專利名稱：連接件的制作方法
背景技術：
本發明涉及一種按獨立權利要求前序部分所述的連接件。
DE 101 11 020 A1公開了這樣一種類型的連接件，其中采用了在磁體系統和磁傳感機構之間的相對運動進行力測量。其中，磁體系統優選是一種永久磁體，一種霍爾傳感器元件用作磁傳感機構，該霍爾傳感器元件相對永久磁體可對稱或者中心設置。
發明內容
與之相比具有獨立權利要求特征的根據本發明的連接件具有如下優點，即現在磁體系統相對于磁傳感機構是如此設置的，即垂直于磁體系統和磁傳感機構之間的相對運動的磁場的一個分量線性化。這改進了磁場的測量、并且因此改進了力的測量。這樣在最小結構空間中達到磁場的最佳化對稱和強度。特別是通過此措施提高了每次相對運動的磁升程。因此引起與地點有關的更強烈的磁場變化。其結果是在機械偏移減小時在測量范圍上在磁場傳感機構中取得一個線性的放大的輸出信號。這例如改進了對例如橫向力和力矩的干擾影響的不敏感性。
一種擴大了的磁升程以及在一種優選的空間方向的高的磁場變化使得可以進一步減小連接件，并因此改進其持續負荷強度。
重要的是磁體系統和磁場傳感機構之間的相對運動。在這種情況下，磁體系統或者磁場傳感器是否位置固定，或者磁體系統或者磁場傳感器是否運動、或者這兩者、也就是磁體系統和磁場傳感器運動都不重要。總之在此是測量磁體的磁場。通過遠場的變化或者設計也使得近場的形狀和強度或者擴展得到最佳化，并且因此改進了傳感器信號。通過磁體的尺寸、幾何形狀和彼此間的位置調節遠場，或者使之最佳化。
磁體位置或者傳感器位置按照實施方式可以互換，并且沿橫梁設置。其目的是在橫向力和力矩影響最小的情況下在磁體和傳感器之間得到最大相對升程。
通過在從屬權利要求中所列措施和改進方案可以有利地改進在獨立權利要求中所述的連接件。
特別有利的是，至少一個極性過渡部分、也就是磁體系統的一個磁體的北極和南極之間的區域在磁場傳感機構的對面具有一個凹槽。這個凹槽例如可以是極性過渡部分上的一個缺口、間隙、縫或者另一種凹槽。這個凹槽在尺寸方面與相應的磁體的幾何尺寸相比要小。如此產生的磁場在凹槽邊緣周圍提高了場強，或者通過凹槽的形狀產生了一個對稱的磁場。通過這一措施達到垂直于偏移方向的磁場分量具有一種改進的直線性。
另外有利的是，在磁體系統上、優選地在一個單磁體系統上設置至少兩個極靴，它們產生一個更強的磁場，因為現在那個背向磁傳感機構的磁場通過這些極靴也被偏轉到極靴之間的測量地點。其中極靴的形狀還確定了測量地點的磁場的對稱性和形狀。該測量地點位于極靴之間。這樣垂直于偏移方向的磁場分量也具有改進的直線性。
此外，如此地形成磁體系統的表面也是有利的，即該表面向磁傳感機構延伸。這樣磁場達到最佳形狀。通過磁體表面的相應的構造使得在測量地點的磁場在形狀和強度上對于測量信號最佳化，并且提高了對橫向力和力矩的不敏感性。
此外有利的是，磁體系統具有彼此對置的磁體，其中，相同的磁極對置，也就是南極面對南極，北極面對北極。通過這樣一種多磁體系統，磁場形狀和強度例如可通過磁體彼此間的距離和位置進行調節。可在磁體之間和側面旁邊測量與位置有關的磁場變化。通過選擇傳感器位置可在最大磁場梯度的區域內以及在一個最小干擾的地點進行測量。然而不相同的磁極也可對置。這樣就可以調節出一種有針對性的磁場梯度，例如為了獲得一種具有更高敏感性的優選方向。
最后有利的還在于，一個磁體的一個極性過渡部分和另一磁體的一個極對置。通過這一措施產生一個規定的非對稱的磁場，該磁場實現了一種多分區的測量區域。這樣，可在一個所希望的測量范圍內取得提高的分辨率，并且在這個所希望的測量范圍之外取得減小的分辨率。此外可以調節出測量范圍的一個優選方向。作為替代方案也可以通過將磁體設置為南極-北極-南極-其中一個北極與南極對置或者相反-形成這樣一種具有對稱磁場的多磁體系統。通過所參加的磁極的尺寸和它們彼此間的距離可以調節磁場的形狀和強度。
附圖示出了本發明的實施例，下面對這些實施例進行更詳細地說明。
這些附圖是圖1一種單磁體系統的不同布局，圖2具有特別形狀表面的單磁體系統，圖3多磁體系統的實施例，其中，相同的極對置，圖4連接件，圖5另一多磁體系統，圖6另一些多磁體系統。
具體實施例方式
越來越多地將測力傳感器用于描述汽車座椅上的物體的特征。一種代替銷釘或者螺栓用于固定汽車座椅的、并且同時測量施加到該座椅上的力的連接件與用于致動乘客保護裝置的控制器相連接，以便在座椅無人乘坐時阻止例如安全氣囊的觸發。通過在一個汽車座椅上使用多個連接件也可更加準確地描述位于該汽車座椅上的物體的特征，確切地說是通過載荷的分布來進行。事實證明對于連接件有利的是，將一個磁體系統和一個磁場傳感器、優選地為一個霍爾傳感器之間的相對運動用于測量連接件中的力。
因此根據本發明建議，將在磁體系統和磁場傳感器之間的連接件中的這種布置如此地最佳化，使垂直于相對運動的磁場的一個分量線性化。這實現了測量結果的簡單處理。
圖4表示在一個連接件中磁場傳感機構和磁場系統的布置情況和力的測量。連接件41固定地裝在一個安裝在汽車底盤上的支架40上。連接件41在另一端和在此通過支柱43表示的座椅連接。因此，連接件41通過支柱43得到施加到座椅上的重力42。該重力42通過套筒44傳遞到連接件41的本體上，以便然后通過支架40將其引出。這個力導致在橫梁45和支承在連接件41的殼體中的霍爾傳感器46之間的位移。從這個位移可以確定壓在座椅上的重量。在此作為過載保護設置了氣隙47。
座椅力傳感器由一個內部的彎曲部件和一個外部的套筒組成，該套筒在一端為緊密固定焊接。也就是和支架40焊接。傳感器的主動部件是這種裝配。在傳感器的內部由霍爾傳感器檢測通過力作用引起的位移。應將霍爾傳感器46的信號輸送到一個安置在螺栓周圍的殼體上，在這里在一塊印刷電路板上進行信號處理。然后將已處理的信號輸送給一個插頭接口。在該插頭接口上通過汽車中的配對插頭和電纜束將該信號輸送給用于致動乘員保護裝置的控制器。因為力轉換成線性位移，并且霍爾傳感器46將這種位移轉換為一種信號，所以應避免通過外部力的影響所引起的霍爾傳感器46或者它的支承裝置的任何運動或者位移，因為這將導致錯誤的解釋或者錯誤的測量。
圖1表示根據本發明設計的單磁體系統的實施方案a、b、c。圖1a表示的磁體11在磁場傳感機構的對面有一個凹槽10，其中，磁場傳感機構沿橫向方向發生偏移，如在此所示。磁體11產生一個朝向霍爾磁場傳感機構的磁場13和一個背向磁場傳感機構的磁場12。凹槽在尺寸方面比磁體11的幾何尺寸要小。如此產生的磁場在凹槽邊緣的周圍有更高的場強。圖1b表示一種方案，其中設置一個朝尖端延伸的缺口作為凹槽。磁體15又具有一個朝向霍爾磁場傳感機構的磁場17和一個背向的磁場14。其中，缺口16產生一個對稱的磁場。圖1c描述一種替代方案。在此磁體101由極靴18和19包圍。極靴的作用是對霍爾磁場傳感機構產生更強的磁場。這是由于下述原因造成的，即由極靴引起的返回磁場被偏轉到極靴之間的測量點。其中，極靴的形狀還確定了位于極靴之間的測量點處的磁場的對稱性和形狀。所有這三個實施例A、B、C導致一個垂直于偏移方向的得到改進的磁場直線性。
圖2表示四種實施例。磁體的形狀是如此設計的，即磁體的表面向霍爾磁場傳感機構延伸。在圖2a中磁體的南極200尖狀地向霍爾磁場傳感機構延伸。這樣磁場202或203相應地最佳化。圖2b表示一種替代方案。現在是南極204朝霍爾磁場傳感機構方向整圓。通過這一措施使磁場201、205也相應地最佳化。圖2c表示另一替代方案。現在北極和南極以它們的極性過渡部分朝向霍爾磁場傳感機構。在此朝向它的一面也被整圓，在此示出了輪廓207。這樣磁場209相應地最佳化。在此后面的磁場206不起作用。實施例2d也是這種情況，在該情況中后面的磁場208不是關鍵的，但是它的形狀相對于磁體210的極性過渡部分也是對稱的。在此磁極在極性過渡部分尖狀地朝霍爾磁場傳感機構延伸，因此磁場211相應地最佳化。通過極表面的半徑或者角度使得磁場幾何形狀以及強度如此地最佳化，即達到相應更高的增益、也就是放大。通過在測量方向上對磁場的最佳化得到更大的有效信號。這降低非測量方向上的信號的影響。因此也提高了測量信號對橫向力和力矩的不敏感性。
圖3表示多磁體系統的三個實施例，其中，霍爾磁場傳感機構位于兩個磁體之間的區域中。圖3a表示一種雙磁體系統，在該系統中兩個磁體300和301的極分別對置，也就是相同的極對置。這樣相應地形成了兩個極300、301的磁場，這通過磁力線303、304、305和306表示。在此，霍爾磁場傳感機構沿測量方向、也就是橫向運動，如箭頭302所示。此外，霍爾磁場傳感機構不是設置在磁場的外部中心。這樣，可在最大磁場梯度范圍內以及最小干擾影響的地點處進行測量。為此圖3b示出一種方案。現在霍爾磁場傳感機構不是直接位于兩個磁體300和301之間，而是稍微在其外部。通過這樣一種多磁體系統例如可通過彼此間的距離和位置對磁場形狀和磁場強度進行調節。與地點有關的磁場的變化如圖3a和圖3c所示可在磁體之間和磁體的側面旁邊進行測量。圖3c表示一種方案。在此兩個磁體307和308其南極彼此面對地設置。其北極分別位于其后方。然后在此通過磁力線309、310、311和312相應形成磁場。在此測量方向表示為沿著垂直方向313。在此霍爾磁場傳感機構也稍微偏離磁場中心。偏離中心的意思是測量地點位于磁體之間的幾何中心之外。當磁體為相同尺寸/相同強度時，在精確的幾何中心存在一種磁場降低(為零或者最小磁場)。這不適合用作測量地點。然而稍微在中心之外則磁場梯度最大，因此是優選的測量地點，因為小的機械偏移(霍爾-磁體系統相對運動)產生大的信號變化。
圖5表示一種雙磁體系統，其中，這兩個磁體50和51以它們的各不相同的極對置。這樣形成磁場52和53。其中，霍爾磁場傳感機構位于磁體50和51之間的范圍之外，并且沿箭頭54所示垂直方向運動。這是在磁極之間具有一個間隙的圖1a(b)的一種極端變型方案。因為使用的是兩個分開的磁體，所以將它在此重述一次。
圖6a表示一種具有一個磁體60的多磁體系統。磁體61設置在磁體60的極性過渡部分的對面。在此又是水平偏移的霍爾磁場傳感機構設置在這兩個磁體60和61之間。如此產生的磁場用磁力線62、63、66和65表示。通過這種布局產生一個規定的非對稱磁場63，這種磁場允許分成多部分的測量范圍。這樣可特別提高在所希望的測量范圍內的分辨率，并且減小在所希望的測量范圍之外的分辨率。此外，還可調節測量范圍的優選方向。在N-S 60過渡區域、或者相反地具有一個非常大的磁場梯度。霍爾傳感器距N-極越近，則磁場越均勻，也就是霍爾傳感器顯示最大的靈敏性。這樣人們就得到一個具有更高靈敏度的優選方向，例如沿測量方向。
圖6b表示一種具有一個對稱磁場68的替代方案，因為現在上磁體69由三個極組成，確切地說是由中間的一個南極和分別在外側的兩個北極組成。下磁體61用它的南極與磁體69的南極面對地設置。然而，下磁體61的南極比磁體69的上南極略大一些。在這兩個磁體69和61之間如此產生的磁場68用磁力線表示。可通過所參加的磁極的大小和寬度以及它們彼此間的距離來調節磁場的形狀和強度。
設置具有一個磁場傳感機構或者一個磁傳感器-磁裝置的單磁體系統或者多磁體系統，這些系統地分開調節或者校準。在此情況下，磁體-傳感器的距離通過分開的安裝調節到最佳距離，并且予以固定。然后使校準的系統側面地引導穿過套筒和彎曲部件并且予以固定。這樣，磁體與套筒固定連接，并且傳感器與彎曲部件固定連接。也可以相反地將磁體布置在彎曲部件中，而將傳感器布置在套筒中。如此分開地校準磁體-傳感器-磁體系統的好處在于，既可以彼此調節磁體的極性過渡部分并準確地調節磁場，也可以最佳地對磁場中的傳感器元件進行定向。
權利要求
1.連接件，其如此進行布置，即該連接件(41)檢測一個磁體系統(45)和一個磁傳感機構(46)之間的相對運動以進行力測量，其特征在于，該磁體系統(45)相對于磁傳感機構(46，Hall)是如此設置的，即將垂直于相對運動的磁場的一個分量進行線性化。
2.按照權利要求1所述的連接件，其特征在于，在所述磁體系統(45)的至少一個極性過渡部分上在磁場傳感機構(Hall)的對面設置一個凹槽(10、16)。
3.按照權利要求1或2所述的連接件，其特征在于，在所述磁體系統上設置至少兩個極靴(18、19)。
4.按照前述權利要求中任一項所述的連接件，其特征在于，所述磁體系統的表面是如此形成的，即該表面向磁傳感機構(Hall)延伸。
5.按照前述權利要求中任一項所述的連接件，其特征在于，所述磁體系統具有彼此對置的第一和第二磁體(300、301)，其中，相同的磁極對置。
6.按照權利要求1至4中任一項所述的連接件，其特征在于，所述磁體系統具有彼此對置的第三和第四磁體(50、51)，其中，不相同的磁極對置。
7.按照前述權利要求中任一項所述的連接件，其特征在于，一個第六磁體(61)的一個極與一個第五磁體(60)的一個極性過渡部分對置。
全文摘要
本發明提出一種用于檢測磁體系統(45)和磁傳感機構(46)之間相對運動以進行力的測量的連接件。磁體系統(45)相對于磁傳感機構(46)是如此設置的，即將垂直于相對運動的磁場的一個分量線性化。
文檔編號B60N2/00GK1930459SQ200580007783
公開日2007年3月14日 申請日期2005年1月10日 優先權日2004年3月10日
發明者M·蒙茨, H·格魯策克, J·維爾曼, C·霍伊塞曼, K·卡斯滕, U·施勒, K·迪舍爾 申請人:羅伯特·博世有限公司