專利名稱：測力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測力裝置。該測力裝置具有一個金屬制成的整體外殼，外殼有上部的和下部的剛性外殼部分，它們可以相互彈動地運動。在兩個剛性外殼部分之間設(shè)有一個偏移傳感器，它可以檢測兩個剛性外殼部分相互之間的偏移并作為電信號繼續(xù)傳輸。
在汽車的乘客保護(hù)的部位里近年來適應(yīng)于必要時位于乘客安全制動裝置的展開部位里的乘客地或者甚至完全地阻止住地動作乘客安全制動系統(tǒng)，例如前部安全氣囊、側(cè)面安全氣囊、膝部安全氣囊、窗簾安全氣囊等等變得越來越重要，以一方面節(jié)省在不必要的動作之后的修理費用，例如當(dāng)汽車座位上沒有人時，而且另一方面不再由于乘客安全制動系統(tǒng)的不合適的動作性能而對某些人群，例如兒童和很小的成人附帶造成損傷。也就是說重要的不僅是確定在汽車座位上是否有人，而且甚至還要確定人的分類特性，例如體重。因此要提到碰撞標(biāo)準(zhǔn)FMVSS 208，汽車廠商越來越多地要求遵守此標(biāo)準(zhǔn)并此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按照重量對人進(jìn)行了分類，以便在發(fā)生碰撞時使乘客安全制動系統(tǒng)的控制必要時以已知的方式適應(yīng)于已識別的人。
由DE10004484 A1已知，為了識別出在汽車一個座位上的人的重量在汽車座位和汽車底盤之間設(shè)置測力裝置。測力裝置的外殼可以整體地，由彈性金屬制成，它具有剛性的外殼部分(220)和(222)和彈性構(gòu)件(232，234)，后者使剛性的外殼部分(220，222)(圖4和第8欄，第18至22行)連接。在兩個剛性外殼部分(220，222)之間設(shè)有一個偏移傳感器，例如感應(yīng)式偏移傳感器(190，192，194，196，198)(圖3)，它可以確定剛性外殼部分(220，222)的偏移并轉(zhuǎn)變成測量信號，該信號說明了作用于測力裝置上的力。
德國專利DE10145370 A1公開了一種類似的測力裝置，此裝置由整體的金屬外殼組成(圖4b和第6欄，段落)，當(dāng)然采用不同的傳感器原理。
已知的測力裝置為了能夠使它們有利地使用在汽車中，一方面必須做得很小，以便適應(yīng)于在汽車座位和汽車底盤之間有限的結(jié)構(gòu)空間，另一方面必須在汽車的整個使用壽命期間內(nèi)形狀特別穩(wěn)定，通常至少15年，以便盡可能避免隨著時間的推移偏移傳感器的系統(tǒng)的測量誤差。這兩個對于已知測力裝置的要求然而是有矛盾的并且似乎不可相互統(tǒng)一的對于一種持久的形狀穩(wěn)定的外殼來說，它承受著在汽車運行時很大的達(dá)1.2t的重量負(fù)載，這是一種很結(jié)實的而且大的用于測力裝置的外殼。小的結(jié)構(gòu)空間則要求一種小型的外殼。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種測力裝置，它具有持久形狀穩(wěn)定的，盡可能無滯后的外殼，這個外殼同時很小并且可以方便地制成。
此任務(wù)通過按權(quán)利要求1所述的測力裝置來解決。
有利的實施形式在從屬權(quán)利要求中作了說明，其中從屬權(quán)利要求的特征與主權(quán)利要求的特征的各種任意的合理組合都應(yīng)給予保護(hù)。
按照本發(fā)明的測力裝置包括有一個整體的金屬外殼。外殼包括有一個上部剛性外殼部分和一個下部剛性外殼部分，它們通過U-形彈簧構(gòu)件相互連接起來并在一個力的作用下可以沿著一個運動軸線彈動地相互對著運動。彈簧構(gòu)件相對于一個平行于運動軸線的剖面相互對稱地布置。在上部的和下部的剛性外殼部分之間設(shè)有一個偏移傳感器用于檢測兩個剛性外殼部分相互之間的相對運動。按照本發(fā)明此外殼用金屬注射成型(MIM)工藝制成。
MIM工藝技術(shù)的應(yīng)用以前只是由其它技術(shù)領(lǐng)域中公開，這里例如可以參見Hans Schweiger公司的公開發(fā)表物，它曾經(jīng)可以于2004年3月3日在網(wǎng)頁http://www.formapulvis.com/index.htm上看到，在其中敘述了用于各種不同應(yīng)用場合的MIM制造過程。
對于MIM技術(shù)，也稱之為粉末冶金壓住，使細(xì)的金屬粉末與初生粘結(jié)劑混和并生顆粒狀，因而產(chǎn)生一種所謂的原料。使原料在一個壓鑄機(jī)里熔化并在一個模具里壓鑄成成形件。在冷卻后將這構(gòu)件作為所謂毛坯件取出。接著在爐子里將粘結(jié)劑從毛坯件中除去。沒有粘結(jié)劑的構(gòu)件現(xiàn)在稱為半成品并接著在高溫爐里進(jìn)行燒結(jié)。
MIM技術(shù)將塑料壓注的成型自由度與粉末冶金相結(jié)合起來。MIM方法因此就可以大量地經(jīng)濟(jì)有利地制造具有復(fù)雜幾何形狀和高精密度要求的高度集成的金屬構(gòu)件。
因此用MIM方法可以制造具有很精確厚度的外殼壁并因此在按照本發(fā)明的一種測力裝置的金屬外殼里可以實現(xiàn)很精確計算出的形狀和厚度的變化。因此可以制造一種很小的有彈性的外殼，但在所要求的最大名義負(fù)載例如150kg加到測力裝置上時外殼上的所有點都不大于最大內(nèi)應(yīng)力350N/mm2，并且同時剛性外殼部分相互的偏移達(dá)到至少1μm/每公斤加載的重量。
此外由于按照本發(fā)明的外殼為整體的，避免在外殼的各個不同的組成部分之間采用以前那些費事的連接工藝，這樣，由于減少了連接邊的數(shù)量，在按照發(fā)明的測力裝置中的滯后現(xiàn)象就可以大大減少。
按照本發(fā)明的裝置的有利實施形式在以下對附圖的描述中加以說明。所示為

圖1按照本發(fā)明的測力裝置的第一個實施例的橫斷面圖；圖2按圖1所示測量裝置的立體圖；圖3按圖1所示測力裝置的俯視圖；圖4按圖1所示測力裝置的沿A-A剖面的橫斷面剖視圖；圖5圖4的一個局部放大圖；圖6按照本發(fā)明的測力裝置的第二個實施例的沿著如同圖1中A-A剖面的一個橫斷面圖；圖7圖6的一個局部放大圖。
相同結(jié)構(gòu)或功能的元件在圖中用相同的附圖標(biāo)記來表示。
圖1表示了按照本發(fā)明的測力裝置1的一種有利的實施形式，它由一個整體的外殼2組成，該外殼用金屬注射成型(MIM)工藝制成。外殼具有一個上外殼部分25和一個下外殼部分26，它們與將這兩個外殼部分25，26連接起來的U-形彈性構(gòu)件21和22相比設(shè)計成剛性的，因此這兩個剛性外殼部分25和26雖然可以在重力的作用下相互移近或者移動離開，但是本身從理論上說并不變形。在這兩個剛性外殼部分25和26之間設(shè)有一個偏移傳感器6，它可以檢測兩個外殼部分25，26相互之間的相對運動并轉(zhuǎn)變成電信號，該信號通過一種未示出的電纜連接經(jīng)一個插頭5傳輸至一個分析處理電子裝置，或者在插頭5之內(nèi)的一個分析處理電子裝置里進(jìn)行繼續(xù)處理。這種信號被輸給一個同樣也未示出的乘客保護(hù)裝置并在那里作為有關(guān)作用于測力裝置1上的重量的信息提供，由于這種信息使乘客安全制動系統(tǒng)在一定條件下相匹配地動作。
開頭所述的希望的在外殼里小的機(jī)械應(yīng)力的意義上，即使在一個通過傳力裝置3從一個汽車座位加到上部剛性外殼部分25上并因此加到測力裝置1上的力的作用下，兩上彈性構(gòu)件22和21的支腿構(gòu)成一個銳角α。
另外在測力裝置1的整個外殼2中盡可能均勻的應(yīng)力分布的意義上，每個彈性構(gòu)件從上部剛性外殼部分25出發(fā)連續(xù)地逐漸變小，一直到至U-回環(huán)的彎曲開始時達(dá)到最小壁厚d。從這個點起壁厚又在U-回環(huán)的頂點附近加大，在回環(huán)轉(zhuǎn)過后又變小并保持不變直至過渡至下部剛性外殼部分26。因為剖面AA為彈性元件的一個對稱平面，因此壁厚d沿著彈性元件21的變化與彈性元件22的變化相同。
此外所示外殼1作為兩個集成組成部分在每個所示的彈性回環(huán)21和22后面各有一個緊固連接板4，借助于此連接板使測力裝置1通過兩個螺釘7在裝入狀態(tài)下剛性地與汽車底盤相連接。在螺釘?shù)奈恢蒙弦部梢允褂闷渌木o固件，例如鉚釘或類似裝置。
圖2表示了圖1所示測力裝置的立體圖?？梢砸姷皆诟接新葆?的兩個緊固件4后面又設(shè)有另外一對U-形的彈性構(gòu)件24和25，其關(guān)于兩個剛性外殼部分25和26對稱布置。借助圖可以特別明顯地見到如何能夠借助于對外殼2的一種很小型的設(shè)計方案用MIM工藝使四個所示的彈性回環(huán)21，22，23，24制造得窄，以至于測力裝置1的緊固點設(shè)于被整個外殼2連同彈性構(gòu)件21，22，23，24一起占據(jù)的底面內(nèi)了。此底面在圖3的俯視圖中又表示出。
圖4表示沿著圖1的剖面A-A的通過所示測力裝置1外殼2的一個橫斷面圖。按此斷面圖可以說明附加的過載保護(hù)構(gòu)件8，9的作用原理，這些構(gòu)件已經(jīng)在圖2和外殼2的俯視圖3中作了表示。兩個過載構(gòu)件8，9與上部剛性外殼部件25牢固連接，例如借助于螺紋連接。
在向著下部剛性外殼部分26的方向上每個過載保護(hù)構(gòu)件8和9的直徑成臺階狀增大；這兩個過載構(gòu)件8，9分別與下部剛性外殼部分26以一個大致相等的窄的氣隙間隔開。
為了說明兩個過載構(gòu)件8，9的幾何形狀在圖5中放大表示了一個測力裝置1的在圖4中通過一個用黑的邊界所標(biāo)明的部位。
如果有一個力通過傳力裝置3在下部剛性外殼部分26的方向上作用的話，兩個過載構(gòu)件8和9從外殼2里退出來。當(dāng)繼續(xù)提高力的作用時只有當(dāng)兩個過載構(gòu)件8和9由外殼2里露出來，從而它們與汽車底盤成形狀配合連接時，兩個剛性外殼部分25和26在相互對著的方向上的繼續(xù)偏移才會被阻止。
當(dāng)在相反方向上作用力時兩個剛性外殼部分25和26相互發(fā)生偏移，一直到下剛性外殼部分26和每個過載構(gòu)件8，9中的臺階之間的空隙關(guān)閉上。
圖6表示了按照發(fā)明的測力裝置1的另一種有利實施形式的類似于圖1的橫斷面圖。與圖1不同的是上傳力裝置3不是作成有外螺紋的螺釘；而是這上部剛性外殼部分25具有一個內(nèi)螺紋，在內(nèi)螺紋里擰入一個螺釘，該螺釘在上部剛性外殼部分25之上還通過由汽車座位10或由一個剛性地與汽車座位相連接的部件構(gòu)成的空隙導(dǎo)引。按此方式使測力裝置1剛性地與汽車座位10相連。
與圖1所示另外的不同是用兩個緊固螺釘7中的一個的局部剖視。剖視圖中所示的螺釘通過橫斷面圖可見似乎位于彈性回環(huán)21前面，但事實上它位于這回環(huán)21后面，類似于此另一個所示的緊固螺釘7在彈性回環(huán)22后面。
為了更容易理解結(jié)構(gòu)和以下對由這種結(jié)構(gòu)特點得出的優(yōu)越性的說明，在圖7中再次放大表示了經(jīng)過螺釘7的剖視圖。
所示的是一個裝入狀態(tài)時的測力裝置1，也就是說此處兩個螺釘7從上部剛性外殼部分25的方向穿過由下部剛性外殼部分26構(gòu)成的空隙并用其螺紋在測力裝置1的背向汽車座位那一側(cè)與汽車底盤固定住。在所示的實施例中有螺釘7的局部的與對應(yīng)的緊固連接板4的形狀配合連接的接觸面，緊固連接板是下部剛性外殼部分26的組成部分。例如也可以用一個或多個機(jī)械止擋點來代替一種形狀配合連接的接觸面，以便可以實現(xiàn)測力裝置的剛性固定1。
上部剛性外殼部分25在測力裝置1的裝入狀態(tài)時既不在那兒接觸一個又不接觸另一個所示的緊固件7，而是在力的作用下可以向下部剛性外殼部分26運動。若一個在汽車底盤方向上的壓力或者一個與之反向的(沿著運動方向軸線60)拉力作用于測量裝置1上的話，那么因此兩個外殼部分25和26就從其靜止位置上相對著運動或者相互離開運動。
在按圖6所示的本發(fā)明的有利實施形式中上部剛性外殼部分25的一個局部25’反卡住螺釘7的螺釘頭，因此局部25’就布置在螺釘7的頭部和下部剛性外殼部分26之間。在運動方向60上因此一方面形成一個在螺釘7的頭部和反卡的局部25’之間的間隙a；另一方面形成另外一個在反卡的局部25’和下部剛性外殼部分26之間的間隙b；第三形成另一個間隙(未示出)，其垂直于運動方向軸線60在螺釘和局部25’之間。
通過局部25’的這種布置可以在運動方向軸線60的方向上對測力裝置1一方面加上力，直至間隙b通過上部剛性外殼部分25的偏移而關(guān)閉為止。因此在這個偏移方向上形成一個機(jī)械的止擋，它阻止了測力裝置1的機(jī)械上過度伸展。另一方面在測力裝置反向伸長時通過局部25’的一個機(jī)械止擋阻止了在下部剛性外殼部分26上作用機(jī)械過負(fù)載，其中使間隙a關(guān)閉。這里所示的止擋面同樣也可以減小為只是一個止擋點，如果這看來適宜的話。
反卡的局部25’相對于螺釘7的布局只是示范地按照在圖6和7的局部剖視圖所示的螺釘7加以說明。在圖6所示的實例中設(shè)有一種與此類似的部件，包括上部剛性外殼部分25的另一個局部和第二個螺釘7，關(guān)于運動方向軸線60對稱。一種這樣的對稱布局是優(yōu)選的，因為壓力或者伸長力也都對稱作用于測力裝置1上。因此原則上可以優(yōu)選對稱的布局，當(dāng)然也可以選擇不對稱布置，后者在功能上具有如同對應(yīng)于圖6的過載保護(hù)那樣相同的作用。
權(quán)利要求
1.測力裝置(1)，-具有金屬的整體外殼，這個外殼包括一個上部剛性外殼部分(25)和一個下部剛性外殼部分(26)，這兩部分通過U-形彈性構(gòu)件(21，22，23，24)相互連接，并在力的作用下可以沿著運動軸線(60)彈動地相互對著運動，其中彈性構(gòu)件(21，22，23，24)相對于一個平行于運動軸線(60)的剖面(AA)相互對稱地布置，并且-具有在上部和下部剛性外殼部分(25，26)之間的偏移傳感器(6)用于檢測它們相互之間的相對運動，其特征在于，外殼(2)用金屬注射成型(MIM)工藝制成。
2.按權(quán)利要求1所述的測力裝置(1)，其特征在于，彈性構(gòu)件(21，22，23，24)的兩個支腿分別夾一個銳角(α)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的測力裝置(1)，其特征在于，彈性構(gòu)件(21，22，23，24)的壁厚(d)從上部剛性外殼部分(25)出發(fā)首先變小并接著向著彈性回環(huán)(21，22，23，24)的頂點又增大。
4.按上述權(quán)利要求之一所述的測力裝置(1)，其特征在于，下部剛性外殼部分(26)至少有一個緊固連接板(4)，用它可以借助于適合的緊固件(7)，優(yōu)選為螺釘(7)，將測力裝置(1)剛性地與汽車底盤(10)連接起來。
5.按上述權(quán)利要求之一所述的測力裝置，其特征在于，外殼(2)具有至少四個U-形的彈性構(gòu)件(21，22，23，24)，其中分別有兩個彈性構(gòu)件(24，21，23，22)在同一個方向上從剖面(AA)起指向外面。
6.按權(quán)利要求5所述的測力裝置(1)，其特征在于，緊固連接板(4)布置在兩個彈性構(gòu)件(21，24，22，23)之間。
7.按權(quán)利要求4至6中之一所述的測力裝置(1)，其特征在于，在下部剛性外殼部分(26)與汽車底盤剛性連接時上部剛性外殼部分(25)的局部(25’)反卡緊固件(7)，從而作用一個足夠大的拉力于上部傳力裝置(3)上時限制住了兩個外殼部分(25，26)相互之間的偏移。
全文摘要
按照本發(fā)明的測力裝置(1)包括有一個由金屬制成的整體外殼(2)。外殼(2)包括有一個上部剛性外殼部分(25)和一個下部剛性外殼部分(26)，它們通過U－形的彈簧構(gòu)件(21，22，23，24)相互連接并且在作用一個力時可以沿著一個運動軸線(60)彈動地相對著運動。彈簧構(gòu)件(21，22，23，24)相對于平行于運動軸線(60)的剖面A－A相互對稱布置。在上部的和下部剛性外殼部分(25，26)之間設(shè)有一個偏移傳感器(6)用于檢測兩個剛性外殼部分(25，26)相互之間的相對運動。按照本發(fā)明這個外殼(2)用金屬注射成型(MIM)工藝制成。
文檔編號B60R21/00GK1989397SQ200580024973
公開日2007年6月27日 申請日期2005年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者F·斯塔德勒 申請人:西門子公司