DE19627130A1 - Multifunktionsschalter der gleichzeitig Stoßsensor und Auslösesteuerung für Sicherheitssysteme z. B. Airbags ist - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mech. Multifunktionsschalter der gleichzeitig Stoßsensor wie auch Auslösesteuersystem ist u. für verschiedene Richtungen (Winkelbereiche) auf unterschiedlich starke Ereig­ nisse, d. h. bei einem Verkehrsunfall zwischen unterschiedlich starken Zusammenstößen zu unterscheiden, unterschiedliche Sicherheitssysteme (Airbags, Gurtstraffer etc.) auszulösen die wie die unterschiedlichen Schwellenwerte für die unterschiedlichen Winkelbereiche schon vorher festgelegt werden.

Die Vorteile dieses Schalters liegen zum ersten darin, da er gleichzeitig Stoßsensor und Auslösesteuersystem ist werden keine weiteren Auslösesensoren (Satellitensensoren) benötigt und somit entfallen ein großer Teil an aufwendiger Elektronik- u. Produktionskosten die hiermit in Verbindung stehen. Ein weiterer Vorteil besteht da­ rin, daß der Multifunktionsschalter durch seinen 360° großen Wirkungsbereich in der Horizontalen auch Sich­ erheitssysteme auslöst wenn von hinten jemand auffährt. Als weiteren Vorteil besitzt der Multifunktionsschal­ ter keinen toten Winkel und meldet dadurch jeden Aufprall, egal wie und wo das Kraftfahrzeug getroffen wird. Auch für den Fall eines Überschlags des Fahrzeugs wird oder werden die Sicherheitssysteme ausgelöst und auch nur dann, was einen weiteren Vorteil gegenüber den jetzigen Auslösesystemen bietet. Desweiteren ist ein Vorteil die geringe Größe des Multifunktionsschalters, die mit einem Durchmesser von 1 cm und einer Höhe von 1,5 cm schon realisierbar ist u. zusammen mit einer elektronischen Schaltung, welche die Auslöseimpulse des Schalters verstärkt und dann das oder die gewählten Sicherheitssysteme auslöst, in eine Streichholzschach­ tel paßt. Ebenso ist es wohl ein großer Vorteil, daß der Multifunktionsschalter theoretisch an jeder beliebigen Stelle des Fahrzeugs befestigt werden kann solange er durch die Art der Befestigung mit dem Chassis selbst eine feste und stabile Einheit (durch Verschraubung) bildet.

Bezugszeichenliste

Teil 1 besteht aus den Teilbereichen 1a/1b/1c/1d/1e und bilden in den Abb. 1+2+3 das Metallgehäuse, den +Pol des Schalters. Die Teilbereiche 1a/1b entfallen in Abb. 3 ganz oder teilweise und werden durch die Teile 12/1-X und 14/1-X in Abb. 4+5 ersetzt.
Teil 2 bildet aus den Teilbereichen 2a/2b/2c das Kugelpendel den (-Leiter).
Teil 3 besteht aus den Teilbereichen 3a und 3b jeweils mit 3c, welche den Führungszylinder für Teil 2 bilden und gleichzeitig Isolator zwischen den Teilen 1+2 sind.
Teil 4 ist der Deckel für die Teile 2/3/5 bestehend aus 4a und der Aufnahmeöffnung 4b für Teil 6.
Teil 5 Spezialfeder
Teil 6 Kupferspirale (-Leiter)
Teil 7 -POL
Teil 8 Seitenluft
Teil 9 Materialerhebungen für differenzierte Kontaktauslösung in Abb. 2
Teil 10 Aufnahmezylinder für Teil 11
Teil 11 ist ein Kunststoffzylinder, mit den Fixationsöffnungen 11a, der zur Aufnahme der Teile 12/1-X dient.
Teil 12 Kontaktring oder Kontaktsegmente mit der Anzahl 1-X, +POL/POLE
Teil 13 ist ein Kunststoffdeckel, mit den Fixationszylindern 13a, der Teil 11 mit 13b einem ringförmigen Ver­ schluß (wie eine Klammer) verschließt und zur Aufnahme der Teile 14/1-X dient.
Teil 14 Kontaktsegment oder Kontaktsegmente mit der Anzahl 1-X, +POL/POLE
Teil 15 Polfüße der Teile 12/1-X und 14/1-X
Teil 16 Einschweißfüße

Teil 1 ist in Abb. 1+2 das Metallgehäuse (+POL) des Schalters in der Form eines Zylinders, dessen Teilbereiche 1a/b bei dem erweiterten Schaltertyp in Abb. 3+4 durch die +POL-Teile 12/1-X in Teil 11 und den +POL- Teilen 14/1-X in Teil 13 ersetzt o. erweitert werden. Der Kurvenverlauf von Teil 1a und auch von den Teilen 14/1-X ist im Kurvendiagramm Abb. 11 mit der Kurve A ebenso vereinfacht dargestellt wie in den Schalter­ abbildungen der der Zeichnungsseiten. Der Kurvenverlauf B in Abb. 11 dürfte realistischer sein, weil die Kurven­ form durch das Zusammenwirken des Bewegungsablaufs der Teile 2 durch Beschleunigen ihrer Masse und Komprimierung von Teil 5 in Richtung Vertikale um die Strecke a und der Schwingung von Teil 2b entgegen der einwirkenden Richtung der vorher festgelegten Kraft F unter den Aufprallwinkeln alpha in ihrer Gesamt­ heit einen 90°Winkel ergeben. Eine weitere Umlegung dieses so erhaltenen Kurvenverlaufs als X-ten Teil des Vollkreises ergibt durch Spiegelung über 360° in Abb. 12a/b die endgültige Form für Teil 1a oder Teil 14/1-X.

Die Kraft F ist so definiert, daß sie in einer Aufprallstärke gleichgesetzt wird die bei einem Unfall einer solchen Stärke entspricht ab der der oder die Insassen durch Sicherheitssysteme geschützt werden müssen. Diese wie auch die Berechnungen zur Bestimmung des Kurvenverlaufs von Teil 1a oder Teil 14/1-X durch technische Versuchsreihen wie auch zur Auswahl spezieller Materialien und Fertigungstechniken ist Technikern und In­ genieuren überlassen, damit eine zuverlässige und hohe Funktionsgüte gewährleistet wird.

Teil 1c ist eine Lochscheibe, die Teil 3a so arretiert, daß Teil 2a nach völligem Zusammendruck von Teil 5, in erreichter komprimierter Endstellung, genau dann den gewünschten Kontakt mit Teil 1a oder Teil 14/1-X aus­ löst. Teil 1c hat eine Mittellochbohrung im Durchmesser so groß, daß Teil 2a hindurch paßt und die Ventila­ tionsöffnungen von Teil 3a nicht geschlossen werden. Der zyl. Teil 1b läuft nach unten in die +Polfüße 1d, die in ihrer Länge eine Leiterplatine durchstoßen um dort verlötet zu werden und in 1e den Verschlußzungen, die durch ein Einpressen Teil 4 festsetzen.

Teil 2 stellt ein Kugelpendel dar und besteht aus den Teilen 2a/2b/2c. Teil 2a ist eine massive Metallkugel fest verbunden mit 2b einem runden Federstahl der wiederum fest mit 2c einem massiven Metallfuß verbunden ist. Alle drei Teile müssen elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Die Masse von 2a muß so berechnet sein, daß sie in Abhängigkeit der Federwirkung von 2b unter Einwirkung der festgelegten Kraft F eine Schwingung des Kugelpendels entgegen der Richtung der einwirkenden Kraft F auslöst. Da sich die Kugel 2a mit d1 exakt im Mittelpunkt von 1b oder auch bei Teil 11 mittig in Teil 12/1-X befindet u. somit den Ausgangspunkt von r1 bildet ist die Richtung aus der die Kraft F eintritt egal; es wird an jedem Punkt des Vollkreises (360°) gleicher­ maßen ein Kontakt ausgelöst Abb. 7+8. Teil 2b ist ein runder Federstahl der in Abhängigkeit seiner Flexibilität, seinem Durchmesser, seiner Länge, der Masse 2a, der Seitenluft 8 zwischen 2c und 3a/b, der eintretenden Kraft F und den geforderten Fertigungstoleranzen eine zum durch 2a mit Teil 1 oder Teil 12/1-X oder Teil 14/1-X Kontakt auslösende große Schwingung ausführt. Teil 2c ist ein massiver Metallzylinder, der von Teil 3a und 3b in seiner geforderten Bewegungsrichtung Abb. 7/1 geführt wird. 2c muß soviel Eigengewicht haben, daß bei eintretender festgelegter Kraft F Teil 5 durch die Beschleunigung von 2c so weit um die Strecke a in vertikale Richtung komprimiert wird, daß Teil 2a mit Teil 1a oder mit Teil 14/1-X den Kontakt auslöst. Teil 2c hat die Form zwei aufeinanderstehender Zylinder. Der obere Teil wird von Teil 3a geführt und der untere von Teil 3b, zusammen bilden sie die Aufnahmekammer für Teil 5. Siehe auch Abb. 9+10.

Teil 3 bestehend aus zwei Kunststoffzylindern Teil 3a und 3b bilden den Führungszylinder für Teil 2c u. sind gleichzeitig Isolator zwischen +POL Teil 1 und -POL Teile 2/6 und 7. Die Teile 3 bilden mit dem Teil 2c eine Aufnahmekammer für Teil 5. Die Teile 3a und 3b als Führungszylinder von Teil 2c, haben mit ihren inneren, polierten Oberflächen, der Seitenluft Teil 8 und den Ventilationsöffnungen Teil 3c einen höchst reibungslosen Bewegungsablauf von Teil 2c zu garantieren. Geeignetes Material für die Teile 3 dürfte ein Duroplast sein, da es isolierend ist, eine glatte Oberfläche bietet und eine geringe Wärmeausdehnung aufweist. Beide Teile 3 werden mit Preßpassung in Teil 1 gedrückt. Teil 3c sind Ventilationsöffnungen und dienen einerseits dem Druck­ ausgleich, so daß während der Beschleunigung von Teil 2 nach oben kein Vakuum entsteht u. sich dieser Teil in den Teilen 3a/b festsaugt und andererseits der Flächenkontatk zwischen den Teilen 2 u. 3 auch durch Teile 8 auf ein Minimum reduziert wird, damit durch möglichst keine Reibung der Bewegungsablauf gebremst wird. Siehe auch Abb. 9+10.

Teil 4 ist der Deckel mit dem durch seinen konischen Verlauf nach dem Einsetzen der Teile 2/3 u. 5 in Teil 1 diesen durch Einpressen fest verschließt und anschließend mit den Teilen 1e arretiert wird. Teil 4 nimmt in 4b Teil 6 und Teil 7 auf. Teil 4 muß aus isolierendem Kunststoff sein, Abb. 6.

Teil 5 ist eine Spezialfeder die bei eintretender festgelegter Kraft F durch die Beschleunigung von Teil 2 um die Strecke a in Abb. 2+3 inklusive Toleranzen und Sicherheit so komprimiert wird, daß Teil 2a mit Teil 1a o. den Teilen 14/1-X einen garantierten Impuls auslöst. Teil 5 sollte bei voller Ausdehnung etwas länger wie die Strecke b in den Abb. 2+3 sein, damit Teil 2c leicht gegen Teil 4 gedrückt wird um eventuelle Vibrationen in der Nullstellung anzuschließen. Das Material hierfür muß hochflexibler antimagnetischer Federstahl sein.

Teil 6 ist eine dünne Kupferspirale die Teile 2 mit Teil 7 elektrisch verbindet. Diese Spirale besteht aus einem sehr dünnen Kupferdraht der so locker gewickelt ist, daß er in ausgestrecktem Zustand soviel länger wie die Strecke a in Abb. 2+3 ist, daß er widerstandslos dem Bewegungsablauf von Teil 2 folgen kann, ohne die Kon­ taktauslösung zwischen Teil 2a und Teil 1a oder 14/1-X zu behindern. Teil 6 befindet sich nach der Montage in der Bohrung (Aufnahmekammer) Teil 4b.

Teil 7 ist der -Pol der zentral in Teil 4b befestigt und leitend mit Teil 6 verbunden ist. Der Polfuß von Teil 7 ist so lang zu wählen, daß er eine Leiterplatine durchstößt um dort angelötet zu werden.

Teil 8 ist die Seitenluft die mit Teil 3c zwischen den Teilen 2c und 3a/3b für einen reibungslosen Bewegungs­ ablauf garantiert, Abb. 9+10.

Teil 9 sind Materialerhebungen die bei der Herstellung des Teils 1 für Schaltertyp in Abb. 2 gleich eingestanzt sein können um in verschiedenen Richtungen (Winkelbereichen) auf unterschiedlich starke Erschütterungen zu reagieren.

Teil 10 ist der Aufnahmezylinder für Teil 11, welcher mit Preßpassungen hier fest eingepreßt wird. Teil 10 bildet mit Teil 1 eine Einheit. Abb. 4

Teil 11 ist ein Kunststoffzylinder, der der Aufnahme der Teile 12/1-X dient. Die Teile 11a sind Fixationsöff­ nungen für die Teile 13a den Fixationszylindern. Das hierfür zu wählende Kunststoffmaterial muß formstabil, geringe bis keine Wärmeausdehnung aufweisen und vorgealtert sein. Abb. 4

Teil 12a ist entweder ein Kontaktring mit einem festgelegten Wert für die Kontaktlösung oder besteht aus mehreren Kontaktringsegmenten in unterschiedlichen Stärken, um für verschiedene Winkelbereiche bei unter­ schiedlich starken Kräfteeinwirkungen einen Kontakt u. somit ein oder mehrere oder auch mehrere verschiedene Sicherheitssysteme auszulösen. Die Teile 12/1-X bilden den +POL/POLE Abb. 4.

Teil 13 ist ein Kunststoffdeckel der Teil 11 mit seinem ringförmigen Klammerverschluß Teil 13b exakt und fest verschließt. Teil 13a sind Fixationszylinderdie beim Verschließen in 11a gedrückt werden. Teil 13 dient der Aufnahme von Teil 14/1-X. Die Anforderungen an das Material sind gleich denen für Teil 11. Teil 11 und Teil 13 müssen eine Kennzeichnung aufweisen, damit sie winkelrichtig zusammengefügt werden können. Abb. 4+5.

Teil 14 ist entweder ein Kontaktsegment mit einem festgelegten Wert für die Kontaktauslösung oder besteht aus mehreren Kontaktsegmenten in unterschiedlichen Stärken, Abb. 4+5 Teil 14/1-X, um für verschiedene Winkelbereiche auf unterschiedlich starke Kräfteeinwirkungen einen Kontakt u. somit ein oder mehrere oder auch mehrere unterschiedliche Sicherheitsmerkmale auslöst. Teil 14/1-X sind +POL/POLE und können wie die Teile 1/2 und 12/1-X zur besseren Leitfähigkeit vergoldet werden. Die Anzahl der Kontaktsegmente, Teil 12/1-X und der Teile 14/1-X werden nur durch das technisch realisierbare begrenzt. Abb. 4+5.

Teil 15 sind +Polfüße der einzelnen Kontaktsegmente und müssen über eine Leiterplatine mit einem Integrier­ ten Schaltkreis der die ausgelösten Impulse verstärkt und dem entsprechenden Sicherheitssystem zuweist ver­ kabelt werden, Abb. 4+5.

Teil 16 sind Einschweißfüße die die Kontaktsegmente beim Eingießen in die entsprechenden Kunststoffteile fixieren und ihnen mehr Stabilität verschaffen, Abb. 4.

Hierzu 8 Seiten Zeichnungen.

Claims (1)

1. Multifunktionsschalter,
   Multifunktionsschalter der Stoßsensor und gleichzeitig Auslösesteuerung für Sicherheitssysteme wie Airbags, Gurtstraffer u. anderen Sicherheitssystemen in Kraftfahrzeugen ist und der durch die Funktionsweise es er­ möglicht für festgelegte Richtungen (Winkelbereiche), horizontal wie auch vertikal innerhalb einer Halbkugel, bei Überschreiten gleicher oder unterschiedlicher starker festgelegter Schwellenwerte gleiche oder unterschied­ liche Sicherheitssysteme auszulösen.