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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung
zur Erfassung der Beschleunigung, welche auf bewegte Kontakte aufgebracht
wird, die mit einem Massekörper integriert
ausgebildet sind, welcher stationäre Kontakte kontaktieren kann,
wobei der Massekörper
um einen vorbestimmten Abstand bewegt wird. Insbesondere ist die
Beschleunigungserfassungsvorrichtung für einen bewegten Körper anwendbar,
wie beispielsweise ein Fahrzeug, welcher zum Aufblasen eines Airbags,
Seitenairbags, Gurtstraffers oder ähnlichem verwendet wird, wenn
der bewegte Körper
in eine Kollision gerät.
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Eine
Beschleunigungserfassungsvorrichtung dieser Art ist beispielsweise
in der offengelegten japanischen Patentschrift Hei-9-211023 offenbart. Wie
in 11 gezeigt, ist ein
Massekörper 1 einheitlich
bzw. einstückig
mit bewegten Kontakten 3a, 3b versehen, und ein
elastisches Element (Schraubenfeder) 4 spannt den Massekörper 1 entlang
einer Gleitwelle 10 vor, auf welcher der Massekörper 1 in einer
vorbestimmten Richtung gleitet, welche durch einen Pfeil 11 angezeigt
ist. Wenn der Massekörper 1 gegen
die Vorspannkraft des elastischen Elements 4 bewegt wird,
nachdem die Beschleunigung in einer Richtung aufgebracht worden
ist, welche der Pfeilrichtung 11 entgegengesetzt ist, kontaktieren
die bewegten Kontakte 3a, 3b, welche einstückig mit
dem Massekörper 1 ausgebildet
sind, wie in 12 gezeigt,
die stationären
Kontakte 5a, 5b, welche an der inneren Umfangsfläche von
einem Gehäuse 2 vorgesehen
sind, um somit die Elektrizität
einzuschalten, und ein Signal zu erfassen, wie in 13 gezeigt wird, wobei eine Beschleunigung
einer vorbestimmten Höhe
oder mehr erfasst wird.
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Bei
dieser Beschleunigungserfassungsvorrichtung wird in dem Fall, in
welchem eine hohe Beschleunigung aufgebracht wird, wodurch der Massekörper 1 dazu
veranlasst wird, gegen das distale Ende des Zwischenraums in dem
Gehäuse 2 zu
kollidieren, welches die Vorrichtung aufnimmt, in welcher der Massekörper 1 bewegt
werden kann, durch Fluktuationen der bewegten Kontakte 3a, 3b,
welche durch den temporären
Schlag bzw. Stoß verursacht werden,
der Zustand des Kontakts zwischen den bewegten Kontakten 3a, 3b und
den stationären
Kontakten 5a, 5b nicht stabil eingenommen, was
dazu führt,
dass ein Signal erzeugt wird, wie in 14 dargestellt,
wobei die Periode der Leitung unzureichend lang ist. Dies führt zu Komplikationen
der Beurteilung für
das Aufblasen eines Airbags oder ähnlichem.
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Um
das Problem zu lösen,
wurden Fluktuationen der bewegten Kontakte 3a, 3b aufgrund
der Aufbringung einer hohen Beschleunigung herkömmlicherweise durch Vorsehung
eines stoßabsorbierenden
Teils 12 verhindert, welches aus einem Material, wie beispielsweise
Gummi, an einer Fläche ausgebildet
ist, wo der Massekörper 1 gegen
das Gehäuse 2 kollidiert,
um den Stoß zu
vermindern, welcher zur Zeit der Kollision erzeugt wird und den
Massekörper 1 abbremst,
wobei es beabsichtigt ist, dass eine ausreichende Leitungszeit sichergestellt
wird.
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Jedoch
besitzt ein stoßabsorbierendes
Material, wie beispielsweise Gummi, eine Eigenschaft, dass der Grad
der Schockabsorption aufgrund der temperaturabhängigen Veränderung hinsichtlich der Härte variiert.
Somit ist eine weitere Maßnahme
erforderlich, wie beispielsweise eine Zunahme der gesamten Länge der
Vorrichtung, um eine Leitungszeit in dem Temperaturbereich sicherzustellen,
in welchem es sichergestellt werden muss, dass ein bewegter Körper, wie
beispielsweise ein Fahrzeug, betrieben werden kann.
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Eine
Beschleunigungserfassungsvorrichtung, die ohne ein stoßabsorbierendes
Material auskommt, ist aus der Druckschrift
US 5,845,730 bekannt. Hierbei drückt ein
Massekörper
bei Überschreitung
einer ersten Beschleunigungsschwelle auf einen ersten federnden
Kontakt und bewirkt das Schließen
des ersten mit einem zweiten federnden Kontakt. Bei Überschreitung
einer zweiten, höheren Beschleunigungsschwelle
versetzt der Massekörper durch
Druck die beiden Kontakte noch weiter und bewirkt das Schließen der
beiden Kontakte mit einem dritten federnden Kontakt. Dementsprechend
werden verschiedene elektrische Signale erzeugt, deren Auswertung
das Auslösen
z.B. eines Airbags veranlassen kann.
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Jedoch
sind auch bei dieser Vorrichtung Fluktuationen der bewegten Kontakte
verursacht durch den temporären
Schlag des Massekörpers
gegen den ersten Kontakt nicht ausgeschlossen, mit den damit verbundenen
Störungen
des erzeugten elektrischen Signals.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist vorgenommen worden, um die vorstehend
erwähnten
Probleme zu lösen,
und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung
bereitzustellen, bei der stoßabsorbierende
Teile weggelassen werden, und um eine verlässliche Leitung sicherzustellen,
selbst in dem Fall, in welchem eine hohe Beschleunigung auf einen
Massekörper
aufgebracht wird, die diesen dazu veranlasst, gegen einen Gehäuseabschnitt
an dem distalen Ende des Bereichs anzuschlagen, in welchem sich
der Massekörper
bewegt, wird eine Konstruktion zur Vorsehung einer Hilfsleitung
hinzugefügt,
um eine stabile Leitungszeit sicherzustellen, welche durch die Umgebungstemperatur
oder ähnliches
nicht beeinträchtigt
wird.
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Um
die Aufgabe zu lösen,
stellt die Erfindung eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung bereit, welche
einen Massekörper,
der in ein Gehäuse
eingesetzt ist und in einer Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
bewegbar ist, ein elastisches Element zur Vorspannung des Massekörpers nach
hinten, stationäre Kontakte,
die an dem Gehäuse
vorgesehen sind, bewegte Kontakte, welche an dem Massekörper vorgesehen
sind, und hilfsbewegte Kontakte bzw. bewegte Hilfskontakte aufweist,
welche an dem Massekörper vorgesehen
sind, so dass die bewegten Kontakte mit den stationären Kontakten
in Kontakt geraten, wenn die aufgebrachte Beschleunigung auf den
Massekörper
den Massekörper
dazu veranlasst, um eine vorbestimmte Entfernung gegen die Vorspannung
des elastischen Elements vorzurücken,
und wenn der Massekörper
vorrückt
und gegen das Gehäuse
am distalen Endbereich kollidiert, in welchem sich der Massekörper bewegt,
kontaktieren die hilfsbewegten Kontakte die stationären Kontakte.
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Da
dementsprechend die Zeit der Leitung durch die Kontakte stabilisiert
wird, kann ein Element, wie beispielsweise ein Gummi, zur Verminderung
der Kollision zwischen dem Massekörper und einem Gehäuse weggelassen
werden, ist es gemäß der Erfindung
möglich,
eine sehr verlässliche
Beschleunigungserfassungsvorrichtung zu erhalten.
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Die
anderen Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Konfiguration eines Betriebs
der in 1 gezeigten Vorrichtung darstellt;
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3 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Konfiguration eines anderen
Betriebszustands der in 1 gezeigten Vorrichtung darstellt;
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4 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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5 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Konfiguration eines Betriebszustands
der in 4 gezeigten Vorrichtung darstellt;
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6 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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7 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Konfiguration eines Betriebszustands
der in 6 gezeigten Vorrichtung darstellt;
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8 ist
eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel einer Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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9 ist
eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel einer Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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10 ist
eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel einer Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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11 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine herkömmliche Beschleunigungserfassungsvorrichtung
darstellt;
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12 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Konfiguration eines Betriebszustands
der herkömmlichen
Beschleunigungserfassungsvorrichtung darstellt;
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13 ist
eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Erfassungssignals darstellt,
welches von einer Beschleunigungserfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung
darstellt; und
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14 ist
eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Erfassungssignals darstellt,
welches von einer herkömmlichen
Beschleunigungserfassungsvorrichtung ausgegeben wird.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Die 1 bis 3 zeigen
Querschnittsansichten, welche eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung darstellen, wobei 1 einen
Zustand darstellt, in welchem keine Beschleunigung auf die Vorrichtung
selbst aufgebracht wird, und die 2 und 3 zeigen
einen Zustand, in welchem eine Beschleunigung auf die Vorrichtung
selbst aufgebracht wird. In den 1 bis 3 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 einen Massekörper mit einer säulenartigen,
prismatischen oder anderen Form, wobei das Bezugszeichen 10 eine
Welle bezeichnet, welche den Massekörper 1 in einer Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
gleitend stützt
bzw. lagert (rechte und linke Richtung in der Figur) und die Welle 10 und
der Massekörper 1 sind
in einem Gehäuse 2 untergebracht.
An einer Seite des Gehäuses 2 befindet
sich ein Sitz 2a, um eine Vorwärtsendfläche 1a des Massekörpers 1 zu
bilden. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein elastisches
Element, beispielsweise eine Zugfeder (Schraubenfeder), welche zwischen dem
Gehäuse 2 und
der Vorwärtsendfläche 1a des Massekörpers 1 eingesetzt
wird.
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In
dem Gehäuse 2 ist
ein interner Zwischenraum 2b vorgesehen, welcher die Vorwärtsbewegungen
des Massekörpers 1 entlang
einer inneren Umfangsfläche
ermöglicht,
an welcher stationäre
Kontakte 5a, 5b ausgebildet sind. Die stationären Kontakte 5a, 5b sind
an der inneren Umfangsfläche
des inneren Zwischenraums 2b des Gehäuses derart ausgebildet, dass
diese es ermöglichen,
mit den bewegten Kontakten und hilfsbewegten Kontakten in Kontakt
zu geraten, welche im Weiteren beschrieben werden. Die Bezugszeichen 3a, 3b bezeichnen
bewegte Kontakte, welche an einer Seitenfläche 1b des Massekörpers 1 vorgesehen
sind, um mit den stationären
Kontakten 5a, 5b in Kontakt zu geraten, wenn der
Massekörper 1 nach
vorne um eine vorbestimmte Entfernung bewegt wird, und wobei die
bewegten Kontakte (zwei oder mehr in der Anzahl) in symmetrischen
Positionen hinsichtlich einer zentralen Achse des Massekörpers 1 vorgesehen
sind.
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Die
Bezugszeichen 6a, 6b bezeichnen hilfsbewegte Kontakte,
welche an der Seitenfläche 1b des
Massekörpers 1 separat
von den bewegten Kontakten 3a, 3b vorgesehen sind
und aus einer elastischen Platte ausgebildet sind, um die stationären Kontakte 5a, 5b mit
einer Federkraft während
des Kontakts mit den stationären
Kontakten 5a, 5b vorzuspannen. Die bewegten Hilfskontakte
sind zwei oder mehr in der Anzahl und sind in symmetrischen Positionen
hinsichtlich der zentralen Achse des Massekörpers 1 in der gleichen
Art und Weise wie die bewegten Kontakte 3a, 3b vorgesehen.
Ferner bewegen sich die bewegten Hilfskontakte 6a, 6b,
die aus einer elastischen Platte aufgebaut sind, derart nach außen, dass
die Schwanzabschnitte der bewegten Hilfskontakte 6a, 6b den
Kontaktdruck nahe des distalen Endes dieses Bereichs erhöhen, in
welchem der Massekörper 1 nach
vorne bewegt wird, während dieser über die
stationären
Kontakte 5a, 5b gleitet.
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Der
Betrieb wird nun im Weiteren beschrieben werden.
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1 zeigt
einen Zustand, in welchem keine Beschleunigung auf die Beschleunigungserfassungsvorrichtung
selbst aufgebracht wird. Zu dieser Zeit verursacht die Vorspannung
der Schraubenfeder 4, dass der Massekörper 1 in einer hintersten
Position des Bewegungsbereichs positioniert wird, und wobei die
stationären
Kontakte 5a, 5b von den bewegten Kontakten 3a, 3b und
den hilfsbewegten Kontakten 6a, 6b getrennt sind.
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2 zeigt
einen Zustand, in welchem eine Beschleunigung auf die Beschleunigungserfassungsvorrichtung
aus einem unbestimmten Grund aufgebracht wird. Zu dieser Zeit reagiert
der Massekörper 1 auf
eine Vorwärtskraft,
um nach vorne an der Gleitwelle 10 gegen die Vorspannung
der Schraubenfeder 4 zu gleiten. Als Folge davon kommen
die bewegten Kontakte 3a, 3b und darauffolgend
die hilfsbewegten Kontakte 6a, 6b mit den stationären Kontakten 5a, 5b in
Kontakt. Wenn der Massekörper 1 ferner
vorrückt,
um das distale Ende des Bewegungsbereichs zu erreichen, kommen die
gebogenen Abschnitte der hilfsbewegten Kontakte 6a, 6b mit
den stationären
Kontakten 5a, 5b in Kontakt, wie in 3 gezeigt,
wobei die hilfsbewegten Kontakte 6a, 6b den elektrischen
Kontakt mit den stationären
Kontakten 5a, 5b aufrechterhalten und eine große Bremskraft
auf die Vorwärtsbewegung
des Massekörpers 1 aufbringen.
Danach kollidiert die vordere Endfläche 1a des Massekörpers 1 gegen den
Sitz 2a des Gehäuses 2,
um die Vorwärtsbewegung
des Massekörpers 1 zu
stoppen, so dass der Massekörper 1 zurückfedert.
Ein nicht gezeigter, elektrischer Schaltkreis, welcher zwischen
den stationären
Kontakten 5a, 5b und den bewegten Kontakten 3a, 3b sowie
den bewegten Hilfskontakten 6a, 6b ausgebildet
ist, wenn der Spalt zwischen diesen geschlossen ist, ist ein Signal,
dass die Beschleunigung erfasst worden ist.
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Die
Erfindung ist in dessen Vorsehung der bewegten Hilfskontakte 6a, 6b charakterisiert.
Die bewegten Hilfskontakte 6a, 6b sind aus einer
elastischen Platte ausgebildet, welche zu dem Kontakt unter einem
instabilen Kontaktzustand beitragen, welcher möglicherweise zwischen den stationären Kontakten 5a, 5b und
den bewegten Kontakten 3a, 3b durch einen Stoß verursacht
wird, welcher erzeugt wird, wenn der Massekörper 1 mit dem Sitz 2a des Gehäuses 2 kollidiert.
Gleichzeitig bringen die hilfsbewegten Kontakte 6a, 6b ebenso
eine Bremskraft auf den Massekörper 1 nahe
des distalen Endes des Bewegungsbereichs des Massekörpers 1 auf,
um den Stoß zu
absorbieren, welcher erzeugt wird, wenn der Massekörper 1 gegen
den Sitz 2a des Gehäuses kollidiert.
Daher kann ein federndes Material, wie beispielsweise Gummi, welches
herkömmlicherweise zwischen
dem Massekörper 1 und
dem Sitz 2a vorgesehen ist, weggelassen werden, und des
Weiteren ist es möglich,
eine hochverlässliche
Beschleunigungserfassungsvorrichtung zu erhalten, welche eine stabile
Leitung zwischen den Kontakten sicherstellt und nahezu durch die
Verwendungsbedingungen nicht beeinträchtigt wird.
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Zweite Ausführungsform
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Die 4 und 5 zeigen
Querschnittsansichten, welche eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
Erfindung darstellen, wobei 4 einen
Zustand darstellt, in welchem keine Beschleunigung auf die Vorrichtung
selbst aufgebracht wird, und wobei 5 einen
Zustand darstellt, in welchem eine Beschleunigung auf die Vorrichtung
selbst aufgebracht wird. In den 4 und 5 erstrecken
sich stationäre
Kontakte 5a und 5b, welche an der inneren Fläche des Gehäuses 2 ausgebildet
sind, zu dem Sitz 2a des Gehäuses. Die Bezugszeichen 6a, 6b bezeichnen bewegte
Hilfskontakte, welche aus einer elastischen Platte aufgebaut sind
und in symmetrischen Positionen hinsichtlich der zentralen Achse
an der vorderen Endfläche 1a des
Massekörpers 1 ausgebildet
sind, wobei die hilfsbewegten Kontakte in einer Art und Weise angeordnet
sind, um mit den stationären
Kontakten 5a, 5b an der Position des Massekörpers 1 in Kontakt
zu geraten, wenn dieser dessen Bewegung beendet, wie in 5 gezeigt.
Der restliche Aufbau ist der gleiche wie bei der in den 1 bis 3 gezeigten
Ausführungsform,
und daher bezeichnen die gleichen Bezugszeichen entsprechende Elemente, für welche
eine Erläuterung
weggelassen wird.
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Bei
dem vorstehenden Aufbau, wenn die Beschleunigung auf die Vorrichtung
selbst aufgebracht wird, rückt
der Massekörper 1 entlang
der Gleitwelle 10 vor, so dass die bewegten Kontakte 3a, 3b mit
den stationären
Kontakten 5a, 5b in Kontakt geraten und ferner
die bewegten Hilfskontakte 6a, 6b mit den stationären Kontakten 5a, 5b an
einem Ende der Bewegung des Massekörpers 1 in Kontakt
geraten, um den Massekörper
zu stoppen. In diesem Zustand wird ein elektrischer Strom veranlasst,
nicht nur durch die bewegten Kontakte 3a, 3b,
sondern ebenso durch die bewegten Hilfskontakte 6a, 6b zu fließen, wobei
die Leitung der Elektrizität
im Verhältnis
zu dem Fall erhöht
wird, wo die Kollision zwischen dem Massekörper 1 und dem Gehäuse 2 auftritt.
Ebenso biegt sich die elastische Platte hin und her, welche die
bewegten Hilfskontakte 6a, 6b bildet, so dass
diese Stöße absorbieren
kann, welche in dem Fall erzeugt werden, in welchem der Massekörper 1 gegen
das Gehäuse 2 kollidiert,
wodurch es unnötig
wird, ein federndes Material vorzusehen, um eine stabile Leitungszeitperiode
sicherzustellen.
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Dritte Ausführungsform
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Die 6 und 7 zeigen
Querschnittsansichten, welche eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung darstellen, wobei 6 einen
Zustand darstellt, in welchem keine Beschleunigung auf die Vorrichtung
selbst aufgebracht wird, und 7 einen
Zustand darstellt, in welchem eine Beschleunigung auf die Vorrichtung
selbst aufgebracht wird.
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass Vorsprünge 7a, 7b zur
Deformation der hilfsbewegten Kontakte an der Seitenfläche 1b eines
Massekörpers 1 gemäß der Ausführungsform
ausgebildet sind. Der restliche Aufbau ist der gleiche wie bei der
in 1 dargestellten Ausführungsform. Wie aus 7 ersichtlich
ist, sind die Vorsprünge 7a, 7b zur
Deformation der hilfsbewegten Kontakte unterhalb der hilfsbewegten
Kontakte 6a, 6b ausgebildet, um die Flexibilität der elastischen
Platte einzuschränken,
welche die hilfsbewegten Kontakte 6a, 6b zur Deformation
der hilfsbewegten Kontakte 6a, 6b derart bildet,
dass der Kontaktdruck erhöht
wird, wenn die hilfsbewegten Kontakte 6a, 6b die
stationären
Kontakte 5a, 5b kontaktieren, wenn der Massekörper 1 vorrückt. Eine derartige
Reibung verzögert
die Geschwindigkeit des Massekörpers 1,
um den Stoß zu
absorbieren, welcher durch die Kollision des Massekörpers 1 mit
dem Gehäuse 2 erzeugt
wird, um eine stabile Leitungszeit sicherzustellen.
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Vierte Ausführungsform
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Während der
Massekörper 1 durch
die Gleitwelle 10 in der vorstehenden ersten bis dritten
Ausführungsform
gelagert wird, ist ein Massekörper 1 nicht
durch die Gleitwelle, sondern durch Gleitführungen in der vorliegenden
Ausführungsform
gelagert bzw. gestützt.
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In 8 bezeichnen
die Bezugszeichen 8a, 8b Führungen zum Gleiten des Massekörpers, welche
in verschiedenen Positionen vorgesehen sind, die mit den bewegten
Kontakten 3a, 3b und den hilfsbewegten Kontakten 6a, 6b an
dem Massekörper 1 nicht
in Konflikt geraten. Ein Freiraum 9 ist zwischen den Führungen
und dem Massekörper 1 vorgesehen, um
das Gleiten zwischen den Führungen
und dem Massekörper 1 sicherzustellen.
Der restliche Aufbau ist der gleiche wie bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform.
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In ähnlicher
Weise weisen die 9 und 10 die
gleiche Konstitution und den gleichen Betrieb wie die 4 und 6 auf,
außer
dass die Führungen 8a, 8b anstelle
der Gleitwelle verwendet werden und so eine weitere Erläuterung
weggelassen werden kann.
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Obwohl
die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist es ersichtlich,
dass diese Offenbarungen zum Zweck der Darstellung vorgenommen sind
und dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen bzw.
den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt.