DE2132830B2 - Piezoelektrischer Beschleunigungsgeber für eine Sicherheitsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Beschleunigungsgeber für eine Sicherheitsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem fest an einer geeigneten Stelle des Kraftfahrzeugs zu befestigenden Gehäuse, in dem ein Piezoelement, eine träge Masse und eine Feder zum Andrücken der tragen Masse gegen das Piezoelement untergebracht sind, wobei von dem Piezoelement an gegenüberliegenden Enden elektrische Anschlüsse zur Führung zur Sicherheitsvorrichtung ausgehen.

Es sind zahlreiche Kraftfahrzeug-Sicherheitsvorrichtungen bekannt. Einige sehen ein Netz oder einen Luftsack vor, der im Falle einer Kollision automatisch in eine Schutzstellung gebracht wird, um Fahrzeuginsassen vor Verletzungen einschließlich Genickbruch zu schützen. Da das Netz oder der Luftsack nach dem Wirksamwerden den Kraftfahrer an einer Bedienung des Fahrzeugs hindert, so daß die Fahrzeuginsassen erheblicher Gefahr ausgesetzt bleiben, muß Sorge dafür getragen werden, daß die Sicherheitsvorrichtung lediglich beim Auftreten eines solchen Zusammenstoßes ausgelöst wird, der möglicherweise zu kritischen Körperschäden der Fahrzeuginsassen führen könnte. Es muß somit ein Beschleunigungsgeber zur Auslösung der Sicherheitsvorrichtung vorgesehen sein, der nur beim Überschreiten einer bestimmten kritischen Fahrzeugbeschleunigung anspricht.

Ein bekannter piezoelektrischer Besehleunigungsgeber der eingangs genannten Art soll insbesondere bei Vibrationsversuchen an Flugzeugen eingesetzt werden Hierzu wird gefordert, daß der Beschleunioungs^eber im wesentlichen nur auf Beschleunigungen in einer vorbestimmten Richtung anspricht. Für Beschleunigungen in Querrichtung soll er weitgehend unempfindlich sein. Zur Erfüllung dieser Erfordernisse besteht der bekannte piezoelektrische Beschleunigungs»eber aus einem Gehäuse mit einer Zylinderkammer! in der nacheinander plane Piezozylinderscheiben eine zylindrische träge Masse mit planer Kontaktfiäche und Tellerfedern untergebracht sind. Die Tellerfedern stützen sich gegen eine Schraube ab. welche die Aufnahmekammer abschließt.

Der Erfindung lieet die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Beschleunigungsgeber der eingangs genannten Art zu schaffen, der Beschleunigungen nicht allein in einer bestimmten Richtung, sondern mit guter Genauigkeit in einem weiteren Winkelbereich erfaßt und der sich damit für den Einbau in ein Kraftfahrzeug in Verbindung mit einer Sicherheitsvorrichtung eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß das Piezoelement eine sphärische Innenausnehmung besitzt, in welche die ebenfalls sphärische Gestalt gleichen Radius aufweisende trage Masse eingreift.

Auf Grund der sphärischen Formgebung von Piezoelement und träger Masse ist das von dem Piezoelement abgeleitete elektrische Signal innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs weitgehend unabhängig von der Richtung der einwirkendem Beschleunigungskraft. Damit eignet sich der erfindungsgemäße Beschleunigungsgeber zum Auslösen einer Sicherheitsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, da bei Kraftfahrzeugunfällen unterschiedliche Beschleunigungsrichtungen auftreten können.

Vorteilhaft ist das Piezoelement bogenförmig ausgebildet und über einen Stützkörper am Gehäuse abgestützt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Beschleunigungsgeber in Schnittdarstellung;

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Abwandlung des Beschleunigungsgebers gemäß den Fig. 1 und 2.

Der in Fig. 1 gezeigte Beschleunigungsgeber besitzt ein Gehäuse 10, das in geeigneter Lage fest an einem Kraftfahrzeugkörper (nicht gezeigt) befestigt ist. An einem Stützkörper 12 wird ein bogenförmiges Piezoelement 11 in seiner Lage gehalten; der Stützkörper 12 ist an einem Ende des Gehäuses 10 befestigt; das Piezoelement 11 nimmt eine träge Masse 13 von sphärischer Gestalt auf seiner Innenoberfläche beweglich auf. Das bogenförmige Piezoelement 11 hat eine solche Bogenlänge, daß es einen Winkel von 2 θ gegenüber der Mitte der sphärischen trägen Masse 13 bildet. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist die Innenoberlläche des bogenförmigen Piezoelements 11 sphärisch ausgebildet mit einem Radius, der mit dem der sphärischen tragen Masse 13 identisch ist, so daß sich ein Flächenkontakt ergibt. Das bogenförmige Piezoelement Il besteht aus piezoelektrischem Material, wobei an gegenüberlie-

senden Enden des Piezoelements zwei Elektroden 14 und 15 befestigt sind. Die Elektroden 14 und 15 sind über Zuleitungen 16 und 17 an Anschlüsse 18 bzw. 19 angeschlossen, die an eine Steuerschaltung für eine Kraftfahrzeug-Sicherheitsvorrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen werden können. Wird auf das bogenförmige Piezoelement 11 ein Druck ausgeübt, tritt an den Elektroden 14 und 15 eine zum Druck proportionale Spannung auf, die an die Steuerschaltung übertragen wird.

Im Gehäuse 10 ist eine Schraubenfeder 20 vorgesehen, die die sphärische träge Masse 13 gegen die innenob-ji fläche des bogenförmigen Piezoelements 11 drückt. Am anderen Ende des Gehäuses 10 ist ein Fuß 21 befestigt, der eine axiale Gewindebohrung 22 für ein bewegliches Abstützen einer Einstellschraube 23 aufweist. Auf der Innenseite des Fußes 21 trägt die Einstellschraube 23 eine Federstütze 24, auf der MCh die Schraubenfeder 20 fest abstützt. Ein an dem Fuß 21 befestigter Deckel 25 dichtet die Einstellschraube 23 ab. Ein Drehen der Einstellschraube 23 von Hand variiert die Druckkraft der Schraubenfeder 20 und damit den Kontaktdruck der spärischen tragen Masse 13 auf das bogenförmige Piezoelement 11.

Wird der Beschleunigungsgeber einer plötzlichen schnellen Verzögerung in Richtung des Pfeils 26 — beispielsweise infolge eines Zusammenstoßes — ausgesetzt, wird die sphärische träge Masse 13 infolge ihrer Trägheit heftig gegen die Innenoberfläche des Piezoelements 11 gedrückt, so daß ein dem vergrößerten Kontaktdruck proportionales Spannungssignal zur Steuerschaltung geliefert wird. Die Steuer schaltung (nicht gezeigt) ist so aufgebaut daß sie die Kraftfahrzeug-Sicherheitsvorrichtung auslost, wenn von dem Beschleunigungsgeber eine Eingangsplanung beliefert wird, die einen vorbestimmten Wert überschreitet. Alternativ kann eine Energieversorgungsschalrun« für die Steuerschaltung in Abhängigkeit von der⁼den vorbestimmten Wert überschreitenden Größe der Eingangsspannung aktiviert werden. Es kommt somit die Sicherheitsvorrichtung nur dann zum Einsatz, wenn der Beschleunigungsgeber einer Verzögerung ausgesetzt wird, die einen vorbestimmten Wert überschreitet. Selbstverständlich kann der Beschleunigungsgeber darüber hinaus eine vorgegebene Größe überschreitende Verzogerungen erfassen die im wesentlichen im Richtungswinkelbereich von 2 Θ auftreten. Aus der Querschnittsdarstelluno der Fig. 2 wird deutlich, daß infolge des Flächenkontaktes der sphärischen trägen Masse 13 mit der sphärischen Innenausnehmung des bogenförmigen Piezoelements 11 der Beschleunigungsgeber auch Verzögerungen erfassen kann, die in einem gewissen vertikalen Winkei auftreten.

F i g. 3 zeigt eine Abwandlung; in diesem Fall ist eine im wesentlichen scheibenförmig ausgebildete träge Masse 27 vorgesehen, die an dem bogenförmigen Piezoelement 11' anliegt, wobei sich die Umfangsfläche der tragen Masse 27 in Flächenberührung mit der Innenoberfläche des bogenförmigen Piezoelements 11' befindet. Bei dieser Anordnung ist es möglich, Verzögerung in einer Ebene zu ermitteln, die°im wesentlichen mit der Ebens der scheibenförmig ausgebildeten tragen Masse 27 und des bogenförmigen Piezoelements 11' übereinstimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Piezoelektrischer Beschleunigungsgeber für eine Sicherheitsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem fest an einer geeigneten Stelle des S Kraftfahrzeugs zu befestigenden Gehäuse, in dem ein Piezoelement, eine "träge Masse und eine Feder zum Andrücken der tragen Masse gegen das Piezoelement untergebracht sind, wobei von dc-m Piezoelement an gegenüberliegenden Enden elektrische Anschlüsse zur Führung zur Sicherheitsvorrichtung ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (11) eine sphärische Innenausnehmung (20) besitzt, in welche die ebenfalls sphärische Gestalt gleichen Radius aufweisende träge Masse (13) eingreift.

2. Beschleunigungsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (H) bogenförmig ausgebildet ist und über einen Stützkörper (12) am Gehäuse (10) abgestützt ist.

3. Beschleunigungsgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einstellschraube (23) zur Einstellung der Druckkraft der Feder (20).

4. Beschleunigungsgeber nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen am Gehäuse (10) befestigten Fuß (21) durch den sich die Einstellschraube (23) erstreckt und der eine Federstütze

(24) für die Feder trägt.

5. Beschleunigungsgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Fuß (21) zur Abdichtun« der Einstellschraube (23) ein Deckel

(25) befestigt ist.

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