DE19835996A1 - Beschleunigungssensor für ein Rückhaltesystem eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor (2, 2') für ein Rückhaltesystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Trägheitskörper (4, 4'), der in einer zu einer Fahrbahnoberfläche (14, 14') geneigten Richtung beweglich ist und sich aus einer Ruhelage herausbewegt und das Rückhaltesystem aktiviert, wenn eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs parallel zur Fahrbahnoberfläche (14, 14') einen vorgegebenen Wert überschreitet, und mit einem zweiten Trägheitskörper (10, 10'), der in einer zur Fahrbahnebene (14, 14') senkrechten Richtung beweglich ist und eine Aktivierung des Rückhaltesystems verhindert, wenn der erste Trägheitskörper (4, 4') durch eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs oder von Teilen desselben senkrecht zur Fahrbahnoberfläche (14, 14') aus seiner Ruhelage herausbewegt wird. Um den Einfluß der Einbaulage und der Neigung bzw. Unebenheit der Fahrbahnoberfläche auf das Ansprechverhalten des Beschleunigungssensors (2, 2') zu verringern, sind der erste und der zweite Trägheitskörper (4, 4'; 10, 10') erfindungsgemäß jeweils entgegen der Kraft einer Feder (6, 6'; 12, 12') beweglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor für ein Rückhaltesystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Trägheitskörper, der in einer zu einer Fahrbahnebene geneigten Richtung beweglich ist und sich aus einer Ruhelage herausbewegt und das Rückhaltesystem aktiviert, wenn eine Beschleunigung des Fahrzeugs parallel zur Fahrbahnebene einen vorgegebenen Wert überschreitet, und mit einem zweiten Trägheitskörper, der in einer zur Fahrbahnebene senkrechten Richtung beweglich ist und eine Aktivierung des Rückhaltesystems verhindert, wenn der erste Trägheitskörper durch eine Beschleunigung des Fahrzeugs oder von Teilen desselben senkrecht zur Fahrbahnebene aus seiner Ruhelage herausbewegt wird.

Aus der US-A-4,943,010 ist bereits ein Beschleunigungssensor der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die beiden Masse- oder Trägheitskörper jeweils aus einer Kugel bestehen. Die beiden Kugeln sind in konischen Vertiefungen einer ersten bzw. zweiten Halterung gelagert und wirken bei einer Bewegung aus ihrer Ruhelage jeweils auf eine Hebeleinrichtung ein. Die Konuswinkel der beiden Vertiefungen sind so gewählt, daß sich die erste Kugel durch eine horizontale Beschleunigung leichter als die zweite Kugel aus ihrer Ruhelage herausbewegen kann. Die von der ersten Kugel betätigte Hebeleinrichtung ist als Sperrklinke ausgebildet und aktiviert das Rückhaltesystem, wenn eine horizontale Beschleunigung des Fahrzeugs einen vorgegebenen Wert übersteigt und sich die erste Kugel aus ihrer Ruhelage herausbewegt. Die Hebeleinrichtung der zweiten Kugel greift bei einer vertikalen Beschleunigung, zum Beispiel infolge von Fahrbahnunebenheiten oder dergleichen, in den Bewegungsweg der Sperrklinke ein und blockiert diese, um eine Aktivierung des Rückhaltesystems zu verhindern. Bei dem bekannten Beschleunigungssensor ist die Neigung des Konuswinkels der ersten Vertiefung entscheidend für die Größe des vorgegebenen Beschleunigungswerts für die Aktivierung des Rückhaltesystems, da ein flacherer Winkel zu einer früheren Auslösung als ein steilerer Winkel führt. Jedoch weist der bekannte Beschleunigungssensor zwei wesentliche Nachteil auf. Zum einen verändert sich die Neigung des Konuswinkels bei einer Berg- oder Talfahrt des Kraftfahrzeugs und damit die Größe der zur Fahrbahnebene parallelen Beschleunigung, d. h. die Stärke des Aufpralls, die eine Aktivierung des Rückhaltesystems zur Folge hat. Auch ist es aufgrund von Baugeometrien des Fahrzeugs nicht immer möglich, den Sensor genau in der gewünschten Ausrichtung einzubauen, was ebenfalls eine Veränderung der Neigung des Konuswinkels und damit der Auslöseschwelle zur Folge hat. Zum anderen bewirkt eine sehr unebene, als Waschbrettpiste bekannte Fahrbahnoberfläche eine fortdauernde schnelle Auf- und Abbewegung der zweiten Kugel in ihrer Vertiefung, wodurch es infolge der Trägheit der zweiten Hebeleinrichtung zu einer anhaltenden Blockierung der ersten Kugel kommen kann, so daß eine korrekte Auslösung des Rückhaltesystems nicht gewährleistet ist.

Aus der DE 32 34 422 C2 ist weiter bereits eine Betätigungsvorrichtung für ein Rückhaltesystem eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem eine Trägheitsmasse entgegen der Kraft einer Feder in einem Gehäuse verschiebbar ist und zur Aktivierung des Rückhaltesystems einen unter der Wirkung eines Kraftspeichers stehenden Betätigungsstößel der Vorrichtung freigibt, wenn die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Beschleunigungssensor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Einbaulage und die Neigung bzw. Unebenheit der Fahrbahnoberfläche einen geringeren Einfluß auf das Ansprechverhalten des Beschleunigungssensors haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste und der zweite Trägheitskörper jeweils entgegen der Kraft einer Feder beweglich sind. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zum einen durch die auf den ersten Trägheitskörper einwirkende Feder mit einer von der Neigung der Fahrbahnoberfläche oder von der Einbaulage des Sensors unabhängigen konstanten Federkraft die Abhängigkeit des Ansprechverhaltens des ersten Trägheitskörpers von seiner Bewegungsrichtung zu reduzieren und zum anderen durch die Kombination beider Federn sowohl beim ersten als auch beim zweiten Trägheitskörper eine Dämpfungswirkung zu erzielen, die bei schnell aufeinanderfolgenden vertikalen Beschleunigungen eine Bewegung beider Trägheitskörper verhindert. Die Feder des zweiten Trägheitskörpers bewirkt darüberhinaus, daß dieser nach einer Bewegung senkrecht zur Fahrbahnebene schneller in seine Ruhelage zurückkehrt und ermöglicht dadurch ein schnelleres Ansprechen des Beschleunigungssensors bei einem unmittelbar nachfolgenden Aufprall.

Um sicherzustellen, daß der zweite Trägheitskörper bei einer vertikalen Beschleunigung den ersten Trägheitskörper schnell blockiert, sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der zweite Trägheitskörper unmittelbar in den Bewegungspfad des ersten Trägheitskörpers eingreift, so daß Verzögerungen infolge weiterer Massen mit eigener Trägheit ausgeschlossen sind.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Bewegung des ersten und des zweiten Trägheitskörpers geführt ist und vorzugsweise eine Linearbewegung in einer Linearführung oder eine Schwenkbewegung um eine Schwenkachse ist, so daß die Federn unabhängig von der Neigung der Fahrbahnoberfläche stets in der gleichen Richtung auf die Trägheitskörper einwirken, wodurch ein gleichbleibendes Ansprechverhalten sichergestellt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht der Trägheitskörper eines erfindungsgemäßen Beschleunigungssensors;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht der Trägheitskörper eines anderen erfindungsgemäßen Beschleunigungssensors.

Die beiden in der Zeichnung dargestellten, in einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) eingebauten Beschleunigungssensoren 2, 2' bestehen im wesentlichen aus einer ersten Trägheitsmasse 4, 4', die entgegen der Kraft einer ersten Schraubendruckfeder 6, 6' in einem Gehäuse 8, 8' (in Fig. 2 nur teilweise dargestellt) beweglich gelagert ist, sowie einer zweiten Trägheitsmasse 10, 10', die im Gehäuse 8, 8' entgegen der Kraft einer zweiten Schraubendruckfeder 12, 12' beweglich gelagert ist, wobei die Bewegungsrichtungen (P4, P4'; P10, P10') der beiden Trägheitsmassen 4, 4'; 10, 10' jeweils einen spitzen Winkel einschließen. Durch die Baugeometrie des Kraftfahrzeugs ist die Einbaulage des Gehäuses 8, 8' im Kraftfahrzeug derart vorgegeben, daß die Bewegungsrichtung der ersten Trägheitsmasse 4, 4' gegenüber einer horizontalen Fahrbahnoberfläche oder -ebene 14, 14' unter einem Winkel von etwa 30 Grad nach oben geneigt ist, wobei die Kraft der ersten Feder 6, 6' einer schräg nach oben gerichteten Bewegung der ersten Trägheitsmasse 4, 4' entgegenwirkt. Die Bewegungsrichtung der zweiten Trägheitsmasse 10, 10' ist im wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnoberfläche 14, 14', wobei die Kraft der zweiten Feder 12, 12' einer nach oben gerichteten Bewegung der zweiten Trägheitsmasse 10, 10' entgegenwirkt, die eine Blockierung des Bewegungspfades der ersten Trägheitsmasse 4, 4' zur Folge hat.

Die erste Trägheitsmasse 4, 4' dient zur Aktivierung eines Rückhaltesystems, wie beispielsweise eines Gurtstraffers oder eines Airbags (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs, wenn durch einen Aufprall desselben eine Beschleunigung der Trägheitsmasse 4, 4' gegenüber dem Gehäuse 8, 8' parallel zur Fahrbahnoberfläche 14, 14' einen vorgegebenen Wert übersteigt, so daß sich die Trägheitsmasse 4, 4' entgegen der Federkraft über ein vorgegebenes Maß hinaus aus ihrer Ruhelage herausbewegt. Die Aktivierung selbst kann in Abhängigkeit von der Art des Rückhaltesystems und des Aktivierungsmechanismus in einer dem Fachmann bekannten Weise unmittelbar durch die Trägheitsmasse 4, 4' oder über einen zwischengeschalteten Energiespeicher erfolgen. Für eine weitere Erläuterung der Möglichkeiten einer Aktivierung wird beispielsweise auf die eingangs genannten Druckschriften verwiesen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beschleunigungssensor 2 bestehen die beiden Trägheitsmassen 4, 10 jeweils aus einem zylindrischen Körper 16, 18, der in einer Zylinderbohrung 20, 22 des Gehäuses 8 entgegen der Kraft der Feder 6, 12 verschiebbar ist. Die unterhalb der Feder 6 der ersten Trägheitsmasse 4 angeordnete zweite Trägheitsmasse 10 weist einen nach oben überstehenden Ausleger 24 auf, dessen oberes Ende sich in der Ruhelage der zweiten Trägheitsmasse 10 (Fig. 1), d. h. wenn keine vertikale Beschleunigung auf das Kraftfahrzeug einwirkt, federseitig vor der ersten Trägheitsmasse 4 knapp unterhalb von deren Bewegungspfad befindet, wobei es jedoch nicht in diesen eingreift.

Im Unterschied dazu ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die erste Trägheitsmasse 4' um eine horizontale Drehachse 26' verschwenkbar. Die Trägheitsmasse 4' ist am unteren freien Ende einer Pendelstange 28' befestigt, deren oberes Ende auf der Drehachse 26' drehbar gelagert ist, wobei die Kraft der ersten Feder 6' einem Verschwenken der Trägheitsmasse 4' und der Stange 28' schräg nach oben im Uhrzeigersinn entgegenwirkt. In der Ruhelage der ersten Trägheitsmasse 4' schließt die Stange 28' einen Winkel von etwa 60 Grad mit der Fahrbahnoberfläche 14' ein. Die zweite Trägheitsmasse 10' ist am freien Ende eines unterhalb der ersten Trägheitsmasse 4' angeordneten Hebelarms 30' befestigt, um eine Schwenkachse 32' an seinem anderen Ende verschwenkbar ist. Der in der Ruhelage im wesentlichen horizontal ausgerichtete Hebelarm 30' ist entgegen der Kraft der zweiten Feder 12' im Uhrzeigersinn nach oben verschwenkbar. Über den Hebelarm 30' steht ein Ausleger 24' nach oben über, dessen oberes Ende sich in der Ruhelage der zweiten Trägheitsmasse 10' und des Hebelarms 30' federseitig knapp unterhalb des Bewegungspfades der ersten Trägheitsmasse 4' befindet, und zwar zwischen deren Ruhelage (Fig. 2) und der Stelle, an der bei zusammengedrückter Feder 6' eine Aktivierung des Rückhaltesystems erfolgt.

An Stelle der dargestellten Schraubendruckfedern 6', 12' können bei diesem Beschleunigungssensor auch Torsionsfedern vorgesehen sein, die einem Verschwenken der Pendelstange 28' bzw. des Hebelarms 30' aus der Ruhelage entgegenwirken.

Wenn bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs das Gehäuse 8, 8' des Beschleunigungssensors 2, 2' parallel zur Fahrbahnebene 14, 14' und entgegen der Fahrtrichtung schlagartig abgebremst wird, bewegt sich jeweils die erste Trägheitsmasse 4, 4' in Abhängigkeit von der Stärke der Beschleunigung entgegen der Kraft der Feder 6, 6' in der Zylinderbohrung 20 bzw. zusammen mit der Pendelstange 28' unter einem spitzen Winkel zur Fahrbahnebene 14, 14' schräg nach oben, wobei es beim Überschreiten eines vorgegebenen Beschleunigungswerts zu einer Aktivierung des Rückhaltesystems kommt.

Wegen des Fehlens einer zur Fahrbahnoberfläche senkrechten Beschleunigungskomponente bleibt in diesem Fall die zweite Trägheitsmasse 10, 10' in ihrer Ruhelage, in welcher das obere Ende des Auslegers 24, 24' nicht in den Bewegungspfad der Trägheitsmasse 4, 4' eingreift, so daß eine Aktivierung des Rückhaltesystems ungehindert erfolgen kann.

Wenn das Gehäuse 8, 8' des Beschleunigungssensors 2, 2' beim Überfahren von Schlaglöchern, Bodenschwellen oder anderen Fahrbahnunebenheiten senkrecht zur Fahrbahnoberfläche 14, 14' nach unten beschleunigt wird, wobei gegebenenfalls sehr hohe Beschleunigungswerte auftreten können, wird die erste Trägheitsmasse 4, 4' aufgrund einer in ihrer Bewegungsrichtung auf sie einwirkenden Kraftkomponente K1 ihrer Trägheitskraft K in Bezug zum Gehäuse 8, 8' schräg nach oben beschleunigt. Diese Beschleunigung könnte unter ungünstigen Umständen den vorgegebenen, zur Aktivierung des Rückhaltesystems führenden Beschleunigungswert übersteigen, wenn die Bewegung des Trägheitskörpers 4, 4' nicht zuvor durch die zweite Trägheitsmasse 10, 10' blockiert wird.

Bei den in den Figuren dargestellten Beschleunigungssensoren 2, 2' wird der Bewegungspfad der ersten Trägheitsmasse 4, 4' jeweils durch das obere Ende des Auslegers 24, 24' blockiert, wenn sich das Gehäuse 8, 8' aufgrund einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs senkrecht zur Fahrbahnoberfläche 14, 14' nach unten bewegt, weil die zweite Trägheitsmasse 10, 10' dieser Bewegung wegen ihrer Trägheit nicht unmittelbar folgt. Durch die dadurch hervorgerufene Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 8, 8' und der zweiten Trägheitsmasse 10, 10' wird zum einen der Ausleger 24, 24' in den Bewegungspfad der Trägheitsmasse 4, 4' bewegt und so die Aktivierung des Rückhaltesystems verhindert. Zum anderen wird die zweite Feder 6, 6' gespannt, so daß der zweite Trägheitskörper 10, 10' nach dem Ende der Beschleunigung aufgrund der Federspannung sehr schnell wieder in die Ruhelage zurückbewegt und damit der Bewegungspfad der ersten Trägheitsmasse 4, 4' wieder freigegeben wird. Dadurch kann im Falle eines Aufpralls unmittelbar im Anschluß an eine vertikale Beschleunigung des Fahrzeugs eine sofortige Aktivierung des Rückhaltesystems erfolgen.

Claims (12)

1. Beschleunigungssensor für ein Rückhaltesystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Trägheitskörper, der in einer zu einer horizontalen Fahrbahnebene geneigten Richtung beweglich ist und der sich aus einer Ruhelage herausbewegt und das Rückhaltesystem aktiviert, wenn eine Beschleunigung des Fahrzeugs in einer zur Fahrbahnebene parallelen Richtung einen vorgegebenen Wert überschreitet, und mit einem zweiten Trägheitskörper, der in einer zur Fahrbahnebene senkrechten Richtung beweglich ist und eine Aktivierung des Rückhaltesystems verhindert, wenn der erste Trägheitskörper aufgrund einer durch Fahrbahnunebenheiten oder dergleichen verursachten Beschleunigung des Fahrzeugs oder von Teilen desselben in einer zur Fahrbahnebene senkrechten Richtung aus seiner Ruhelage herausbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Trägheitskörper (4, 4'; 10, 10') jeweils entgegen der Kraft einer Feder (6, 6'; 12, 12') beweglich sind.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Trägheitskörper (10) in den Bewegungspfad des ersten Trägheitskörpers (4) eingreift.

3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des ersten und des zweiten Trägheitskörpers (4, 4'; 10, 10') geführt ist.

4. Beschleunigungssensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Trägheitskörper (4) in einer Linearführung (20) beweglich gelagert ist.

5. Beschleunigungssensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Trägheitskörper (10) in einer Linearführung (22) beweglich gelagert ist.

6. Beschleunigungssensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Trägheitskörper (4') um eine Drehachse (26') verschwenkbar gelagert ist.

7. Beschleunigungssensor nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Trägheitskörper (10) um eine Drehachse (30') verschwenkbar gelagert ist.

8. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Trägheitskörper (10, 10') entgegen der Kraft der Feder (12, 12') nach oben beweglich ist.

9. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Trägheitskörper (4, 4') entgegen der Kraft der Feder (6, 6') schräg nach oben beweglich ist.

10. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Trägheitskörper (10, 10') oder ein starr mit dem zweiten Trägheitskörper (10, 10') verbundenes Bauelement (24, 24') in einem Bereich zwischen der Ruhelage des ersten Trägheitskörpers (4, 4') und einem Auslösepunkt des Rückhaltesystems in den Bewegungspfad des Trägheitskörpers (4, 4') eingreift.

11. Rückhaltesystem für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch einen Beschleunigungssensor (2, 2') nach einem der vorangehenden Ansprüche.

12. Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch ein Rückhaltesystem nach Anspruch 11.