測力裝置的製作方法
2023-05-29 04:57:31 1
專利名稱：測力裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測力裝置。該測力裝置具有一個一件式製造的金屬殼體，該金屬殼體具有上下剛性殼體件，它們可相對彈性運動。在兩個剛性殼體件之間設置了一個偏移傳感器，其可以檢測兩個剛性殼體件相互間的偏移，並作為電信號進行傳送。
在汽車中的乘客保護領域內，在過去幾年內越來越重要的是，乘客約束保護機構如前氣囊、側氣囊、膝蓋氣囊、窗簾氣囊等的釋放與可能位於乘客約束保護機構的展開區域中的汽車乘客的匹配或者甚至完全抑制這種釋放，從而一方面節省之後在不必要的釋放後的維修成本，例如在汽車座椅未被佔用時，並且另一方面不會對特定的人員群體由於乘客約束保護機構的不合適的釋放行為而造成附加的傷害，例如對於兒童或者非常小的成人。也就是重要的是不僅僅要確定人員在汽車座椅上，而且甚至還要確定人員的分類特性，例如體重。與此相關要指出的是碰撞標準FMVSS208，現在越來越多地要求汽車製造商遵守其規定，並且其按重量規定了對人員的分類，以便在碰撞的情況下以公知的方式使乘客約束保護機構的觸發與識別出的人員相匹配。
由文獻DE 100 04 484 A1已知，為了識別汽車座椅上的人員的重量，在汽車座椅和汽車底盤之間設置了測力裝置。在此該測力裝置的殼體一體地由彈簧金屬製成，其具有剛性的殼體件(220)和(222)以及彈簧機構(232，234)，該彈簧機構將剛性的殼體件(220，222)(圖4以及第8欄，第18行至27行)連接在一起。在這兩個剛性殼體件(220，222)之間設置了一個偏移傳感器，例如一種電感偏移傳感器(190，192，194，196，198)(圖3)，其確定剛性殼體件(220，222)的偏移，並且可以將偏移轉換成測量信號，該測量信號給出關於作用在測力裝置上的力的情況。
德國公開文獻DE 101 45 370 A1公開了一種類似的測力裝置，其由一個一體式的金屬殼體(圖4b以及第6欄，段落)構成，但是利用了不同的傳感器原理。
為了將這些已知的測力裝置有利地用於汽車中，這些測力裝置一方面必須製造得非常小，以便考慮到汽車座椅與汽車底盤之間有限的結構空間；另一方面其必須在汽車的整個使用壽命期間都是極其形狀穩定的，一般汽車的整個使用壽命為至少15年，從而在這段時間內儘可能避免偏移傳感器的系統錯誤測量。但是這兩個對已知的測力裝置的要求是矛盾的，並且看上去不能相互統一對於一種持久形狀穩定的殼體，其在汽車的運行中要承受非常巨大的高達1.2噸的重量載荷，相應地要求非常堅固和巨大的殼體用於測力裝置。而小的結構空間卻要求精密的小的殼體。
本發明的任務是提供一種具有持久形狀穩定性的、儘可能無滯後的殼體的測力裝置，其同時可以製造得非常小且簡單。
該任務通過一種根據權利要求1所述的測力裝置解決。
優選的實施方式在從屬權利要求中給出，其中從屬權利要求的特徵與獨立權利要求任意有意義的組合都在保護範圍內。
按本發明的測力裝置包括一個一體式的金屬殼體。該殼體包括一個上部剛性殼體件和一個下部剛性殼體件，其通過U形彈簧件相互連接，並且在力的作用下可以沿著運動軸線彈動地相對運動。彈簧件關於平行於運動軸線的剖切面相互對稱設置。在上部和下部剛性殼體件之間設置了一個偏移傳感器，其用於檢測兩個剛性殼體件相互之間的相對運動。根據本發明，該殼體用金屬注射成形(MIM)工藝製造。
MIM工藝的應用到目前為止僅僅在其它技術領域中是公知的，這裡例如參考Fa.Hans Schweiger GmbH於2004年3月3日公開的在網際網路頁http:www.formapulvis.com/Imdex.htm上可以查閱的出版物，其中描述了對於不同應用領域的MIM製造工藝。
對於MIM技術，其也以粉末金屬注射成形為人所知，將精細的金屬粉末與原始的膠粘劑混合，並進行粒化，產生一種所謂的給料。這種給料在一種注射成形機中進行熔融，並在模具中注射成型件。在冷卻後，將構件作為所謂的料坯取出。接著將膠粘劑在爐子中從料坯中排出。失去膠粘劑的構件現在叫作褐色體(Braunlinge)，並接著在高溫爐中進行燒結。
MIM技術在此將塑料注塑的成形自由度與粉末冶金相接合。因此MIM方法提供了一種可能性，即大量成本經濟地製造具有複雜的幾何形狀的且高精度的高整體性金屬件。
因此藉助於MIM方法可以將殼體壁以非常精確的厚度進行製造，並由此在按本發明的測力裝置的金屬殼體中實現了非常精確計算的形狀走向和厚度走向。由此可以製造一種非常小的彈性殼體，從而在要求的例如150kg的最大額定載荷作用在測力裝置上的情況下，在殼體中沒有一個位置會超過350牛頓/平方毫米的最大內應力，同時實現了剛性殼體件每千克加載重量最小1微米的相對偏移。
另外通過按本發明的殼體的一體性還可以避免此前殼體不同組成部分之間費事的接合過程，由此-由於減少了接合邊緣的數量-在按本發明的測力裝置的情況下可以顯著降低滯後現象。
按本發明的裝置的優選的實施方式包含在下面的附圖描述中。
附圖示出
圖1示出了按本發明的測力裝置1的一種實施例的橫截面；圖2示出了按圖1的測力裝置的透視圖；圖3示出了按圖1的測力裝置的俯視圖；圖4示出了按圖1的測力裝置沿剖切面A-A的橫截面圖。
圖1示出了按本發明的測力裝置1的一種優選的改進方案，該測力裝置1包括一個一件式的殼體2，其是用金屬注射成形(MIM)工藝進行製造的。該殼體具有一個上殼體件25和一個下殼體件26，其相對於連接這兩個殼體件25、26的U形彈簧件21和22是剛性的，從而這兩個剛性的殼體件25和26雖然可以在重力的作用下相對靠近或遠離運動，但是本身理想地不變形。在這兩個剛性殼體件25和26之間設置了一個偏移傳感器6，其可以檢測這兩個殼體件25、26相互之間的相對運動，並轉換成電信號，該電信號通過一個未示出的電纜連接件通過插頭5導引到一個處理電子裝置，或者在插頭5內部的一個處理電子裝置中進行進一步處理。該信號輸入同樣未示出的乘客保護裝置中，並在那裡作為作用在測力裝置1上的重量的信息使用，基於該信息在必要時適應性地啟動乘客約束保護機構。
為了如開頭所述即使在一個力-其通過傳力機構3由汽車座椅施加到上部剛性的殼體件25上，並由此施加在測量力裝置1上-的作用下，在殼體22中產生所期望的微小的機械應力，兩個彈簧件22和21的支腿構成一個銳角α。
另外，為了使得應力在很大程度上均勻地分布在測力裝置1的整個殼體2中，每個彈簧件從上部的剛性殼體件25開始連續變細，直到其在向U形環彎曲開始處達到最小的壁厚d。從該點開始，壁厚在U形環的頂點周圍重新增加，在環圈之後重新減小，並且一直到下部剛性殼體件26的過渡部分都保持恆定。因為剖切面AA是彈簧件的對稱平面，壁厚d沿彈簧件的走向等於彈簧件22的走向。
另外，所示的作為兩個整體組成部分的殼體1在兩個所示的彈簧環21和22中的每一個的後面分別具有一個固定接片4，藉助於固定接片可以通過兩個螺紋件7將測力裝置1與汽車底盤連接。在螺紋件的位置上，也可以使用其它固定機構，例如鉚釘或者類似機構。
圖2示出了圖1的測力裝置的透視圖。可以看到，在兩個具有所屬的螺紋件7的固定機構4後面還關於兩個剛性殼體件25和26對稱地設置了另一對U形彈簧件24和25。根據該視圖尤其可以清楚看到，如何藉助於殼體2的一種非常精細的結構造型的方案將四個所示的彈簧環21、22、23、24製造成如此細長，從而測力裝置1的固定點可以設置在相同的基面內，該基面由整個殼體2連同彈簧件21、22、23和24所佔據。該基面在圖4中還會以俯視圖示出。
圖4示出了測力裝置1的殼體2沿著圖1的剖切面A-A的橫截面。根據該橫截面圖來說明額外的過載保護元件8、9的工作原理，其已經在兩幅附2和3中以殼體2的俯視圖示出。這兩個過載保護元件8、9例如藉助於螺紋連接與上部剛性殼體件25固定連接。這兩個過載保護元件8和9中的每一個過載保護元件的直徑朝下部剛性殼體件26的方向臺階式地增加，並且相對於下部剛性殼體件26通過一個大致保持相等的狹窄氣隙間隔開。
通過這種方式，一旦一個力通過傳力機構3朝著下部剛性殼體26的方向作用，這兩個過載保護元件8和9就從殼體2中伸出。在一個進一步提高的力作用下，這兩個剛性殼體件25和26進一步相對偏移，並且只有當這兩個過載保護元件8和9從殼體2中伸出這麼遠，使得其受到由汽車底盤引起的阻力時才受到阻礙。在沿相反方向的力作用下，這兩個剛性殼體件25和26一直相對偏移，直到下部剛性殼體件26和在這兩個過載保護元件中的每一個中的臺階之間的縫隙閉合。
權利要求
1.測力裝置(1)，-具有一個一體式的金屬殼體，該殼體包括一個上部剛性殼體件(25)和一個下部剛性殼體件(26)，這兩個殼體件通過U形彈簧件(21、22、23、24)相互連接在一起，並且其在一個力的作用下可以沿著運動軸線(60)彈動地相對運動，其中所述彈簧件(21、22、23、24)關於平行於運動軸線(60)的剖切面(AA)相互對稱布置；並且-在所述上部和下部剛性殼體件(25、26)之間具有一個偏移傳感器(6)，其用於檢測所述剛性殼體件相互之間的相對運動；其特徵在於所述殼體(2)以金屬注射成形(MIM)工藝製造。
2.按權利要求1所述的測力裝置(1)，其特徵在於所述彈簧件(21、22、23、24)的兩個支腿分別夾成一個銳角(α)。
3.按權利要求1或者2所述的測力裝置(1)，其特徵在於彈簧件(21、22、23、24)的壁厚(d)從上部剛性殼體件(25)開始首先減小，接著又朝彈簧環(21、22、23、24)的頂點增加。
4.按前述權利要求中任一項所述的測力裝置，其特徵在於所述殼體(2)具有至少四個U形彈簧件(21、22、23、24)，其中相應兩個彈簧件(24、21、23、22)沿相同的方向從剖切面(AA)伸出。
5.按權利要求4所述的測力裝置(1)，其特徵在於所述下部剛性殼體件(26)在兩個沿相同方向從剖切面(AA)伸出的彈簧環(21、24、22、23)之間具有一個固定接片(4)，利用該固定接片藉助於合適的固定機構(7)、尤其是螺紋件(7)可以將測力裝置(1)與汽車底盤剛性連接。
全文摘要
按本發明的測力裝置(1)包括一個一體式的金屬殼體(2)。該殼體(2)包括一個上部剛性殼體件(25)和一個下部剛性殼體件(26)，這兩個殼體件通過U形彈簧件(21、22、23、24)相互連接在一起，並且其在一個力的作用下可以沿著運動軸線(60)彈動地相對運動。所述彈簧件(21、22、23、24)關於平行於運動軸線(60)的剖切面(AA)相互對稱布置。在所述上部和下部剛性殼體件(25、26)之間設置了一個偏移傳感器(6)，其用於檢測所述兩個剛性殼體件(25、26)相互之間的相對運動。根據本發明，所述殼體(2)以金屬注射成形(MIM)工藝製造。
文檔編號G01G19/414GK1926411SQ200580006621
公開日2007年3月7日 申請日期2005年1月24日 優先權日2004年3月3日
發明者O·門克, F·斯塔德勒 申請人:西門子公司