with its screw thread on the vehicle seat tone ⁇ turned side of the force measuring device 1 with the vehicle chassis.
  • this case consists in the shown execution example a form-locking contact surface of a sectionbe ⁇ realm of screws 7 to the corresponding Befest Trentsla ⁇ rule 4, the lower part of the rigid housing part 26th
  • one or more mechanical attachment point (s) can also be used to enable a rigid attachment of the force-measuring device.
  • the upper rigid housing portion 25 contacts in the installed to stand ⁇ the force measuring device 1, neither since even the re On the other fastening means 7 illustrated, but is under
  • a partial region 25 "of the upper, rigid housing part 25 engages under the screw head of the screw 7, so that the
  • Portion 25 " is arranged between the screw head of the screw 7 and the lower rigid housing part 26 In BEWE ⁇ supply device 60 thus formed, in part, a gap a zwi ⁇ rule the screw head of the screw 7 and the underlie- the partial region 25.”; On the other hand, a further gap b is created between the cross-engaging partial area 25 "and the lower rigid housing part 26, thirdly, a further gap arises Gap (not labeled) perpendicular to the direction property ⁇ se 60 between the screw and the portion 25 ".
  • the force measuring device 1 can be subjected to force in the direction of the movement direction axis 60 until the gap b closes due to the deflection of the upper rigid housing part 25.
  • a mechanical stop is created in this deflection direction
  • mechanical overstressing in the case of oppositely directed expansion of the force-measuring device 1 is prevented by a mechanical abutment of the portion 25 "on the lower rigid housing part 26, the gap a being closed.
  • the mechanical stop surface shown here could also be reduced only from a stop point, if appropriate.

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Abstract

Die erfindungsgemässe Kraftmessvorrichtung (1) umfasst ein einstückiges Gehäuse (2) aus Metall. Das Gehäuse (2) umfasst einen oberen starren Gehäuseteil (25) und einen unteren starren Gehäuseteil (26), die über U-förmige Federelemente (21, 22, 23, 24) miteinander verbunden sind und die unter Einwirken einer Kraft entlang einer Bewegungsachse (60) federnd ge- geneinander bewegbar sind. Die Federelemente (21, 22, 23, 24) sind bezüglich einer Schnittfläche (AA) parallel zur Bewegungsachse (60) symmetrisch zueinander angeordnet. Zwischen den oberen und unteren starren Gehäuseteilen (25, 26) ist ein Auslenksensor (6) zur Erfassung der Relativbewegung der beiden starren Gehäuseteile (25, 26) zueinander angebracht. Erfindungsgemäss ist das Gehäuse (2) in Metal Injection Molding (MIM) Technologie gefertigt.

Description

Beschreibung
KraftmessVorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftmessvorrichtung. Die Kraft¬ messvorrichtung weist ein einstückig gefertigtes Gehäuse aus Metall auf, mit oberen und unteren starren Gehäuseteilen, die zueinander federnd bewegbar sind. Zwischen die beiden starren Gehäuseteile ist ein Auslenksensor angebracht, der die Aus- lenkung der beiden starren Gehäuseteile zueinander erfassen und als elektrisches Signal weitergeben kann.
Im Bereich des Insassenschutzes in Kraftfahrzeugen wird es in den letzten Jahren immer wichtiger die Auslösung von Insas- senrückhaltemitteln, beispielsweise Frontairbags, Seitenair- bags, Knieairbags, Vorhangairbags, etc. an gegebenenfalls im Entfaltungsbereich der Insassenrückhaltemittel befindliche Fahrzeuginsassen anzupassen oder sogar gänzlich zu unterdrü¬ cken, um einerseits spätere Reparaturkosten nach einer unnö- tigen Auslösung, beispielsweise bei einem nicht belegten
Fahrzeugsitz zu sparen, und andererseits um bestimmte Perso¬ nengruppen nicht durch ein ungeeignetes Auslöseverhalten des Insassenrückhaltemittels zusätzlich zu gefährden, beispiels¬ weise Kinder oder sehr kleine Erwachsene. Es ist also nicht nur wichtig, die Anwesenheit einer Person auf einem Kraft¬ fahrzeugsitz festzustellen, sondern darüber hinaus sogar klassifizierende Eigenschaften der Person, beispielsweise das Körpergewicht. Zu nennen ist in diesem Zusammenhang die Crash-Norm FMVSS208, deren Einhaltung immer mehr von Fahr- zeugherstellern gefordert wird und die eine Klassifizierung einer Person nach einem Gewicht festschreibt, um im Falle ei¬ ner Kollision die Ansteuerung eines Insassenrückhaltemittels ggf. in bekannter Weise an die erkannte Person anzupassen. Aus der Druckschrift DE 100 04 484 Al ist es bekannt, zum Er¬ kennen des Gewichts einer Person auf einem Kraftfahrzeugsitz Kraftmessvorrichtungen zwischen dem Fahrzeugsitz und dem Fahrzeugchassis anzuordnen. Dabei kann das Gehäuse der Kraft¬ messvorrichtung einstückig und aus Federmetall gefertigt sein, mit starren Gehäuseteilen (220) und (222) und Federmit¬ teln (232, 234), die die starren Gehäuseteile (220, 222) (Fi¬ gur 4 und Spalte 8, Zeilen 18 bis 27) verbinden. Zwischen den beiden starren Gehäuseteilen (220, 222) ist ein Auslenksensor angeordnet, beispielsweise ein induktiver Auslenksensor (190, 192, 194, 196, 198) (Figur 3), der eine Auslenkung der star¬ ren Gehäuseteile (220, 222) feststellen und in ein Messsignal umwandeln kann, das Aufschluss über die auf die Kraftmessvor- richtung wirkende Kraft gibt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 101 45 370 Al offenbart eine ähnliche Kraftmessvorrichtung aus einem einstückigen Me¬ tallgehäuse (Figur 4b und Spalte 6, Absatz [0059]), aller- dings mit einem unterschiedlichen Sensorprinzip.
Die bekannten Kraftmessvorrichtungen müssen, um sie nutzbrin¬ gend in einem Kraftfahrzeug einsetzen zu können, zum einen sehr klein gefertigt werden, um den beschränkten Bauraum zwi- sehen einem Fahrzeugsitz und dem Fahrzeugchassis Rechnung zu tragen, und zum anderen äußerst formstabil über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs sein, üblicherweise mindestens 15 Jahre, um systematische Fehlmessungen des Auslenksensors im Laufe der Zeit möglichst zu vermeiden. Diese beiden Anforde- rungen an die bekannten Kraftmessvorrichtungen sind jedoch widerstreitend und scheinen unvereinbar miteinander: Für ein dauerhaft formstabiles Gehäuse, das den im Betrieb eines Kraftfahrzeugs sehr großen Gewichtsbelastungen von bis zu 1,2 t standhält, spricht ein sehr massives und eher großes Gehäuse für die Kraftmessvorrichtung. Ein kleiner Bauraum er¬ fordert eher ein filigranes, kleines Gehäuse.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftmessvor¬ richtung mit einem dauerhaft formstabilen, möglichst hystere¬ sefreien Gehäuse zu schaffen, das gleichzeitig sehr klein ist und einfach gefertigt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftmessvorrichtung gemäß Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei jede beliebige sinnvolle Kombination von Merkmalen der Unteransprüche mit dem Hauptanspruch unter Schutz gestellt werden soll.
Die erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung umfasst ein einstü¬ ckiges Gehäuse aus Metall. Das Gehäuse umfasst einen oberen starren Gehäuseteil und einen unteren starren Gehäuseteil, die über U-förmige Federelemente miteinander verbunden sind und die unter Einwirken einer Kraft entlang einer Bewegungs¬ achse federnd gegeneinander bewegbar sind. Die Federelemente sind bezüglich einer Schnittfläche parallel zur Bewegungsach- se symmetrisch zueinander angeordnet. Zwischen den oberen und unteren starren Gehäuseteilen ist ein Auslenksensor zur Er¬ fassung der Relativbewegung der beiden starren Gehäuseteile zueinander angebracht. Erfindungsgemäß ist das Gehäuse in Me- tal Injection Molding (MIM) Technologie gefertigt.
Die Verwendung der MIM Technologie ist bislang nur aus ande¬ ren technischen Bereichen bekannt, hingewiesen sei hier bei¬ spielsweise auf eine Veröffentlichung der Fa. Hans Schweiger GmbH, die am 03.März.2004 auf der Internetseite aufrufbar war, in der der MIM Herstellungsprozess für verschiedene Anwendungsgebie¬ te beschrieben wird.
Bei der MIM Technik, auch bekannt als Pulvermetallspritzgie¬ ßen, wird feines Metallpulver mit primären Bindern gemischt und granuliert, es entsteht ein so genannter Feedstock. Der Feedstock wird in einer Spritzgießmaschine aufgeschmolzen und in einem Werkzeug zum Formteil gespritzt. Nach der Abkühlung werden die Bauteile als so genannte Grünlinge entnommen. An¬ schließend wird der Binder in einem Ofen aus den Grünlingen ausgetrieben. Die binderlosen Bauteile heißen jetzt Braunlin¬ ge und werden anschließend in einem Hochtemperaturofen gesin- tert.
Die MIM Technik verbindet dabei die Formgebungsfreiheit des KunststoffSpritzgießens mit der Pulvermetallurgie. Das MIM- Verfahren bietet deshalb die Möglichkeit, hochintegrierte Me- tallteile mit komplexen Geometrien und in hoher Präzision in großen Stückzahlen kostengünstig herzustellen.
Mit dem MIM-Verfahren ist es deshalb möglich, Gehäusewandun¬ gen mit sehr exakte Dicken herzustellen und somit sehr exakt berechnete Form- und Dickenverläufe in einem Metallgehäuse einer erfindungsgemäßen Kraftmessvorrichtung zu erreichen. Dadurch kann ein sehr kleines federndes Gehäuse hergestellt werden, so dass dennoch bei einer geforderten maximalen Nenn¬ belastung von beispielsweise 150 kg auf die Kraftmessvorrich- tungen eine maximale innere Spannung von 350 Newton/mm2 an keiner Stelle im Gehäuse überschritten wird und gleichzeitig eine Auslenkung der starren Gehäuseteile zueinander von min¬ destens 1 μm pro kg auflastenden Gewichts erreicht wird. Außerdem ist es durch die Einstückigkeit des erfindungsgemä¬ ßen Gehäuses möglich, bislang aufwändige Fügeprozesse zwi¬ schen verschiedenen Bestandteilen des Gehäuses zu vermeiden, wodurch - in Folge der reduzierten Anzahl von Fügekanten - Hysterese-Erscheinungen bei der erfindungsgemäßen Kraftmess¬ vorrichtung erheblich reduziert werden können.
Vorteilhafte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Vorrich- tungen sind in der nachfolgenden Figurenbeschreibung be¬ schrieben. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungs¬ gemäße Kraftmessvorrichtung im Querschnitt, Figur 2 die Kraftmessvorrichtung gemäß Figur 1 in perspek¬ tivischer Darstellung,
Figur 3 die Kraftmessvorrichtung gemäß Figur 1 in Drauf¬ sicht,
Figur 4 die Kraftmessvorrichtung aus Figur 1 in Quer- Schnittsdarstellung entlang der Schnittfläche A-A,
Figur 5 eine vergrößerte Teildarstellung der Figur 4, Figur 6 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfin¬ dungsgemäße Kraftmessvorrichtung in einer Quer¬ schnittsdarstellung entlang der Schnittfläche A-A wie in Figur 1 und
Figur 7 ein vergrößerter Teilausschnitt der Figur 6.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren¬ übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform einer erfin¬ dungsgemäßen Kraftvorrichtung 1, bestehend aus einem einstü¬ ckigen Gehäuse 2, das in Metal Injection Molding (MIM) Tech- nologie gefertigt ist. Das Gehäuse weist einen oberen Gehäu¬ seteil 25 und einen unteren Gehäuseteil 26 auf, die starr ausgebildet sind im Vergleich zu den diese beiden Gehäusetei¬ le 25, 26 verbindenden U-förmigen Federelementen 21 und 22, so dass die beiden starren Gehäuseteile 25 und 26 sich zwar unter Einwirken einer Gewichtskraft zueinander hin- oder von¬ einander wegbewegen können, sich jedoch selbst idealerweise nicht verformen. Zwischen den beiden starren Gehäuseteilen 25 und 26 ist ein Auslenksensor 6 angebracht, der eine Relativ- bewegung der beiden Gehäuseteile 25, 26 zueinander erfassen und in ein elektrisches Signal wandeln kann, das über eine nicht gezeigte Kabelverbindung über einen Stecker 5 zu einer Auswerteelektronik geführt wird, oder in einer Auswerteelekt¬ ronik innerhalb des Steckers 5 weiterverarbeitet wird. Dieses Signal wird einer ebenfalls nicht gezeigten Insassenschutz¬ vorrichtung zugeführt und steht dort als Information über das auf die Kraftmessvorrichtung 1 wirkende Gewicht zur Verfü¬ gung, aufgrund derer ein Insassenrückhaltemittel gegebenen¬ falls angepasst ausgelöst wird.
Im Sinne der eingangs erwähnten wünschenswerten geringen me¬ chanischen Spannungen im Gehäuse 22, selbst unter Einwirken einer Kraft, die über ein Krafteinleitmittel 3 von einem Kraftfahrzeugsitz auf das obere starre Gehäuseteil 25 und so- mit auf die Kraftmessvorrichtung 1 aufgebracht wird, bilden die Schenkel der beiden Federelemente 22 und 21 einen spitz¬ ten Winkel α.
Weiterhin im Sinne einer weitgehend gleichmäßigen Spannungs- Verteilung im ganzen Gehäuse 2 der Kraftmessvorrichtung 1 verjüngt sich jedes der Federelemente ausgehend von dem obe¬ ren starren Gehäuseteil 25 kontinuierlich bis es beim Beginn der Biegung zur U-Schlaufe eine geringste Wanddicke d er- reicht. Ab diesem Punkt nimmt die Wandstärke um den Scheitel¬ punkt der U-Schlaufe wieder zu, verringert sich nach der Schlaufenwindung wieder und bleibt konstant bis zum Übergang in das untere starre Gehäuseteil 26. Da die Schnittfläche AA eine Symmetrieebene des Federelements darstellt, ist der Ver¬ lauf der Wanddicke d entlang des Federelements gleich dem des Federelements 22.
Weiterhin weist das dargestellte Gehäuse 1 als zwei integrale Bestandteile hinter jeder der beiden dargestellten Feder¬ schlaufen 21 und 22 jeweils eine Befestigungslasche 4 auf, mit Hilfe derer die Kraftmessvorrichtung 1 über zwei Schrau¬ ben 7 im eingebauten Zustand starr mit dem Fahrzeugchassis verbunden sind. An der Stelle von Schrauben könnten auch an- dere Befestigungsmittel verwendet werden, beispielsweise Nie¬ ten oder ähnliches.
Figur 2 zeigt die Kraftmessvorrichtung der Figur 1 in per¬ spektivischer Darstellung. Man erkennt, dass wiederum hinter den beiden Befestigungsmitteln 4 mit den zugehörigen Schrau¬ ben 7 ein weiteres Paar von U-förmigen Federelementen 24 und 25 symmetrisch um die beiden starren Gehäuseteile 25 und 26 angeordnet ist. Anhand dieser Darstellung geht besonders deutlich hervor, wie mit Hilfe der Möglichkeit zu einer sehr filigranen Ausgestaltung des Gehäuses 2 in MIM-Technologie die vier dargestellten Federschlaufen 21, 22, 23, 24 so schmal gefertigt sein können, dass die Befestigungspunkte der Kraftmessvorrichtung 1 innerhalb derselben Grundfläche ange¬ ordnet sind, die vom gesamten Gehäuse 2 samt Federelementen 21, 22, 23 und 24 eingenommen wird. Diese Grundfläche wird in Figur 3 nochmals in Draufsicht gezeigt. Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch das Gehäuse 2 der be¬ reits gezeigten Kraftmessvorrichtung 1 entlang der Schnittli¬ nie A-A der Figur 1. Anhand dieser Querschnittsdarstellung soll die Wirkungsweise von zusätzlichen Überlastschutzelemen- ten 8, 9 erläutert werden, die bereits in den beiden Figuren
2 und 3 in Draufsicht des Gehäuses 2 dargestellt waren. Die beiden Überlastschutzelemente 8. 9 sind mit dem oberen star¬ ren Gehäuseteil 25 fest verbunden, beispielsweise mittels ei¬ ner Schraubverbindung.
In Richtung zum unteren starren Gehäuseteil 26 hin nimmt der Durchmesser jeder der beiden Überlastschutzelemente 8 und 9 stufenförmig zu; die beiden Überlastschutzelemente 8, 9 sind jeweils zum unteren starren Gehäuseteil 26 hin durch einen etwa gleich bleibenden schmalen Luftspalt beabstandet.
Zur Verdeutlichung der geometrischen Ausgestaltung der beiden Überlastschutzelemente 8, 9 ist ein in der Figur 4 durch eine schwarze Umrandung hervorgehobener Bereich der Kraftmessvor- richtung 1 in Figur 5 vergrößert dargestellt.
Die beiden Überlastschutzelemente 8 und 9 treten aus dem Ge¬ häuse 2 heraus sobald eine Kraft über das Krafteinleitmittel
3 in Richtung des unteren starren Gehäuseteils 26 einwirkt. Eine weitere Auslenkung der beiden starren Gehäuseteile 25 und 26 in Richtung zueinander bei einer weiter erhöhten Kraftwirkung wird erst dann verhindert, wenn die beiden Über¬ lastschutzelemente 8 und 9 so weit aus dem Gehäuse 2 hervor¬ getreten sind, dass sie in Formschluss mit dem Fahrzeug- Chassis treten.
Bei einer Krafteinwirkung in umgekehrter Richtung erfolgt ei¬ ne Auslenkung der beiden starren Gehäuseteile 25 und 26 zu- einander solange bis der Spalt zwischen dem unteren starren Gehäuseteil 26 und der Stufe in jedem der beiden Überlast¬ schutzelemente 8, 9 geschlossen ist.
Figur 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftmessvorrichtung 1 in einer zur Figur 1 analogen Darstellung im Querschnitt. Im Unterschied zur Figur 1 ist das obere Krafteinleitmittel 3 nicht als Schraube mit Außengewinde ausgeführt; vielmehr weist das obere starre Ge- häuseteil 25 ein Innengewinde auf, in das eine Schraube ein¬ geschraubt ist, die oberhalb des oberen starren Gehäuseteils 25 außerdem durch eine Ausnehmung aus dem Kraftfahrzeugsitz 10 oder aus einem starr mit dem Kraftfahrzeugsitz verbundenen Teil geführt ist. Auf diese Weise ist die Kraftmessvorrich- tung 1 starr mit dem Kraftfahrzeugsitz 10 verbunden.
Im weiteren Unterschied zur Darstellung der Figur 1 ist ein Teilschnitt durch eine der beiden Befestigungsschrauben 7 dargestellt. Die in Schnittdarstellung gezeigte Schraube 7 erscheint durch ihre hervorgehobene Darstellung im Quer¬ schnitt vor der Federschlaufe 21 zu liegen; tatsächlich ist sie jedoch hinter dieser Schlaufe 21 angeordnet, analog zu der weiterhin dargestellten Befestigungsschraube 7 hinter der Federschlaufe 22.
Zum erleichterten Verständnis des konstruktiven Aufbaus und der folgenden Erläuterungen der Vorteile, die sich aus diesem konstruktiven Aufbau ergeben, ist der Schnitt durch die Schraube 7 in Figur 7 nochmals vergrößert dargestellt.
Gezeigt ist eine Kraftmessvorrichtung 1 im eingebauten Zu¬ stand, das heißt im vorliegenden Fall: zwei Schrauben 7 sind aus Richtung des oberen starren Gehäuseteils 25 durch Ausneh- mungen aus dem unteren starren Gehäuseteil 26 hindurchgeführt und mit ihrem Schraubengewinde auf der dem Fahrzeugsitz abge¬ wandten Seite der Kraftmessvorrichtung 1 mit dem Fahrzeug- Chassis verschraubt. Dabei besteht im gezeigten Ausführungs- beispiel eine formschlüssige Berührungsfläche eines Teilbe¬ reichs der Schrauben 7 mit den entsprechenden Befestigungsla¬ schen 4, die Bestandteil des unteren starren Gehäuseteils 26 sind. Statt einer formschlüssigen Berührungsfläche kann auch beispielsweise ein oder mehrere mechanische Anschlagspunkt/e dienen, um eine starre Befestigung der Kraftmessvorrichtung zu ermöglichen.
Das obere starre Gehäuseteil 25 berührt im eingebauten Zu¬ stand der Kraftmessvorrichtung 1 weder da eine noch das ande- re dargestellte Befestigungsmittel 7, sondern ist unter
Krafteinwirkung beweglich gegen das untere starre Gehäuseteil 26. Sobald eine Druckkraft in Richtung des Fahrzeugchassis oder eine Zugkraft entgegengesetzt dazu (entlang der Bewe¬ gungsrichtungsachse 60) auf die Kraftmessvorrichtung 1 ein- wirkt bewegen sich folglich die beiden Gehäuseteile 25 und 26 aus ihrer Ruhelage aufeinander zu bzw. voneinander weg.
In der vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung gemäß Fi¬ gur 6 untergreift ein Teilbereich 25" des oberen starren Ge- häuseteils 25 den Schraubekopf der Schraube 7, so dass der
Teilbereich 25" zwischen dem Schraubenkopf der Schraube 7 und dem unteren starren Gehäuseteil 26 angeordnet ist. In Bewe¬ gungsrichtung 60 entsteht dadurch einerseits ein Spalt a zwi¬ schen dem Schraubenkopf der Schraube 7 und dem untergreifen- den Teilbereich 25"; andererseits entsteht ein weiterer Spalt b zwischen dem untergreifenden Teilbereich 25" und dem unte¬ ren starren Gehäuseteil 26; drittens entsteht ein weiterer Spalt (nicht bezeichnet) senkrecht zur Bewegungsrichtungsach¬ se 60 zwischen der Schraube und dem Teilbereich 25" .
Durch diese Anordnung des Teilbereichs 25" kann die Kraft- messvorrichtung 1 in Richtung der Bewegungsrichtungsachse 60 einerseits solange mit Kraft beaufschlagt werden bis sich der Spalt b durch die Auslenkung des oberen starren Gehäuseteils 25 schließt. Dadurch wird in dieser Auslenkungsrichtung ein mechanischer Anschlag geschaffen, der eine mechanische Über- dehnung der Kraftmessvorrichtung 1 verhindert. Andererseits wird eine mechanische Überbelastung bei einer entgegengesetzt gerichteten Dehnung der Kraftmessvorrichtung 1 durch einen mechanischen Anschlag des Teilbereichs 25" auf das untere starre Gehäuseteil 26 verhindert, wobei der Spalt a geschlos- sen wird. Die hier gezeigte mechanischen Anschlagsfläche könnte ebenso auch nur aus einem Anschlagspunkt reduziert ein, falls die zweckmäßig erscheint.
Die Anordnung des untergreifenden Teilbereichs 25" im Ver- hältnis zur Schraube 7 wurde nur exemplarisch anhand der im Teilschnitt der Figuren 6 und 7 dargestellten Schraube 7 er¬ läutert. Im dargestellten Beispiel der Figur 6 ist eine dazu analoge Anordnung eines weiteren Teilbereichs des oberen starren Gehäuseteils 25 und einer zweiten Schraube 7 symmet- risch zur Bewegungsrichtungsachse 60 angeordnet. Eine solch symmetrische Anordnung ist zu bevorzugen, da so auch die Druck- oder Dehnungskräfte symmetrisch auf die Kraftmessvor¬ richtung 1 wirken. Prinzipiell ist die symmetrische Anordnung folglich zu bevorzugen, allerdings könnte auch eine unsymmet- rische Anordnung gewählt werden, die funktional die gleiche Wirkung hat wie der Überlastschutz entsprechend der Figur 6.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftmessvorrichtung (1)
- mit einem einstückigen Gehäuse aus Metall, bestehend aus einem oberen starren Gehäuseteil (25) und einem unteren starren Gehäuseteil (26), die über U-förmige Federelemente (21, 22, 23, 24) miteinander verbunden sind und die unter Einwirken einer Kraft entlang einer Bewegungsachse (60) federnd gegeneinander bewegbar sind, wobei die Federele- mente (21, 22, 23, 24) bezüglich einer Schnittfläche (AA) parallel zur Bewegungsachse (60) symmetrisch zueinander angeordnet sind, und
- mit einem Auslenksensor (6) zwischen den oberen und unte¬ ren starren Gehäuseteilen (25, 26) zur Erfassung deren Re- lativbewegung zueinander, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) in Metal Injec- tion Molding (MIM) Technologie gefertigt ist.
2. Kraftmessvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die beiden Schenkel der Federelemente (21, 22,
23, 24) jeweils einen spitzen Winkel (α) einschließen.
3. Kraftmessvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (d) eines Federelementes (21, 22, 23, 24) ausgehend von dem oberen starren Gehäuseteil (25) zunächst abnimmt und anschließend, zum Scheitelpunkt der Federschlaufe (21, 22, 23, 24) hin wieder zunimmt.
4. Kraftmessvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass der untere starre Gehäuse¬ teil (26) mindestens eine Befestigungslasche (4) aufweist, mit welcher die Kraftmessvorrichtung (1) mit Hilfe von geeig¬ neten Befestigungsmitteln (7), vorzugsweise Schrauben (7), starr mit dem Fahrzeug-Chassis (10) verbindbar ist.
5. Kraftmessvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mindestens vier U-förmige Federelemente (21, 22, 23, 24) aufweist, wobei je¬ weils zwei Federelemente (24, 21, 23, 22) in dieselbe Rich¬ tung von der Schnittfläche (AA) fortweisen.
6. Kraftmessvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass eine Befestigungslasche (4) zwischen zwei Fe¬ derelementen (21, 24, 22, 23) angeordnet ist,
7. Kraftmessvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer starren Verbindung des unteren starren Gehäuseteils (26) mit dem Fahrzeug-Chassis ein Teilbereich (25' ) des oberen starren Gehäuseteils (25) das Befestigungsmittel (7) so untergreift, dass bei Einwir¬ kung einer ausreichend großen Zugkraft auf das obere Kraft- einleitmittel (3) die Auslenkung der beiden Gehäuseteile (25, 26) zueinander begrenzt wird.
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