DE19513277A1 - Beschleunigungssensor - Google Patents

Description

Diese Anmeldung basiert auf der Priarität der am 8. April 1994 angemeldeten japanischen Patentanmeldung Nr. 6- 70729 und der am 27. Dezember 1994 angemeldeten japanischen Patentanmeldung Nr. 6-324886, deren Inhalt und Offenbarung in diese Anmeldung mit einbezagen werden sollen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungsde­ tektar bzw. -sensor, der eine Kollision eines Fahrzeugs derart anzeigen kann, daß eine Airbag-Vorrichtung, eine Türschloßfreigabevorrichtung oder eine Kraftstoffzufuhr-Un­ terbrechervorrichtung betätigt werden kann und der die Be­ schleunigung, die auf das Fahrzeug wirkt, derart anzeigt, daß die Radaufhängung des Fahrzeugs gesteuert werden kann.

Als eine Vorrichtung dieser Art ist ein Pendelbeschleu­ nigungssensor aus dem offengelegten japanischen Gebrauchs­ muster Nr. 49-92274 bekannt. Dort kippt bzw. schaukelt der bewegliche Körper, wenn eine Beschleunigung auf den beweg­ lichen Körper wirkt, und ein Ende eines darauf angeordneten Mikroschalters wird durch das Kippen angehoben.

Im Stand der Technik besteht jedoch ein festgelegter Freiraum zwischen dem beweglichen Körper und dem Mikro­ schalter und der bewegliche Körper kann im Ansprechen auf die darauf wirkende Beschleunigung frei schaukeln. Da der Freiraum zwischen dem beweglichen Körper und dem Mikro­ schalter besteht, tritt der bewegliche Körper mit einer Blattfederanordnung des Mikroschalters in einem großen Be­ reich entsprechend der Richtung der wirkenden Beschleuni­ gung in Kontakt. Wenn sich die Kontaktlage des beweglichen Körpers und der Kontaktfeder in einem großen Bereich verän­ dert, ändert sich auch eine Gegenkraft durch die Blattfe­ der, die das Schaukeln des beweglichen Körpers beschränkt. Daher wird die Streuung der notwendigen Kraft zum Betätigen des Mikroschalters groß und ein Beschleunigungsniveau, bei dem der Beschleunigungssensor betätigt wird, unstabil.

Da der bewegliche Körper im Ansprechen auf die darauf wirkende Beschleunigung, sogar bei einer geringeren als die zur Betätigung des Mikroschalters notwendigerweise wirkende Beschleunigung, frei schaukeln kann, schaukelt der bewegli­ che Körper und unnötige Meßbetätigungen und Abnützung des beweglichen Körpers werden verursacht. Da der bewegliche Körper aus einem Pendel und einem Flansch, der den Pendel stützt, zusammengesetzt ist, wird die Struktur des bewegli­ chen Körpers im Stand der Technik darüber hinaus kompli­ ziert.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Beschleuni­ gungssensor zu schaffen, der eine einfache Struktur des be­ weglichen Abschnitts aufweist, eine Beschleunigung durch die Stabilisierung eines Anzeigeniveaus der Beschleunigung exakt anzeigen kann und der unnötige Meßtätigkeiten und die Abnützung des beweglichen Abschnitts verringern kann.

Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Be­ schleunigungssensor gelöst, der ein Gehäuse und einen be­ weglichen Körper enthält, der im Gehäuse angeordnet ist und eine Basis aufweist. Diese liegt in einem zylindrischen Teil. Der bewegliche Körper kann im Ansprechen auf eine ho­ rizontale Beschleunigung kippen, mit einem Drehpunkt auf einem äußeren Umfang davon. Ein mit dem beweglichen Körper in Kontakt tretendes Begrenzungsteil ist vorgesehen, um die Kippbewegung des beweglichen Körpers zu beschränken, bis die auf dem beweglichen Körper wirkende horizontale Be­ schleunigung einen festgelegten Wert übersteigt. Ein Schal­ ter ist derart vorgesehen, daß ein Kontakt darauf durch ei­ ne Kippbewegung des beweglichen Körpers geschlossen wird, wenn der festgelegte Beschleunigungswert auf den bewegli­ chen Körper wirkt und der bewegliche Körper bis zu einem festgelegten Winkel kippt.

Bei einem Beschleunigungssensor dieser Art kippt der bewegliche Körper nicht, wenn die darauf wirkende Beschleu­ nigung geringer ist als der festgelegte Wert, da das Kippen des beweglichen Körpers schon vor seiner Bewegung begrenzt wird, und unnötige Meßbetätigungen und Abnützung bzw. Ver­ schleiß des beweglichen Abschnitts können so vermieden wer­ den.

Da das Begrenzungsteil dem beweglichen Körper bereits vor einer Bewegung berührt, ist ein Kontaktbereich des be­ weglichen Körpers und des Begrenzungsteiles extrem eng ge­ halten und eine Streuung der notwendigen Beschleunigung zur Betätigung des Schalters wird nicht erzeugt. Daher kann das Ansprechniveau der Beschleunigung derart stabilisiert wer­ den, daß die Beschleunigung exakt erfaßt werden kann. Dar­ über hinaus kann die Struktur des beweglichen Abschnitts durch die Ausbildung in einer zylindrischen Gestalt verein­ facht werden.

Die Erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen anhand den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Struktur einer ersten Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Beschleunigungs­ sensors;

Fig. 2 eine im Schnitt gehaltene Draufsicht einer Struktur der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Querschnitt der ersten Ausführungsfarm wäh­ rend der Betätigung;

Fig. 4 ein Kennliniendiagramm, daß die Charakteristik von einem auf den Abschnitt mit dem vergrößerten Durch­ messer aufgebrachtem Gewicht und eine Ansprech­ schwelle der Beschleunigung mit der der bewegliche Körper zu kippen beginnt, auf zeigt;

Fig. 5 einen Querschnitt einer abgewandelten Struktur der ersten Ausführungsform;

Fig. 6 einen Querschnitt einer anderen abgewandelten Struktur der ersten Ausführungsform;

Fig. 7 einen Querschnitt einer Struktur einer zweiten Aus­ führungsfarm der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 einen Querschnitt, der eine Betätigung der zweiten Ausführungsfarm auf zeigt;

Fig. 9 den Querschnitt eines Details einer abgewandelten Struktur der zweiten Ausführungsform;

Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung einer Kontaktlage ei­ ner Spitze;

Fig. 11 ein Kennliniendiagramm einer Charakteristik der Sensorempfindlichkeit im Falle einer Veränderung der Kontaktlage der Spitze; und

Fig. 12 einen Querschnitt einer weiteren abgewandelten Struktur der zweiten Ausführungsfarm.

Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrie­ ben.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 weist ein beweglicher Körper 1 als Massenbelastungsabschnitt einen als rundes, zylindrisches Teil ausgebildeten Sockel bzw. Basis auf und ist in einer festgelegten Lage in einem Ge­ häuse 5 eingebaut. Eine Öffnung bzw. Aussparung 1a ist im Basissockel des zylindrischen Teils ausgebildet und ein Ab­ schnitt 1b mit einem vergrößerten Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des zylindrischen Teils des beweg­ lichen Körpers 1, ist an seinem oberen Ende ausgebildet. Die Aussparung 1a und der Abschnitt 1b mit dem vergrößerten Durchmesser sind so ausgelegt, daß der Schwerpunkt des be­ weglichen Körpers 1 an einem Punkt, der zumindest höher als die Mitte der vertikalen Höhe ist, angeordnet ist. Daher kann der bewegliche Körper 1 auch dann kippen, wenn die Be­ schleunigung mit einem geringen Wert auf den beweglichen Körper 1 wirkt. Das heißt, daß die Aussparung 1a und der Abschnitt 1b mit dem vergrößerten Durchmesser eine Funktion als Justierungseinrichtung hat, die die Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors steuert. Obwahl der Abschnitt 1b mit dem vergrößerten Durchmesser und der bewegliche Körper 1 dieser Ausführungsfarm bereits miteinander verbunden aus dem gleichen Material einstückig hergestellt sind, können sie auch aus verschiedenen Teilen hergestellt sein und spä­ ter miteinander verbunden werden.

Die obere Oberfläche des Abschnittes 1b mit dem vergrö­ ßertem Durchmesser ist in sphärischer bzw. kugelförmiger Gestalt ausgebildet. Eine Spitze 6 ist immer in Kontakt mit der kugelförmigen Oberfläche des Abschnittes 1b. Die Spitze 6 ist an einer Blattfeder 2 aus elastischem Material befe­ stigt, die als Einschränkungs- bzw. Begrenzungseinrichtung die Bewegung des beweglichen Körpers 1 beschränkt. Der be­ wegliche Körper 1 ist daher durch die von der Blattfeder 2 erzeugte Vorspannkraft unter Spannung, welche die Bewegung des beweglichen Körpers 1 beschränkt. Die Kontaktoberfläche der Spitze 6 zum Abschnitt 1b mit dem vergrößerten Durch­ messer ist in die gleiche kugelförmige Gestalt wie die obere Oberfläche des Abschnittes 1b mit dem vergrößerten Durchmesser ausgebildet, wodurch der Verschleiß bzw. die Abnützung an beiden Kontaktflächen reduziert werden kann.

Während die Blattfeder 2 mit der darauf befestigten Spitze 6 in einem rechten Winkel gebogen ist, um sich an einem Ende davon vom Gehäuse 5 aus zu erstrecken, ist die Blattfeder 2 zusammen mit einer Platte 4 am Gehäuse 5, z. B. mittels Verstemmen oder Verkleben, befestigt. Ein Endabschnitt 2a an einem Plattenabschnitt der Blattfeder 2, an der die Spitze 6 befestigt ist, wird zwischen einem ge­ neigten Halteabschnitt 5a des Gehäuses 5 und einem geneig­ ten Biegeabschnitt 4a der Platte 4 gehalten. Der Halteab­ schnitt 5a und der Biegeabschnitt 4a der Platte 4 neigen sich zum beweglichen Körper 1 in einer horizontalen Rich­ tung. Wenn die obere Oberfläche der Spitze 6 die obere Oberfläche des Abschnitts 1b mit dem vergrößerten Durchmes­ ser berührt, biegt sich die Blattfeder 2 daher am Platten­ abschnitt und der bewegliche Körper 1 ist in Abwärtsrich­ tung durch die Spitze 6 gemäß dem Ausmaß der Biegung vorge­ spannt.

Der Halteabschnitt 5a ist derart am Gehäuse 5 befe­ stigt, daß der bewegliche Körper 1 durch die Elastizität des Plattenabschnitts der Blattfeder 2 vorgespannt ist. Da der bewegliche Körper 1 durch eine Elastizität des Biegeab­ schnitts der Blattfeder 2 vorgespannt ist, heißt das, daß die Verteilung der Biegung exakt durch die Krümmung und die Spannung bei gebogener Blattfeder 2 erzeugt wird, und die Elastizität, die den beweglichen Körper 1 vorspannt, von Sensar zu Sensar unterschiedlich wird. Daher können die zu erfassenden Beschleunigungsniveaus in geeigneter Weise von einem Sensor zum anderen verschieden sein. Wenn der beweg­ liche Körper 1 jedoch durch die Elastizität des Plattenab­ schnitts der Blattfeder 2 vorgespannt ist, kann die Vor­ spannkraft stabilisiert werden und dieses Problem kann nicht auftreten.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist oberhalb der Blattfeder 2 eine Blattfeder 3 angeordnet. Die Blattfeder 3 ist wie die Blattfeder 2 z. B. mittels Verstemmen oder Ver­ kleben befestigt und ein Endabschnitt 3a auf dem Plattenab­ schnitt ist zwischen einem Biegeabschnitt 8a einer Platte 8 und einem Halteabschnitt 5c des Gehäuses 5 eingefügt. Der Halteabschnitt 5c und der Biegeabschnitt 8a sind ebenso wie der Halteabschnitt 5a und der Biegeabschnitt 4a mit Neigun­ gen ausgebildet. Andererseits ist ein anderer Endabschnitt 3b des Plattenabschnitts der Blattfeder 3 im Eingriff mit einem Eingriffsabschnitt 5b des Gehäuses 5. Deshalb wirkt die durch die Biegung des Plattenabschnitts der Blattfeder 3 erreichte Elastizität als Kontaktlast und ein stabiler Kontakt wird erreicht, wenn die Blattfeder 2 die Blattfeder 3 berührt. Um einen guten Kontakt zu erreichen, ist ein Vorsprung 9 mit einer kugelförmigen Oberfläche, die die Blattfeder 2 berührt, am anderen Endabschnitt 3a der Blatt­ feder 3 befestigt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist die Blattfeder 3 beidseits der Blattfeder 2 angeordnet und mit dem anderen Endabschnitt 3a des Plattenabschnitts verbunden. Die Blatt­ feder 3 ist gemäß der Fig. 2 derart gestaltet, daß dem Gleichgewicht Rechnung getragen wird, wenn die Blattfeder 3 die Blattfeder 2 berührt. Die Blattfeder 3 kann jedoch auch nur einen Stab anstelle der zwei Stäbe über der Blattfeder 2 aufweisen. Die Blattfedern 2 und 3 in der oben beschrie­ benen Anordnung werden zu einer Schalteinrichtung, die den Kontakt schließt, wenn der bewegliche Körper 1 kippt. Die Blattfedern 2 und 3 sind aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, um einen Kontakt zwischen ihnen durch ein elektrisches Signal anzuzeigen, das an jeweils einem Ende der Blattfedern 2 und 3, die sich zur Außenseite des Gehäuses 5 erstrecken, erzeugt wird, d. h. die Blattfedern 2 und 3 können die auf den beweglichen Körper 1 wirkende und einen feststehenden Wert überschreitende Beschleunigung anzeigen.

Das erwähnte Gehäuse 5 ist derart gestaltet, daß es den beweglichen Körper 1 und die Blattfedern 2 und 3 aufnehmen kann. Es ist einheitlich aus einem nicht leitenden Kunst­ stoffteil ausgebildet. Eine Abdeckung 7 ist auf das Gehäuse 5 aufgesetzt und mittels Sedementierung oder Verklebung be­ festigt und schützt den beweglichen Körper 1 und die Blatt­ federn 2 und 3. Das Gehäuse 5 ist in einer derartigen Ge­ stalt ausgebildet, daß der bewegliche Körper 1 durch eine Beschleunigung in horizontaler Richtung kippen kann und ein bestimmter konisch ausgebildeter Freiraum mit einer geneig­ ten Oberfläche 5d rund um den beweglichen Körper 1 ausge­ bildet ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 6, wo der Frei­ raum mit einer vertikalen Fläche 5e nur in einer bestimmten Richtung vorhanden ist, kann die anzeigbare Richtung der Beschleunigung jedoch willkürlich eingeschränkt werden. Da­ her kann z. B. ein Beschleunigungssensor mit einer Einwe­ ganzeigerichtung hergestellt werden, die eine nach vorne oder hinten gerichtete Beschleunigung eines Fahrzeugs an­ zeigen kann. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, erstreckt sich der Freiraum geradlinig von der Basis des beweglichen Kör­ pers 1 derart, daß der bewegliche Körper 1 leicht im Gehäu­ se 5 befestigt und ein Gleiten der Basis des beweglichen Körpers 1 auf der Stützfläche des Gehäuses 5 vermieden wer­ den kann, da der Durchmesser zueinander gleich hergestellt wurde.

Der Montagevorgang dieser Ausführungsform wird nun kurz erläutert. Der bewegliche Körper 1 ist im Gehäuse 5 ange­ ordnet und die Plattfedern 2 und 3, an die die Spitze 6 und der Vorsprung 9 befestigt sind, werden zusammen mit den Platten 4 und 8 in das Gehäuse eingefügt. Schließlich ist die Montage des Beschleunigungssensors dieser Ausführungs­ farm mit der Befestigung der Abdeckung 7 am Gehäuse 5 been­ det. Da jedes Teil des Beschleunigungssensors dieser Aus­ führungsform von einer Richtung her montiert werden kann (gemäß Fig. 1 von oben nach unten), ist der Montagevorgang daher vereinfacht und kann leicht automatisiert werden.

Im folgenden wird die Betätigungsweise des Beschleuni­ gungssensors mit Bezug auf die Fig. 3 näher erläutert.

Wenn der bewegliche Körper 1 einer Beschleunigung in horizontaler Richtung unterworfen ist, wird die Kraft er­ zeugt, die den beweglichen Körper 1 um einen Drehpunkt 1c auf dem Umfang der Basis des beweglichen Körpers 1 kippt. Wenn die Kraft größer wird als der durch die fast der Blattfeder 2 unter Druck stehende Abschnitt 1b des bewegli­ chen Körpers 1, beginnt der bewegliche Körper 1 umzukippen und die Blattfeder 2 wird durch den Abschnitt 1b mit dem vergrößerten Durchmesser angehoben. Dann gelangt der freie Endabschnitt 2b der Blattfeder mit dem Vorsprung 9 in Kon­ takt. Nun, da der Kontakt der Blattfedern 2 und 3 als Schalteinrichtung geschlossen ist, ist der elektrische Stromkreis, der durch die Blattfedern 2 und 3 geschlossen und die einen festgelegten Wert übersteigende Beschleuni­ gung kann angezeigt werden.

Da die Spitze 6 an der Blattfeder 2 befestigt ist, wird die Spannkraft der Blattfeder 2 durch die Spitze 6 auf den beweglichen Körper 1 übertragen. Ungeachtet der Kipprich­ tung des beweglichen Körpers 1, wenn die Blattfeder 2 mit der Blattfeder 3 in Kontakt gelangt, wirkt daher immer das gleiche Ausmaß an Spannkraft auf den beweglichen Körper 1. Daher kann die Höhe der erfaßten Beschleunigung annähernd festgesetzt werden, unabhängig von der Richtung der Be­ schleunigung. Wenn jedoch die Spitze 6 am beweglichen Kör­ per 6 befestigt ist, gleitet die Spitze 6 auf der unteren Oberfläche der Blattfeder 2 und der Abstand, den die Blatt­ feder 2 angehoben wird, verändert sich abhängig von der Kipprichtung des beweglichen Körpers 1. Daher kann die durch die Blattfeder 2 auf den beweglichen Körper 1 wirken­ de Spannkraft damit nicht in Kontakt bleiben und eine Streuung der Beschleunigungssensorkennlinie in Abhängigkeit von der Richtung der Beschleunigung wird verursacht.

Eine Airbag-Vorrichtung, eine Türschloßentriegelungs­ vorrichtung oder eine Treibstoffzufuhr-Unterbrechungsvor­ richtung können durch das Aufbringen des Schalterschließsi­ gnales vom elektrischen Stromkreis in der bekannten Weise betätigt werden.

In dieser Ausführungsfarm ist der erfaßte Beschleuni­ gungsgrenzwert durch die folgende Gleichung definiert.

Gleichung 1

Bewegbare Kraft = Spannkraft + Schwerkraft
[M*Gth*L2*(L1/L2)] = [F*L2*(R/L2)] + [M*L2*(R/L2)]
M: Gewicht des beweglichen Körpers
F: wirkende Last auf den Abschnitt 1b mit dem vergrößerten Durchmesser
R: Radius der Basis des beweglichen Körpers
L1: Abstand von der Basis des beweglichen Körpers zum Schwerpunkt des beweglichen Körpers
L2: (R² + L12)1/2
Gth: Grenzwert der Beschleunigung, an dem der bewegliche Körper zu kippen beginnt.

Der Grenzwert Gth der Beschleunigung, bei dem der be­ wegliche Körper 1 zu kippen beginnt, ist wie folgt defi­ niert.

Gleichung 2

Gth=[(F+M) /M]*R/L1.

Unter der Voraussetzung R/L1=1 nach Gleichung 2, ist in Fig. 4 eine Beziehung (Gth-Kennlinie) zwischen Gth und M aufgezeigt mit F als Parameter. Ferner ist in Fig. 4 aufge­ zeigt, daß durch Veränderung der Last F, die auf den Ab­ schnitt 1b mit dem vergrößerten Durchmesser des beweglichen Körpers 1 wirkt, relativ große Beschleunigungen oberhalb des Grenzwertes Gth von mehr als 10G bis 20G in einem wei­ ten Bereich leicht erfaßt werden können. Ferner kann Gth durch die Veränderung des Wertes R/L1 verändert werden. Da dies jedoch die praktische Grenze der Größe des beweglichen Körpers überschreitet, wird der einstellbare Bereich klein.

Durch Veränderung der Massenbelastung des beweglichen Körpers 1 können in dieser Ausführungsform die Kennlinien der Blattfedern und die Verhältnisse der Anordnung des Schwerpunkts des beweglichen Körpers 1 und der Radius der Basis, die das Grenzwertniveau der Betätigung bestimmen, in einem großen Bereich ausgebildet und die Einstellung kann dadurch einfach gehalten werden. Wenn die Lage des Schwer­ punktes weiter nach oben verlegt und der Radius der Basis verringert wird, wird die Empfindlichkeit in vertikaler Richtung geringer als die in horizontaler Richtung und un­ empfindlicher gegenüber Beschleunigungen in vertikaler Richtung.

Wenn in dieser Ausführungsform der bewegliche Körper 1 aus der Kipplage in die horizontale Lage zurückkehrt, wird eine lange Haltezeit des Schaltkontaktes erzielt, da sich die Drehpunktlage entlang des Umfanges der Basis bewegt. Wenn die wirkende Beschleunigung geringer ist als der fest­ gelegte Wert, kann sich der bewegliche Körper 1 durch die Blattfeder 2 nicht frei bewegen und unnötige Betätigungen und Abnützung aufgrund von Reibung werden nicht verursacht und die Zuverlässigkeit wird verbessert. Da die Blattfeder 2 ferner als elektrischer Stromkreis verwendet wird und zu­ dem als Begrenzungseinrichtung dient, die die Bewegung des beweglichen Körpers 1 und den Kontaktabschnitt des elektri­ schen Stromkreises beschränkt, verringert sich die Anzahl der zusammengesetzten Teile und die Anordnung vereinfacht sich. Daher kann eine Bauweise mit niedrigen Kasten und von geringer Größe erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung ist durch diese Ausführungs­ form nicht begrenzt und kann abgewandelt und ausgeführt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Z. B. können die Platten 4 und 8, die die Blattfedern 2 und 3 be­ festigen, in dieser ersten Ausführungsform weggelassen wer­ den, wie in Fig. 5 dargestellt ist. In diesem Fall können die Blattfedern 2 und 3 in das Gehäuse 5 eingefügt sein, durch Eingießen oder Befestigung mittels eines Klebers am Gehäuse 5. Eine derartige Struktur kann somit vereinfacht und die Kosten können verringert werden.

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsfarm der vor­ liegenden Erfindung insbesondere mit Bezug auf die Unter­ schiede zur ersten Ausführungsform erläutert.

Gemäß der Darstellung in Fig. 7 ist ein beweglicher Körper 11 derart gestaltet, daß er eine flache obere End­ fläche aus geschmiedetem oder geschnittenem Kupfer aufweist und mit Nickel (Ni) beschichtet ist. Der bewegliche Körper 11 ist derart mit Nickel beschichtet, daß die Reibung zwi­ schen einer Spitze 15 und dem beweglichen Körper 11 verrin­ gert werden kann. Daher kann die Abnützung beider Teile re­ duziert, die Korrosionsbeständigkeit verbessert und die Sensorcharakteristik stabilisiert werden.

Eine Öffnung oder Aussparung 11a ist im unteren Ab­ schnitt des beweglichen Körpers 11 in derselben Art wie in der ersten Ausführungsfarm ausgebildet. In der zweiten Aus­ führungsform ist jedoch ein konvexer Abschnitt 18a in einem Gehäuse 18 in der Position vorgesehen, wo die Aussparung 11a im Gehäuse 18 zu liegen kommt. Wie in Fig. 8 darge­ stellt ist, ist die Gleitbewegung des äußeren Umfangs des Basisabschnitts sowie der Kippunkt 11c beim Kippen des be­ weglichen Körpers 11 begrenzt durch den konvexen Abschnitt 18a und der bewegliche Körper 11 kann in seine Originallage zurückkehren. Die Spitze 15, die den beweglichen Körper 11 immer berührt, ist durch den außen angeformten und begren­ zenden Abschnitt 15a befestigt, der mehr als das festge­ legte Maß der Wegeverschiebung der Blattfeder 12 begrenzt. Wenn der bewegliche Körper wie in Fig. 8 dargestellt in weitem Maße kippt oder wenn der bewegliche Körper 11 durch die empfangene Beschleunigung in einer Auf- und Abwärts­ richtung prallt, berührt der obere Abschnitt des begrenzen­ den Abschnitts 15a eine Abdeckung 19 und beschränkt eine weitere Verschiebung der Blattfeder 12 durch den Aufprall. Daher kann eine Ermüdung der Blattfeder 12 vermieden und die Stabilität der Sensarkennlinie verbessert werden.

Wie in der ersten Ausführungsform hat die Blattfeder 12 mit der darauf befestigten Spitze 15 eine Aufgabe als Be­ grenzungseinrichtung, die die Bewegung des beweglichen Kör­ pers 11 einschränkt. Die Blattfeder 12 dient mit einer Blattfeder 13 ebenso als leitfähiger Stromkreis, der den Kontakt zwischen einem elektrischen Stromkreis und einem Kantaktterminal herstellt. Die Blattfedern 12 und 13 sind zusammen mit Platten 16 und 17 durch eine Einfügeformung in eine flache Platte vorgesehen, die auf einer Kunststoffba­ sis 14 der Seitenfläche des beweglichen Körpers 11 ausge­ bildet ist. Die Platten 16 und 17 sind an den Blattfedern 12 und 13 durch Verpressen oder Verkleben befestigt und fi­ xieren die Blattfedern 12 und 13 im Falle einer Einfügeaus­ bildung und vermeiden eine Deformation. Darüber hinaus wer­ den die Platten 16 und 17 mit einer unteren Platte 20 zur Befestigung des Beschleunigungssensors verwendet. Die Befe­ stigung des Beschleunigungssensors kann jedoch auch ohne die Platten 16 und 17 und die Platte 20 erfolgen. Wie z. B. in Fig. 12 dargestellt ist, sind die Blattfedern 12 und 13 entlang der Basis 14 gebogen und die Blattfedern 12 und 13 und die Basis 14 der Abdeckung 19 sind auf ein Substrat 21, wie z. B. auf eine elektrische Leiterplatte bzw. gedruckte Schaltung durch Löten oder Kleben befestigt. In diesen Fäl­ len kann der Beschleunigungssensor direkt auf dem Substrat 21 aufgebracht werden. Die Basis 14, in die die Blattfedern 12 und 13 und die Platten 16 und 17 eingefügt sind, ist durch Einpressen und Einfügen in das Gehäuse 18 befestigt. Die Platten 12 und 13 und die Platte 16 und 17 können daher in einem Vorgang montiert und der Montagevorgang kann ver­ einfacht sein. Wenn ferner die Basis 14 im Gehäuse 18 ein­ gefügt und befestigt ist, sind die feststehenden Lagen der Blattfedern 12 und 13 auf der Basis 14 varbestimmt, damit der flache Plattenabschnitt der Blattfedern 12 und 13 nor­ mal gebogen werden kann. Daher berührt die Spitze 15 immer den beweglichen Körper 11 mit der Blattfeder 12, die mit einem festgelegten Winkel gebogen ist und ein Ende der Blattfeder 13 ist im Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt 18b des Gehäuses 18. Die durch die Blattfeder 12 auf dem beweglichen Körper 11 aufgebrachte Spannkraft und Kontakt­ last durch die Elastizität der Blattfeder 13 kann daher al­ leine festgelegt werden durch die Einfügelage an der Basis 14, wobei die Spannkraft und die Kantaktlast einfacher und genauer gesteuert werden kann als in der ersten Ausfüh­ rungsform.

Im Gehäuse 18, das den beweglichen Körper 11 wie in Fig. 8 gezeigt hält, begrenzen Seitenflächenabschnitte 18c zusätzlich zu den konvexen Abschnitten 18a, die die Gleit­ bewegung des beweglichen Körpers 11 begrenzen, die Drehbe­ wegung. Da die Einbaulage des beweglichen Körpers 11 im Ge­ häuse 18 mit einem Nutabschnitt geschaffen ist, sammelt sich Kondenswasser im Nutabschnitt des Gehäuses 18. Um zu vermeiden, daß der bewegliche Körper 11 aufgrund von gefro­ renen Wasser nicht ausreichend kippen kann, sollten Entwäs­ serungslöcher 22 im Nutenabschnitt wie in Fig. 9 darge­ stellt ist, vorgesehen sein. In diesem Fall ist ein Zwi­ schenraum oder Spalt GP zwischen dem Gehäuse 18 und der Ab­ deckung 19 derart vorzusehen, daß die Wasseroberfläche die Abdeckung 19 durch die Oberflächenspannung berührt und das Wasser vom Entwässerungsloch 22 zur Seite der Abdeckung 19 abfließen kann.

In der ersten und zweiten Ausführungsform sind die Kon­ taktlagen der Spitzen 6 und 15 gegenüber den beweglichen Körpern 1 und 11 im jeweiligen Zentrum der beweglichen Kör­ per 1 und 11. Gemäß der Darstellung in Fig. 10 kann die Sensorempfindlichkeit durch eine Bewegung der Kontaktlage c auf den Spitzen 6 und 15, d. h. den Lagen, wo die Spann­ kraft der Blattfedern aufgebracht wird, in entgegensätzli­ chen Richtungen zueinander verändert werden. D. h., wie in Fig. 10 dargestellt, wenn die Kontaktlagen der Spitzen 6 und 15 in die -X Richtung bewegt werden, wird die Sensor­ empfindlichkeit höher gegenüber einer Beschleunigung in die -X Richtung, aber geringer in der +X Richtung. Durch eine Bewegung der Kontaktlage 10 der Spitzen 6 und 15 um ein Ausmaß ΩX kann die unmittelbare Empfindlichkeit daher wie gewünscht gesetzt werden und eine Verschiebung der unmit­ telbaren Empfindlichkeit durch eine Ablenkung der Blattfe­ dern kann voraus ausgeglichen werden wie in Fig. 11 darge­ stellt ist. Da die Begrenzungseinrichtung im allgemeinen den beweglichen Körper schon berührt, bevor er aufgrund der Beschleunigung bewegt wird, wird der Kontakt des bewegli­ chen Körpers und der Begrenzungseinrichtung in einem engen Bereich hergestellt und das Erfassungsmaß der Beschleuni­ gung kann stabililiert werden. Daher kann die Erfassung der Beschleunigung sehr exakt vorgenommen werden. Wenn die auf dem beweglichen Körper wirkende Beschleunigung geringer ist als der festgelegte Grenzwert, können unerwünschte Betäti­ gungen vermieden werden, da der bewegliche Körper nicht kippt.

Claims (20)

1. Beschleunigungssensor mit:
einem Gehäuse (5; 18),
einem beweglichen Körper (1, 1b; 11), der im Gehäuse (5; 18) angeordnet ist und ein zylinderfarmiges Basisteil aufweist, wobei der bewegliche Körper (1, 1b; 11) angeord­ net ist, um im Ansprechen auf eine Beschleunigung in hori­ zontaler Richtung um einen Drehpunkt auf einem äußeren Um­ fangsabschnitt des Basisteils zu kippen,
einer Begrenzungseinrichtung (2, 6; 12, 15), die den beweglichen Körper (1, 1b; 11) berührt, um ein Kippen des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) zu begrenzen, bis die in horizontaler Richtung wirkende Beschleunigung auf den be­ weglichen Körper (1, 1b; 11) einen festgelegten Wert über­ steigt, und
einer Schalteinrichtung (2, 3, 9; 12, 13), die ange­ ordnet ist, um durch das Kippen des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) geschlossen zu werden, wenn auf den beweglichen Körper (1, 1b; 11) eine Beschleunigung größer dem festge­ legten Wert wirkt und der bewegliche Körper (1, 1b; 11) in eine vorbestimmte Winkellage kippt.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, wobei der beweg­ liche Körper (1, 1b; 11) derart gestaltet ist, daß dessen Schwerpunkt höher angeordnet ist, als dessen Höhenmitte.

3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 2, wobei der beweg­ liche Körper (1, 1b; 11) eine Aussparung (1a; 11a) an einem tiefergelegenen Abschnitt als dessen Höhenmitte aufweist, so daß dessen Schwerpunkt höher zu liegen kommt als dessen Höhenmitte.

4. Beschleunigungssensor nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse (18) einen konvexen Abschnitt (18a) an einer Stelle auf­ weist, die der Aussparung (11a) des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) entspricht.

5. Beschleunigungssensor nach Anspruch 2, wobei der beweg­ liche Körper (1, 1b; 11) einen Abschnitt (1b) mit einen er­ weiterten Durchmesser an einem höher als auf dessen Höhen­ mitte gelegenen Abschnitt aufweist, so daß der Schwerpunkt des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) höher zu liegen kommt, als dessen Höhenmitte.

6. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Begrenzungseinrichtung (2, 6; 12, 15) im wesent­ lichen aus einem elastischen Teil (2; 12) hergestellt ist, das eine festgelegte Elastizität hat, an einem Ende des Ge­ häuses (5; 18) befestigt ist und mit einem anderen Ende da­ von eine obere Oberfläche des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) berührt, und
wobei der bewegliche Körper (1, 1b; 11) in Richtung zum Basisteil durch die Elastizität vargespannt ist.

7. Beschleunigungssensor nach Anspruch 6, wobei das elasti­ sche Teil (2; 12) ein Kontaktteil (6; 15) aufweist, das am anderen Ende des elastischen Teils (2; 12) befestigt ist, um den oberen Abschnitt des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) derart zu berühren, daß über ihn durch die Elastizität Spannkraft auf den beweglichen Körper (1, 1b; 11) übertra­ gen wird.

8. Beschleunigungssensor nach Anspruch 7, wobei das Kon­ taktteil (15) einen Begrenzungsabschnitt (15a) aufweist, der die Verschiebung des elastischen Teils (12) durch Kon­ takt an der inneren Oberfläche des Gehäuses (18) be­ schränkt, wenn der bewegliche Körper (1, 1b; 11) kippt und das elastische Teil (12) auf eine festgelegte Lage verscho­ ben ist.

9. Beschleunigungssensor nach Anspruch 6, wobei die Begren­ zungseinrichtung (2, 6; 12, 15) als elastisches Teil aus einem Blattfederteil (2; 12) hergestellt ist und ein Kon­ taktteil (6; 15) enthält, das am Blattfederteil (2, 3; 12, 13) befestigt ist, um den beweglichen Körper (1, 1b; 11) zu berühren.

10. Beschleunigungssensor nach Anspruch 9, wobei zumindest eine Kantaktaberfläche des Kontaktteiles (6; 15) eine obere Oberfläche des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) berührt, und eine obere Oberfläche des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) zu einer kugelförmigen Gestalt ausgebildet ist.

11. Beschleunigungssensor nach Anspruch 9 oder 10, wobei der bewegliche Körper (1, 1b; 11) aus Kupfer hergestellt ist, und zumindest ein Abschnitt davon das mit Nickel be­ schichtete Kontaktteil (15) berührt.

12. Beschleunigungssensor nach Anspruch 6, wobei die Be­ grenzungseinrichtung (2, 6; 12, 15) im wesentlichen aus ei­ nem Blattfederteil (2; 12) aufgebaut ist, das an einem Ende einen am Gehäuse (5; 18) befestigten Plattenabschnitt auf­ weist und den beweglichen Körper (1, 1b; 11) derart be­ rührt, daß eine Elastizität am Plattenabschnitt auf den be­ weglichen Körper (1, 1b; 11) wirkt.

13. Beschleunigungssensor nach Anspruch 12, wobei das eine Ende des Plattenabschnitts des Blattfederteils (2; 12) in das Gehäuse (5; 18) horizontal seitlich des beweglichen Körpers (1, 1b; 11) eingefügt ist.

14. Beschleunigungssensor nach Anspruch 13, wobei die Einfü­ gelage derart festgelegt ist, daß der Plattenabschnitt mit­ tels einer elastischen Verformung ein gewünschtes Federge­ wicht auf den beweglichen Körper (1, 1b; 11) spannt, wenn das andere Ende des Plattenabschnitts des Blattfederteils (12) den beweglichen Körper (1, 1b; 11) berührt.

15. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei die Begrenzungseinrichtung (2, 6; 12, 15) als elasti­ sches Teil ein Blattfederteil (2; 12) mit elektrischer Leitfähigkeit aufweist, so daß sich das Blattfederteil be­ wegt und ein anderes leitfähiges Teil (3; 13) der Schalt­ einrichtung berührt, wenn der bewegliche Körper (1, 1b; 11) kippt.

16. Beschleunigungssensor nach Anspruch 15, wobei das andere leitfähige Teil (3; 13) aus einem elastischen Teil in Ge­ stalt einer Blattfeder ausgebildet ist.

17. Beschleunigungssensor nach Anspruch 16, wobei ein Kon­ taktteil (9) an zumindest einem der Blattfederteile (2) und/oder (3) befestigt ist, an einer Stelle, wo das Blatt­ federteil (2) und das andere Blattfederteil (3) sich berüh­ ren und das Blattfederteil (2) und das andere Blattfeder­ teil (3) durch das Kontaktteil (9) leitend verbindbar sind.

18. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Gehäuse (18) ein Entwässerungsloch (22) an einem Bodenabschnitt aufweist, um Wasser von der Innen- zur Außenseite abfließen zu lassen.

19. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
wobei die Begrenzungseinrichtung (2, 6; 12, 15) ein erstes leitfähiges Blattfederteil (2; 12) enthält, das eine Vorspannkraft auf den beweglichen Körper (1, 1b; 11) auf­ bringt, und
wobei die Schalteinrichtung (2, 3, 9; 12, 13) ein zweites leitfähiges Blattfederteil (3, 9; 13) enthält, das angeordnet ist, um durch das erste leitfähige Blattfeder­ teil (2; 12) berührt zu werden, wenn der bewegliche Körper (1, 1b; 11) im Ansprechen auf eine Beschleunigung kippt und sich das erste leitfähige Blattfederteil (2; 12) entgegen seiner Vorspannkraft bewegt.

20. Beschleunigungssensor nach Anspruch 19,
wobei das Gehäuse (5) geneigte Abschnitte (5a, 5c) aufweist, und
wobei eines der Enden des ersten leitfähigen Blattfe­ derteils (2) und des zweiten leitfähigen Blattfederteils (3) an den geneigten Abschnitten (5a, 5c) durch Platten (4, 8) befestigt sind, welche geneigte Abschnitte (4a, 8a) auf­ weisen, die den geneigten Abschnitten (5a, 5c) des Gehäuses (5) entsprechen.