專利名稱：測(cè)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)力裝置。該測(cè)力裝置具有一個(gè)一件式制造的金屬殼體，該金屬殼體具有上下剛性殼體件，它們可相對(duì)彈性運(yùn)動(dòng)。在兩個(gè)剛性殼體件之間設(shè)置了一個(gè)偏移傳感器，其可以檢測(cè)兩個(gè)剛性殼體件相互間的偏移，并作為電信號(hào)進(jìn)行傳送。
在汽車中的乘客保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)，在過(guò)去幾年內(nèi)越來(lái)越重要的是，乘客約束保護(hù)機(jī)構(gòu)如前氣囊、側(cè)氣囊、膝蓋氣囊、窗簾氣囊等的釋放與可能位于乘客約束保護(hù)機(jī)構(gòu)的展開(kāi)區(qū)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(jié)省之后在不必要的釋放后的維修成本，例如在汽車座椅未被占用時(shí)，并且另一方面不會(huì)對(duì)特定的人員群體由于乘客約束保護(hù)機(jī)構(gòu)的不合適的釋放行為而造成附加的傷害，例如對(duì)于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(guān)要指出的是碰撞標(biāo)準(zhǔn)FMVSS208，現(xiàn)在越來(lái)越多地要求汽車制造商遵守其規(guī)定，并且其按重量規(guī)定了對(duì)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(hù)機(jī)構(gòu)的觸發(fā)與識(shí)別出的人員相匹配。
由文獻(xiàn)DE 100 04 484 A1已知，為了識(shí)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(shè)置了測(cè)力裝置。在此該測(cè)力裝置的殼體一體地由彈簧金屬制成，其具有剛性的殼體件(220)和(222)以及彈簧機(jī)構(gòu)(232，234)，該彈簧機(jī)構(gòu)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(gè)剛性殼體件(220，222)之間設(shè)置了一個(gè)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，并且可以將偏移轉(zhuǎn)換成測(cè)量信號(hào)，該測(cè)量信號(hào)給出關(guān)于作用在測(cè)力裝置上的力的情況。
德國(guó)公開(kāi)文獻(xiàn)DE 101 45 370 A1公開(kāi)了一種類似的測(cè)力裝置，其由一個(gè)一體式的金屬殼體(圖4b以及第6欄，段落)構(gòu)成，但是利用了不同的傳感器原理。
為了將這些已知的測(cè)力裝置有利地用于汽車中，這些測(cè)力裝置一方面必須制造得非常小，以便考慮到汽車座椅與汽車底盤之間有限的結(jié)構(gòu)空間；另一方面其必須在汽車的整個(gè)使用壽命期間都是極其形狀穩(wěn)定的，一般汽車的整個(gè)使用壽命為至少15年，從而在這段時(shí)間內(nèi)盡可能避免偏移傳感器的系統(tǒng)錯(cuò)誤測(cè)量。但是這兩個(gè)對(duì)已知的測(cè)力裝置的要求是矛盾的，并且看上去不能相互統(tǒng)一對(duì)于一種持久形狀穩(wěn)定的殼體，其在汽車的運(yùn)行中要承受非常巨大的高達(dá)1.2噸的重量載荷，相應(yīng)地要求非常堅(jiān)固和巨大的殼體用于測(cè)力裝置。而小的結(jié)構(gòu)空間卻要求精密的小的殼體。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種具有持久形狀穩(wěn)定性的、盡可能無(wú)滯后的殼體的測(cè)力裝置，其同時(shí)可以制造得非常小且簡(jiǎn)單。
該任務(wù)通過(guò)一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)力裝置解決。
優(yōu)選的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中給出，其中從屬權(quán)利要求的特征與獨(dú)立權(quán)利要求任意有意義的組合都在保護(hù)范圍內(nèi)。
按本發(fā)明的測(cè)力裝置包括一個(gè)一體式的金屬殼體。該殼體包括一個(gè)上部剛性殼體件和一個(gè)下部剛性殼體件，其通過(guò)U形彈簧件相互連接，并且在力的作用下可以沿著運(yùn)動(dòng)軸線彈動(dòng)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)。彈簧件關(guān)于平行于運(yùn)動(dòng)軸線的剖切面相互對(duì)稱設(shè)置。在上部和下部剛性殼體件之間設(shè)置了一個(gè)偏移傳感器，其用于檢測(cè)兩個(gè)剛性殼體件相互之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，該殼體用金屬注射成形(MIM)工藝制造。
MIM工藝的應(yīng)用到目前為止僅僅在其它技術(shù)領(lǐng)域中是公知的，這里例如參考Fa.Hans Schweiger GmbH于2004年3月3日公開(kāi)的在因特網(wǎng)頁(yè)http:www.formapulvis.com/Imdex.htm上可以查閱的出版物，其中描述了對(duì)于不同應(yīng)用領(lǐng)域的MIM制造工藝。
對(duì)于MIM技術(shù)，其也以粉末金屬注射成形為人所知，將精細(xì)的金屬粉末與原始的膠粘劑混合，并進(jìn)行?；a(chǎn)生一種所謂的給料。這種給料在一種注射成形機(jī)中進(jìn)行熔融，并在模具中注射成型件。在冷卻后，將構(gòu)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(gòu)件現(xiàn)在叫作褐色體(Braunlinge)，并接著在高溫爐中進(jìn)行燒結(jié)。
MIM技術(shù)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(jīng)濟(jì)地制造具有復(fù)雜的幾何形狀的且高精度的高整體性金屬件。
因此借助于MIM方法可以將殼體壁以非常精確的厚度進(jìn)行制造，并由此在按本發(fā)明的測(cè)力裝置的金屬殼體中實(shí)現(xiàn)了非常精確計(jì)算的形狀走向和厚度走向。由此可以制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(cè)力裝置上的情況下，在殼體中沒(méi)有一個(gè)位置會(huì)超過(guò)350牛頓/平方毫米的最大內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了剛性殼體件每千克加載重量最小1微米的相對(duì)偏移。
另外通過(guò)按本發(fā)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(fèi)事的接合過(guò)程，由此-由于減少了接合邊緣的數(shù)量-在按本發(fā)明的測(cè)力裝置的情況下可以顯著降低滯后現(xiàn)象。
按本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實(shí)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(fā)明的測(cè)力裝置1的一種實(shí)施例的橫截面；圖2示出了按圖1的測(cè)力裝置的透視圖；圖3示出了按圖1的測(cè)力裝置的俯視圖；圖4示出了按圖1的測(cè)力裝置沿剖切面A-A的橫截面圖。
圖1示出了按本發(fā)明的測(cè)力裝置1的一種優(yōu)選的改進(jìn)方案，該測(cè)力裝置1包括一個(gè)一件式的殼體2，其是用金屬注射成形(MIM)工藝進(jìn)行制造的。該殼體具有一個(gè)上殼體件25和一個(gè)下殼體件26，其相對(duì)于連接這兩個(gè)殼體件25、26的U形彈簧件21和22是剛性的，從而這兩個(gè)剛性的殼體件25和26雖然可以在重力的作用下相對(duì)靠近或遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)，但是本身理想地不變形。在這兩個(gè)剛性殼體件25和26之間設(shè)置了一個(gè)偏移傳感器6，其可以檢測(cè)這兩個(gè)殼體件25、26相互之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)通過(guò)一個(gè)未示出的電纜連接件通過(guò)插頭5導(dǎo)引到一個(gè)處理電子裝置，或者在插頭5內(nèi)部的一個(gè)處理電子裝置中進(jìn)行進(jìn)一步處理。該信號(hào)輸入同樣未示出的乘客保護(hù)裝置中，并在那里作為作用在測(cè)力裝置1上的重量的信息使用，基于該信息在必要時(shí)適應(yīng)性地啟動(dòng)乘客約束保護(hù)機(jī)構(gòu)。
為了如開(kāi)頭所述即使在一個(gè)力-其通過(guò)傳力機(jī)構(gòu)3由汽車座椅施加到上部剛性的殼體件25上，并由此施加在測(cè)量力裝置1上-的作用下，在殼體22中產(chǎn)生所期望的微小的機(jī)械應(yīng)力，兩個(gè)彈簧件22和21的支腿構(gòu)成一個(gè)銳角α。
另外，為了使得應(yīng)力在很大程度上均勻地分布在測(cè)力裝置1的整個(gè)殼體2中，每個(gè)彈簧件從上部的剛性殼體件25開(kāi)始連續(xù)變細(xì)，直到其在向U形環(huán)彎曲開(kāi)始處達(dá)到最小的壁厚d。從該點(diǎn)開(kāi)始，壁厚在U形環(huán)的頂點(diǎn)周圍重新增加，在環(huán)圈之后重新減小，并且一直到下部剛性殼體件26的過(guò)渡部分都保持恒定。因?yàn)槠是忻鍭A是彈簧件的對(duì)稱平面，壁厚d沿彈簧件的走向等于彈簧件22的走向。
另外，所示的作為兩個(gè)整體組成部分的殼體1在兩個(gè)所示的彈簧環(huán)21和22中的每一個(gè)的后面分別具有一個(gè)固定接片4，借助于固定接片可以通過(guò)兩個(gè)螺紋件7將測(cè)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(jī)構(gòu)，例如鉚釘或者類似機(jī)構(gòu)。
圖2示出了圖1的測(cè)力裝置的透視圖?？梢钥吹?，在兩個(gè)具有所屬的螺紋件7的固定機(jī)構(gòu)4后面還關(guān)于兩個(gè)剛性殼體件25和26對(duì)稱地設(shè)置了另一對(duì)U形彈簧件24和25。根據(jù)該視圖尤其可以清楚看到，如何借助于殼體2的一種非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)造型的方案將四個(gè)所示的彈簧環(huán)21、22、23、24制造成如此細(xì)長(zhǎng)，從而測(cè)力裝置1的固定點(diǎn)可以設(shè)置在相同的基面內(nèi)，該基面由整個(gè)殼體2連同彈簧件21、22、23和24所占據(jù)。該基面在圖4中還會(huì)以俯視圖示出。
圖4示出了測(cè)力裝置1的殼體2沿著圖1的剖切面A-A的橫截面。根據(jù)該橫截面圖來(lái)說(shuō)明額外的過(guò)載保護(hù)元件8、9的工作原理，其已經(jīng)在兩幅附2和3中以殼體2的俯視圖示出。這兩個(gè)過(guò)載保護(hù)元件8、9例如借助于螺紋連接與上部剛性殼體件25固定連接。這兩個(gè)過(guò)載保護(hù)元件8和9中的每一個(gè)過(guò)載保護(hù)元件的直徑朝下部剛性殼體件26的方向臺(tái)階式地增加，并且相對(duì)于下部剛性殼體件26通過(guò)一個(gè)大致保持相等的狹窄氣隙間隔開(kāi)。
通過(guò)這種方式，一旦一個(gè)力通過(guò)傳力機(jī)構(gòu)3朝著下部剛性殼體26的方向作用，這兩個(gè)過(guò)載保護(hù)元件8和9就從殼體2中伸出。在一個(gè)進(jìn)一步提高的力作用下，這兩個(gè)剛性殼體件25和26進(jìn)一步相對(duì)偏移，并且只有當(dāng)這兩個(gè)過(guò)載保護(hù)元件8和9從殼體2中伸出這么遠(yuǎn)，使得其受到由汽車底盤引起的阻力時(shí)才受到阻礙。在沿相反方向的力作用下，這兩個(gè)剛性殼體件25和26一直相對(duì)偏移，直到下部剛性殼體件26和在這兩個(gè)過(guò)載保護(hù)元件中的每一個(gè)中的臺(tái)階之間的縫隙閉合。
權(quán)利要求
1.測(cè)力裝置(1)，-具有一個(gè)一體式的金屬殼體，該殼體包括一個(gè)上部剛性殼體件(25)和一個(gè)下部剛性殼體件(26)，這兩個(gè)殼體件通過(guò)U形彈簧件(21、22、23、24)相互連接在一起，并且其在一個(gè)力的作用下可以沿著運(yùn)動(dòng)軸線(60)彈動(dòng)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中所述彈簧件(21、22、23、24)關(guān)于平行于運(yùn)動(dòng)軸線(60)的剖切面(AA)相互對(duì)稱布置；并且-在所述上部和下部剛性殼體件(25、26)之間具有一個(gè)偏移傳感器(6)，其用于檢測(cè)所述剛性殼體件相互之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；其特征在于所述殼體(2)以金屬注射成形(MIM)工藝制造。
2.按權(quán)利要求1所述的測(cè)力裝置(1)，其特征在于所述彈簧件(21、22、23、24)的兩個(gè)支腿分別夾成一個(gè)銳角(α)。
3.按權(quán)利要求1或者2所述的測(cè)力裝置(1)，其特征在于彈簧件(21、22、23、24)的壁厚(d)從上部剛性殼體件(25)開(kāi)始首先減小，接著又朝彈簧環(huán)(21、22、23、24)的頂點(diǎn)增加。
4.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的測(cè)力裝置，其特征在于所述殼體(2)具有至少四個(gè)U形彈簧件(21、22、23、24)，其中相應(yīng)兩個(gè)彈簧件(24、21、23、22)沿相同的方向從剖切面(AA)伸出。
5.按權(quán)利要求4所述的測(cè)力裝置(1)，其特征在于所述下部剛性殼體件(26)在兩個(gè)沿相同方向從剖切面(AA)伸出的彈簧環(huán)(21、24、22、23)之間具有一個(gè)固定接片(4)，利用該固定接片借助于合適的固定機(jī)構(gòu)(7)、尤其是螺紋件(7)可以將測(cè)力裝置(1)與汽車底盤剛性連接。
全文摘要
按本發(fā)明的測(cè)力裝置(1)包括一個(gè)一體式的金屬殼體(2)。該殼體(2)包括一個(gè)上部剛性殼體件(25)和一個(gè)下部剛性殼體件(26)，這兩個(gè)殼體件通過(guò)U形彈簧件(21、22、23、24)相互連接在一起，并且其在一個(gè)力的作用下可以沿著運(yùn)動(dòng)軸線(60)彈動(dòng)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所述彈簧件(21、22、23、24)關(guān)于平行于運(yùn)動(dòng)軸線(60)的剖切面(AA)相互對(duì)稱布置。在所述上部和下部剛性殼體件(25、26)之間設(shè)置了一個(gè)偏移傳感器(6)，其用于檢測(cè)所述兩個(gè)剛性殼體件(25、26)相互之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，所述殼體(2)以金屬注射成形(MIM)工藝制造。
文檔編號(hào)G01G19/414GK1926411SQ200580006621
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者O·門克, F·斯塔德勒 申請(qǐng)人:西門子公司