DE8909177U1 - Accelerometer - Google Patents

Description

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R. 22806 20.7.1989 Sf/EcR. 22806 20.7.1989 Sf/Ec

ROBERT: BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10ROBERT: BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10

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Die Erfindung geht aus von einem Beschleunigungssensor nach der Gattung des dauptanspruchs. Bei einem derartigen bekannten Sensor ist als seismische tasse an der Blattfeder ein Permanentmagnet befestigt, der gleichzeitig zur Erzeugung eines Meßsignals mit einem ^ \Melement in Wirkverbindung steht. Die Polarität des Permanentmagneten ist dabei senkrecht zur Oberfläche der Blattfeder bzw. parallel zum Ballelement ausgerichtet. Dadurch erhält man eine relativ große wirksame Magnetfeldbreite. Insbesondere bei kleineren Auslenkungen der Blattfeder können dadurch nur relativ geringe Hallspannungen erzeugt werden. Ferner muß der Permanentmagnet mit Hilfe einer teuren Klebeverbindung auf der Blattfeder befestigt werden.The invention is based on an acceleration sensor according to the type of the main claim. In such a known sensor, a permanent magnet is attached to the leaf spring as a seismic cup, which is simultaneously in operative connection with a ^ \Melement to generate a measurement signal. The polarity of the permanent magnet is aligned perpendicular to the surface of the leaf spring or parallel to the ball element. This results in a relatively large effective magnetic field width. In particular, with smaller deflections of the leaf spring, only relatively low Hall voltages can be generated. Furthermore, the permanent magnet must be attached to the leaf spring using an expensive adhesive connection.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Beschleunigungssensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß man ein schmales wirksames Magnetfeld erhält/ in dem die Magnetfeldlinien konzentriert verlaufen. Das magnetische Streufeld ist relativ klein. Bereits bei kleinem Hub, d.h. Auslenkung der Blattfeder erzeugt dieses Magnetfeld ein relativ großes Hallspanaungssignal. Dadurch kann die Blattfeder eine höhere Festigkeit aufweisen, so daßThe acceleration sensor according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a narrow effective magnetic field is obtained in which the magnetic field lines are concentrated. The magnetic stray field is relatively small. Even with a small stroke, i.e. deflection of the leaf spring, this magnetic field generates a relatively large Hall voltage signal. This allows the leaf spring to have a higher strength, so that

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deren Bruchgefahr reduziert wird. Bei einem unbeabsichtigten Fall des Beschleunigungssensors bei der Produktion aus geringer Höhe wird eine bessere Fallsichsrhsit erreictt. Es kann aber auch die Bruchgefahr bei. einer Dauerbelastung der Feder verbessert werden. Da die blattfeder zwischen den beiden Magneten angeordnet ist und sich diese gegenseitig anziehen, werden die Klebestellen Magnet-Blattfeder stark entlastet. Es kann dadurch ein einfacher preisgünstiger Kleber verwendet werden.the risk of breakage is reduced. If the acceleration sensor accidentally falls from a low height during production, a better fall safety is achieved. However, the risk of breakage can also be reduced if the spring is subjected to constant load. Since the leaf spring is arranged between the two magnets and these attract each other, the adhesive points between the magnet and the leaf spring are greatly relieved. This means that a simple, inexpensive adhesive can be used.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Beschleunigungssensors möglich.By means of the measures listed in the subclaims, advantageous further developments of the acceleration sensor specified in claim 1 are possible.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Beschleunigungsrsnsor und die Figur 2 eine Einzelheit.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Figure 1 shows a longitudinal section through an acceleration sensor and Figure 2 shows a detail.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Iu der Figur 1 ist mit 10 das Gehäuse eines Beschleunigungssensors 11 bezeichnet/ in dessen Inneren eine Grundplatte 12 mit einer darauf i* Dickschicht- oder Dünnschichttechnik aufgebrachten Auswerteelektronik 13 für den Beschleunigungssensor 11 angeordnet ist. Von der Grundplatte 12 erstreckt sich unter einem rächten Winkel ein Steg 14 nach oben, an dem insbesondere durch Punktschweißen eine Blattfeder 15 befestigt ist. Die Blattfeder 15 ist hochkant parallel zur Grundplatte 12 angeordnet und weist eine etwa parallel zur Grundplatte 12 verlaufende Unterkante und eine schräg nach unten verlaufende Oberkante auf, so daß sieh am freien Ende der Blattfeder 15 ein Portsatz 16 befindet. Es ist aber auch jede andere Forn·In Figure 1, the housing of an acceleration sensor 11 is designated by 10, in the interior of which a base plate 12 with evaluation electronics 13 for the acceleration sensor 11 applied thereto using thick-film or thin-film technology is arranged. A web 14 extends upwards from the base plate 12 at a right angle, to which a leaf spring 15 is attached, in particular by spot welding. The leaf spring 15 is arranged upright parallel to the base plate 12 and has a lower edge running approximately parallel to the base plate 12 and an upper edge running obliquely downwards, so that a port set 16 is located at the free end of the leaf spring 15. However, any other form is also possible.

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der Blattfeder denkbar. Bei der hier dargestellten Form der Blattfeder 15 wird ein Verdrehen der Blattfeder 15 um ihre Längsachse verhindert. of the leaf spring is conceivable. With the shape of the leaf spring 15 shown here, twisting of the leaf spring 15 about its longitudinal axis is prevented.

Auf den beiden Breitseiten des Fortsatzes 16 ist je ein Permanentmagnet 1*.- 19 mit Hilfe einer Klebeverbinduna befestigt. Die maqnetische Polarität der beiden Permanentmagneten 18, 19 ist entgegengerichtet und parallel zur Oberfläche der Blattfeder 15. Den Permanentmagneten 18, 19 gegenüber ist auf der Grundplatte 12 ein Hallsensor 20 befestigt.A permanent magnet 18-19 is attached to each of the two broad sides of the extension 16 using an adhesive connection. The magnetic polarity of the two permanent magnets 18, 19 is opposite and parallel to the surface of the leaf spring 15. A Hall sensor 20 is attached to the base plate 12 opposite the permanent magnets 18, 19.

Ferner ist am freien Ende der Blattfeder 15 eine Wirbelstrennscheibe 22 angeordnet, die etwa rechteckförmig ausgebildet ist und sich waagerecht liegend quer zur Blattfeder 15 erstreckt. Die Wirbelstromscheibe 22 taucht in ein käfigförmiges Flußleitstück 23 ein, das vorzugsweise aus weich magnetischem Werkstoff besteht. In dem Flußleitstück 23 sind im Abstand zueinander zwei quaderförmige Bremsmagnete 24 angeordnet, die sich zur Wirbelstromscheibe 22 erstrecken, diese aber nicht berühren. Die Breite des Flußleitstücks 23 ist einiges größer als die Breite der Wirbelstromscheibe 22, so daß diese ohne Schwierigkeit im Flußleitstück 23 hin- und herschwingen kann. Es ist aber auch möglich, die Permanentmagnete 18, 19 so anzuordnen, daß sie gleichzeitig auch als Bremsmagnete dienen können.Furthermore, an eddy current separating disk 22 is arranged at the free end of the leaf spring 15, which is approximately rectangular and extends horizontally across the leaf spring 15. The eddy current disk 22 is immersed in a cage-shaped flux guide piece 23, which is preferably made of soft magnetic material. In the flux guide piece 23, two cuboid-shaped brake magnets 24 are arranged at a distance from one another, which extend to the eddy current disk 22, but do not touch it. The width of the flux guide piece 23 is somewhat larger than the width of the eddy current disk 22, so that the latter can swing back and forth in the flux guide piece 23 without difficulty. However, it is also possible to arrange the permanent magnets 18, 19 in such a way that they can also serve as brake magnets at the same time.

In der Figur 2 sind die zwischen den Polen der beiden Permanentmagnete 18, 19 verlaufenden Magnetfeldlinien 27 eingezeichnet. Bekanntlich verlaufen die Magnetfeldlinien 27 vom Nordpol zum Südpol, so daß sich über den Fortsatz 16 hinweg zwischen den beiden Permanentmagneten ein Magnetfeld und auch ein von den jeweiligen Polen der einzelnen Permanentmagneten 18, 19 zueiannder verlaufendes Magnetfeld ausbildet. Die wirksame Magnetfeldbreite wird dabei aber vom zwischen den Polen der beiden Permanentmagnete 18, 19 verlaufenden Magnetfeld bestimmt, während das andere Magnetfeld bei geringerer Stärke als Streufeld bezeichnet werden kann.In Figure 2, the magnetic field lines 27 running between the poles of the two permanent magnets 18, 19 are shown. As is known, the magnetic field lines 27 run from the north pole to the south pole, so that a magnetic field is formed between the two permanent magnets via the extension 16 and also a magnetic field running from the respective poles of the individual permanent magnets 18, 19 to each other. The effective magnetic field width is determined by the magnetic field running between the poles of the two permanent magnets 18, 19, while the other magnetic field can be referred to as a stray field if it is less strong.

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Die Wirbelstromscheibe 22 bildet zusammen mit dem Flußleitstück 23 und den Bremsmagneten 24 eine Wirbelstrombremse. Die Bremsmagnete 24 sind gegensinnig magnetisiert, so daß aufgrund dieser gegensinnigen Magnetisierung das Magnetfeld im Luftspalt zwischen der Wirbelstromscheibe 22 und den Bremsmagneten 24 sehr inhomogen ist, und die Wirbeletromerseeiioting boim Hin- und Herschwingen der Wirbelstromscheibe 22 gefördert wird.The eddy current disk 22 forms an eddy current brake together with the flux guide 23 and the brake magnets 24. The brake magnets 24 are magnetized in opposite directions, so that due to this opposite magnetization the magnetic field in the air gap between the eddy current disk 22 and the brake magnets 24 is very inhomogeneous and the eddy current oscillation is promoted by the back and forth oscillation of the eddy current disk 22.

Der Beschleunigungssensor 11 ist beispielsweise senkrecht zur Fahrtrichtung eines Fahrzeugs angeordnet. Die träge Masse in Form der Feder 15, der Permanentmagnete 18, 19 und der Wirbelstromscheibe 22 am Ende der Blattfeder 15 wird proportional zur senkrecht zur Blattfeder 15 einwirkenden Beschleunigung Busgelenkt. Die Auslenkung ist ferner durch die Federkonstante der Blattfeder 15 und die träge Masse bestimmt. Das Meßsignal wird durch die Bewegung des Magnetfeldes 27 im Bereich des Hallelements 20 bewirkt. Durch Veränderung des Magnetfeldes wird im Hallelement 20 bekanntlich eine elektrische Spannung induziert. Im Gegensatz zu den bisherigen bekannten Beschleunigungssensoren ist die wirksame Breite des Magnetfeldes 27 kleiner als die Breite des Hallelements 20. Bei bisherigen Lösungen hingegen war die wirksame Breite des Magnetfeldes größer als der Hallsensor. Somit bewirken jetzt bereits geringe Auslenkungen der Biegefeder 15 eine Veränderung des Magnetfelds 27 im Bereich des Hallsensors 20. Dadurch sind bereits bei gleicher Federkonstante der Biegefeder kleinere Hübe meßbar. Die Dämpfung der Bewegung der Biegefeder 15 durch die Wirbelstrombremse wird durch die Bewegung der WirbelStromscheibe 22 im Luftspalt des Magnetkreises bewirkt. Durch die bei der Schwingung induzierten Wirbelströme wird die Schwingungsenergie abgebaut. Durch geeignete Auslegung des Sysems Blattfeder-Magnetkreis kann jede gewünschte Dämpfung erzielt werden.The acceleration sensor 11 is arranged, for example, perpendicular to the direction of travel of a vehicle. The inert mass in the form of the spring 15, the permanent magnets 18, 19 and the eddy current disk 22 at the end of the leaf spring 15 is steered in proportion to the acceleration acting perpendicular to the leaf spring 15. The deflection is also determined by the spring constant of the leaf spring 15 and the inert mass. The measurement signal is caused by the movement of the magnetic field 27 in the area of the Hall element 20. As is known, changing the magnetic field induces an electrical voltage in the Hall element 20. In contrast to the previously known acceleration sensors, the effective width of the magnetic field 27 is smaller than the width of the Hall element 20. In previous solutions, however, the effective width of the magnetic field was larger than the Hall sensor. Thus, even small deflections of the spiral spring 15 cause a change in the magnetic field 27 in the area of the Hall sensor 20. As a result, even with the same spring constant of the spiral spring, smaller strokes can be measured. The damping of the movement of the spiral spring 15 by the eddy current brake is caused by the movement of the eddy current disk 22 in the air gap of the magnetic circuit. The eddy currents induced by the vibration dissipate the vibration energy. Any desired damping can be achieved by suitably designing the leaf spring-magnetic circuit system.

Claims (2)

R. 22806 20.7.1989 Sf/Ec ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10 AnsprücheR. 22806 20.7.1989 Sf/Ec ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10 Claims 1. Beschleunigungssensor (11) mit einer auf einer Seite eingespannten Biegefeder ,15), an deren freien Ende ein Sensormagnet (18, 19) befestigt ist, der einem Hallelement (20) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensormagnet aus mindestens zwei Permanentmagneten (18, 19) besteht, deren magnetischen Polaritäten nahezu parallel zueinander verlaufen und in Richtung zum Hallelement (20) ausgerichtet sind, und daß die Polaritäten der Permanentmagnete (18, 19) entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind.1. Acceleration sensor (11) with a bending spring (15) clamped on one side, to the free end of which a sensor magnet (18, 19) is attached, which faces a Hall element (20), characterized in that the sensor magnet consists of at least two permanent magnets (18, 19), the magnetic polarities of which run almost parallel to one another and are aligned in the direction of the Hall element (20), and that the polarities of the permanent magnets (18, 19) are aligned opposite to one another. 2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (16) der Biegefeder (15; sich zwischen den beiden Permanentmagneten (18, 19) befindet.2. Acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the free end (16) of the bending spring (15) is located between the two permanent magnets (18, 19).