EP2010881A2 - Kraftmessvorrichtung - Google Patents

Kraftmessvorrichtung

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Publication number
EP2010881A2
EP2010881A2 EP07722305A EP07722305A EP2010881A2 EP 2010881 A2 EP2010881 A2 EP 2010881A2 EP 07722305 A EP07722305 A EP 07722305A EP 07722305 A EP07722305 A EP 07722305A EP 2010881 A2 EP2010881 A2 EP 2010881A2
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EP
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measuring device
force measuring
coils
sleeve
coil
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Withdrawn
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EP07722305A
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Michael Schurr
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Soehnle Professional GmbH and Co KG
Original Assignee
Soehnle Professional GmbH and Co KG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G01D5/202—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by movable a non-ferromagnetic conductive element

Definitions

  • the invention relates to a force measuring device having at least two mutually stationary coils for detecting the movement and / or the position of a relative to the coils against the force of a spring device movably arranged electrically conductive and / or magnetic element.
  • DE 103 41 334 A1 discloses a force measuring device, in particular for vehicle seats, having an inductive sensor, in which a coil core is moved relative to a coil.
  • DE 44 20 691 discloses a load cell in which the change in the effective permeability due to the eddy current effect and a change in the impedance caused thereby in a coil is measured.
  • DE 1001 20 978 A1 discloses a device for measuring the weight of a person sitting on a vehicle seat with a force transducer which operates on the eddy current principle.
  • the force transducer is operated so that frequency-analogue Weighing signals can be generated.
  • the object is achieved by a force measuring device, which is characterized in that the at least two coils are each assigned to a separate electrical measuring circuit.
  • the force measuring device has the advantage that a more accurate measurement result is achieved.
  • At least one of the coils is designed as a flat coil and / or flat coil and / or worm coil. It can be provided that at least one of the coils is arranged on a circuit board and / or a conductor track arranged on a circuit board forms the coil.
  • one of the coils is designed as etched flat coil.
  • the measurement of the movement and / or the position of the element can first be carried out with a first electrical measuring circuit associated with a coil and, subsequently, the measurement of the movement and / or the position of the element with another coil associated second electrical measuring circuit is feasible. As a result, a mutual influence of the measurements is effectively avoided.
  • the voltages induced in the coils are preferably readable one after the other.
  • a differential measurement can be carried out.
  • At least one of the coils is permanently and / or temporarily traversed by alternating current.
  • an eddy current is flown in the element.
  • the coils are shielded relative to each other electromagnetically and / or electrostatically.
  • the coils are shielded by the element relative to each other electromagnetically and / or electrostatically.
  • the element is in an advantageous embodiment at least partially made of copper.
  • the element is designed in an advantageous embodiment as a test coil.
  • two coils are arranged opposite one another.
  • two further coils - preferably assigned to a further measuring circuit in each case - may be provided opposite one another.
  • the two further coils are arranged offset by 90 degrees to the two coils.
  • the at least two coils are each arranged on a carrier.
  • the carrier and the spring device are manufactured together in one piece. It can also be provided that the element and the spring device are made together in one piece. It can also be provided that the element and the spring device and the carrier are made together in one piece.
  • a housing is provided.
  • the coils are fixedly connected to a first sleeve. It can also be provided that the element is fixedly connected to a second sleeve. Preferably, the first sleeve and the second sleeve project into one another.
  • first sleeve and the second sleeve - preferably projecting into one another - form a housing.
  • an overload protection is provided.
  • an annular gap between the first sleeve and the second sleeve defines or delimits the range of mobility of the coils relative to the element, in particular as overload protection.
  • O-ring seal - is provided.
  • the force measuring device may include a rotating part.
  • the spring device and / or the sleeves can be produced as turned parts.
  • the force measuring device according to the invention can be used particularly advantageously in a motor vehicle seat and / or a motor vehicle, in particular for measuring the weight of a seated person.
  • Fig. 1 shows a force measuring device according to the invention in a perspective
  • FIG. 3 the force measuring device according to the invention in a perspective

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Abstract

Eine Kraftmessvorrichtung mit zumindest zwei zueinander ortsfesten Spulen zum Detektieren der Bewegung und/oder der Position eines relativ zu den Spulen gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordneten elektrisch leitenden und/oder magnetischen Elements ist offenbart. Die zumindest zwei Spulen sind jeweils einem eigenen elektrischen Messkreis zugeordnet.

Description

KRAFTMESSVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Kraftmessvorrichtung mit zumindest zwei zueinander ortsfesten Spulen zum Detektieren der Bewegung und/oder der Position eines relativ zu den Spulen gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordneten elektrisch leitenden und/oder magnetischen Elements.
DE 103 41 334 A1 offenbart eine Kraftmessvorrichtung insbesondere für Fahrzeugsitze mit einem induktiven Sensor, bei dem ein Spulenkern relativ zu einer Spule bewegt wird.
DE 44 20 691 offenbart eine Kraftmesszelle bei der die Änderung der effektiven Permeabilität aufgrund des Wirbelstromeffektes und einen dadurch bewirkte Änderung der Impedanz in einer Spule gemessen wird.
DE 1001 20 978 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Messung der Gewichtskraft einer auf einen Fahrzeugsitz sitzenden Person mit einem Kraftaufnehmer, der nach dem Wirbelstromprinzip arbeitet. Der Kraftaufnehmer wird so betrieben, dass frequenzanaloge Wägsignale erzeugbar sind.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine - insbesondere nach dem Wirbelstromprinzip arbeitende - Kraftmessvorrichtung mit erhöhter Messgenauigkeit anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine Kraftmessvorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die zumindest zwei Spulen jeweils einem eigenen elektrischen Messkreis zugeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung hat den Vorteil, dass ein genaueres Messergebnis erzielt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftmessvorrichtung ist eine gegenseitige Beeinflussung der Spulen wirkungsvoll vermieden. In einer vorteilhaften Ausführung ist zumindest eine der Spulen als ebene Spule und/oder Flachspule und/oder Schneckenspule ausgeführt. Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der Spulen auf einer Platine angeordnet ist und/oder eine auf einer Platine angeordnete Leiterbahn die Spule bildet.
In einer vorteilhaften Ausführung ist eine der Spulen als geätzte Flachspule ausgeführt ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Messung der Bewegung und/oder der Position des Elements zunächst mit einem einer Spule zugeordneten ersten elektrischen Messkreis durchführbar ist und zeitlich danach die Messung der Bewegung und/oder der Position des Elements mit einem einer anderen Spule zugeordneten zweiten elektrischen Messkreis durchführbar ist. Hierdurch wird eine gegenseitige Beeinflussung der Messungen wirkungsvoll vermieden.
Vorzugsweise sind die in den Spulen induzierten Spannungen nacheinander auslesbar.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass eine Differentialmessung durchführbar ist.
Vorzugsweise ist zumindest eine der Spulen permanent und/oder vorübergehend von Wechselstrom durchflössen.
Vorzugsweise wird in dem Element ein Wirbelstrom fliest.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Spulen relativ zueinander elektromagnetisch und/oder elektrostatisch abgeschirmt sind. Vorzugsweise sind die Spulen durch das Element relativ zueinander elektromagnetisch und/oder elektrostatisch abgeschirmt.
Das Element besteht in einer vorteilhaften Ausführung zumindest teilweise aus Kupfer. Das Element ist In einer vorteilhaften Ausführung als Testspule ausgeführt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass zwei Spulen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Es können außerdem zwei weitere Spulen - vorzugsweise jeweils einem weiteren Messkreis zugeordnet - einander gegenüberliegend vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die zwei weiteren Spulen um 90 Grad versetzt zu den zwei Spulen angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Spulen an je einem Träger angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Träger und die Federvorrichtung gemeinsam einstückig hergestellt sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Element und die Federvorrichtung gemeinsam einstückig hergestellt sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Element und die Federvorrichtung und die Träger gemeinsam einstückig hergestellt sind.
In einer vorteilhaften Ausführung ist ein Gehäuse vorgesehen.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Spulen ortsfest mit einer ersten Hülse verbunden sind. Es kann außerdem vorgesehen sein, dass das Element ortsfest mit einer zweiten Hülse verbunden ist. Vorzugsweise ragen die erste Hülse und die zweite Hülse ineinander.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die erste Hülse und die zweite Hülse - vorzugsweise ineinander ragend - ein Gehäuse bilden.
In einer vorteilhaften Ausführung ist eine Überlastsicherung vorgesehen. In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass ein Ringspalt zwischen der ersten Hülse und der zweiten Hülse den Beweglichkeitsbereich der Spulen relativ zu dem Element - insbesondere als Überlastsicherung - definiert bzw. eingrenzt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass zwischen der ersten Hülse und der zweiten Hülse eine - vorzugsweise flexible - Dichtung - insbesondere eine - A -
O-Ring-Dichtung - vorgesehen ist.
Vorteilhafter Weise kann die Kraftmessvorrichtung ein Drehteil beinhalten. Beispielsweise kann die Federvorrichtung und/oder die Hülsen als Drehteile hergestellt sein.
Die erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung lässt sich besonders vorteilhaft in einem Kraftfahrzeugsitz und/oder einem Kraftfahrzeug, insbesondere zur Messung des Gewichtes einer sitzenden Person, einsetzen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung in einer perspektivischen
Darstellung ,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung in einer Seitenansicht,
Fig. 3 die erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung in einer perspektivischen
Schnittdarstellung,
Fig. 4 die erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung in einer seitlichen
Schnittdarstellung.
Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Kraftmessvorrichtung mit zumindest zwei zueinander ortsfesten Spulen zum Detektieren der Bewegung und/oder der Position eines relativ zu den Spulen gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordneten elektrisch leitenden und/oder magnetischen Elements, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Spulen jeweils einem eigenen elektrischen Messkreis zugeordnet sind.
2. Kraftmessvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Spulen als ebene Spule und/oder Flachspule und/oder Schneckenspule ausgeführt sind.
3. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Spulen auf einer Platine angeordnet ist und/oder eine auf einer Platine angeordnete Leiterbahn die Spule bildet.
4. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Spulen als geätzte Flachspule ausgeführt ist .
5. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Bewegung und/oder der Position des Elements zunächst mit einem einer Spule zugeordneten ersten elektrischen Messkreis durchführbar ist und zeitlich danach die Messung der Bewegung und/oder der Position des Elements mit einem einer anderen Spule zugeordneten zweiten elektrischen Messkreis durchführbar ist.
6. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Spulen induzierten Spannungen nacheinander auslesbar sind.
7. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differentialmessung durchführbar ist.
8. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Spulen permanent und/oder vorübergehend von Wechselstrom durchflössen ist.
9. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Element ein Wirbelstrom fliest.
10. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen relativ zueinander elektromagnetisch und/oder elektrostatisch abgeschirmt sind.
11. Kraftmessvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen durch das Element relativ zueinander elektromagnetisch und/oder elektrostatisch abgeschirmt sind.
12. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zumindest teilweise aus Kupfer besteht.
13. Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spulen einander gegenüberliegend angeordnet sind.
14. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei weitere Spulen - vorzugsweise jeweils einem weiteren Messkreis zugeordnet - einander gegenüberliegend vorgesehen sind.
15. Kraftmessvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei weitere Spulen um 90 Grad versetzt zu den zwei Spulen angeordnet sind.
16. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Spulen an je einem Träger angeordnet sind.
17. Kraftmessvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger und die Federvorrichtung gemeinsam einstückig hergestellt sind.
18. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Element und die Federvorrichtung gemeinsam einstückig hergestellt sind.
19. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Element und die Federvorrichtung und die Träger gemeinsam einstückig hergestellt sind.
20. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse vorgesehen ist.
21. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen ortsfest mit einer ersten Hülse verbunden sind.
22. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Element ortsfest mit einer zweiten Hülse verbunden ist.
23. Kraftmessvorrichtung den Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse und die zweite Hülse ineinander ragen.
24. Kraftmessvorrichtung den Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse und die zweite Hülse - vorzugsweise ineinander ragend - ein Gehäuse bilden.
25. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastsicherung vorgesehen ist.
26. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringspalt zwischen der ersten Hülse und der zweiten Hülse den Beweglichkeitsbereich der Spulen relativ zu dem Element - insbesondere als Überlastsicherung - definiert bzw. eingrenzt.
27. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Hülse und der zweiten Hülse eine - vorzugsweise flexible - Dichtung - insbesondere eine O-Ring-Dichtung - vorgesehen ist.
28. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessvorrichtung ein Drehteil beinhaltet.
29. Kraftmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Element als Testspule ausgeführt ist.
30. Kraftfahrzeug und/oder Kraftfahrzeugsitz mit einer Kraftmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29.
EP07722305A 2006-04-26 2007-04-26 Kraftmessvorrichtung Withdrawn EP2010881A2 (de)

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