DE2210420B2

DE2210420B2 - Druckkraftabhängiger mechanischer Sensor zur Steuerung einer Sicherheitsvorrichtung für die Insassen von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE2210420B2
Application number: DE2210420A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazo Yokosuka Hayakawa; Kenzo Hirashima; Nagayuki Yokohama Marumo; Shunji Matsui
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1971-03-04
Filing date: 1972-03-03
Publication date: 1978-03-09
Also published as: US3859482A; AU3948172A; DE2210420A1; CA1040726A; FR2128528A1; AU441719B2; GB1380968A; FR2128528B1; DE2210420C3

Description

Die Erfindung betrifft einen druckkraftabhängigen mechanischen Sensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Sensor ist aus der US-PS 30 22 406 bekannt. Bei dem bekannten Sensor sind in einem isolierenden Aufnahmeteil zwei einander gegenüberliegende elektrische Kontakte aufgenommen, die im unbetätigten Zustand des Sensors durch ein Verbindungsglied elektrisch verbunden werden. Ein auf das Verbindungsglied ausgeübter mechanischer Druck verschiebt dieses aus der Berührung mit den elektrischen Kontakten, wodurch diese unterbrochen werden. Dabei führt bereits jeder kleine mechanische Druck zu einer solchen Unterbrechung, ohne daß ein bestimmter Druckschwellwert überschritten werden müßte.

Ein ganz ähnlicher Sensor ist aus der GB-PS 11 84 264 bekannt, der sich vom erstgenannten Sensor jedoch dadurch unterscheidet, daß sein Kontaktpaar im Normalzustand unterbrochen ist und erst bei Druckeinwirkung elektrisch verbunden wird. Dabei läßt sich durch Dimensionierung einer Schraubenfeder eine Minimaldruckschwelle vorsehen.

Aus den deutschen Auslegeschriften 1017 252 und 1162913 sind als Drucksensor dienende Matten bekannt, die beispielsweise beim Betreten einen Kontakt auslösen sollen. Diese Sensoren arbeiten nach demselben Prinzip wie der aus der GB-PS 11 84 264 bekannte. Aus der DE-OS 19 21 333 ist es zum Zwecke einer Einbruchssicherung bekannt, zwischen die beiden Glasscheiben einer Isolierverglasung leitende Drähte zu spannen oder auf der Innenfläche der einen Glasscheibe einen an einer Stelle aufgetrennten Leiter aufzuschichten. Dabei wird vorausgesetzt, daß ein Bruch der Glasscheibe im Fall eines Einbruchs zum Bruch eines Leitungsdrahts oder der Leiterschicht führt. Zum gleichen Zweck ist es aus der DT-PS 3 67 269 bekannt, auf der Oberfläche einer Glasscheibe einen Leitungsdraht zu ziehen und mit einer Glasabdeckung vor einer Beschädigung beim Reinigen der Scheibe etc. zu schützen. Aus der DT-PS 8 25 365 ist schließlich eine Einbruchssicherung zum Schutz gegen Schaufenstereinbrüche bekannt, bei der sogenanntes Kapillarglas verwondyt wird, dessen in Längsrichtung verlaufende Kapillare mit Quecksilber gefüllt sind. Jeder Quecksilberkanal stellt innerhalb einer Kapillare eine leitende Verbindung dar, die beim Bruch des Glases unterbrochen wird.

Aus der DE-OS 19 45 621 ist ein Luftkissen-Aufprallschutz für Kraftfahrzeuge mit hydraulischer oder pneumatischer Auslösung bekannt, bei dem ein spröder, leicht brechbarer Hohlkörper, vorzugsweise eine Röhre, verwendet wird, in die ein Schalter eingebaut ist, welcher durch eine Füllung mit einer Flüssigkeit oder durch Luftüberdruck im offenen Zustand gehalten wird. Beim Bruch der Röhre infolge eines Aufpralls läuft die Flüssigkeit aus bzw. verschwindet der Überdruck, so daß der Schalter geschlossen wird. Dabei dient der Luftüberdruck in der Röhre als Betätigungsmittel für den Schalter und nicht als Unterstützung des Brechvorgangs der Röhre.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mechanischen Sensor der eingangs bezeichneten Alt zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und bei Überschreiten einer ganz bestimmten Auslösekraft ein Signal für die Steuerung der Sicherheitsvorrichtung abgibt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Der mit der Erfindung geschaffene Sensor ist gegenüber Kräften, die einen bestimmten Schwellwert überschritten haben, ausreichend empfindlich, da die Glasröhre bei solchen Kräften rasch zerbricht Andererseits verhindert der genannte Schwellwert ein Ansprechen des Sensors und damit ein Aufblasen eines beispielsweise als Sicherheitsvorrichtung dienenden Schutzsacks bei Druckkräften, die im normalen Betrieb des Fahrzeugs auftreten. Das verwendete Ruhestromprinzip des im heilen Zustand leitenden Verbindungsteils ist vorteilhaft, weil die Funktion des Sensors nicht dadurch beeinträchtigt werden kann, daß bei einem Aufprall beispielsweise seine Anschlußleitungen zerstört werden. Der erfindungsgemäße Sensor kann daher

an nahezu beliebiger Stelle eines Fahrzeugs angebracht werden, selbst an Stellen, bei denen im Fall eines Unfalls mit Verformungen zu rechnen ist

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeiupielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. la einen Längsschnitt einer Ausführungsform des Sensors;

Fig. Ib eine Schnittansicht nach Linie VII-ViI in Fig. la; ίο

Fig.2a einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des mechanischen Sensors,

Fig.2b eine Schnittansicht nach Linie VHI-VIII in F i g. 2a,

F i g. 3 eine Draufsicht — teilweise im Schnitt — eines Beispiels der Art der Montage des Sensors nach F i g. 2a und 2b an einer Fahrzeugkarosserie,

Fig.4a einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Sensors,

F i g. 4b eine Schnittansicht nach Linie X-X in F i g. 4a,

Fig.4c eine perspektivische Ansicht des Sensors nach F i g. 4a und 4b,

Fig.5a eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des mechanischen Sensors und

Fig.5b eine Fig.5a ähnliche Ansicht des Sensors, der sich jedoch nun in Arbeitsstellung befindet

Fig. la und Ib veranschaulichen eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen mechanischen Sensors. Der dargestellte Sensor weist eine längliche Glasröhre 48 auf, die mit einem elektrisch leitendem Material, wie Silber beschichtet oder plattiert ist und an beiden Enden mit elektrischen Anschlußleitungen Sl und 5 Γ verbunden ist Der Sensor umfaßt ferner ein isolierendes Aufnahmeteil 49, das die Glasröhre 48 aufnimmt Das isolierende Aufnahmeteil 49 besteht aus einem im wesentlichen flexiblen isolierenden Material, wie Gummi oder dehnbaren Kunststoffen und ist an seinem offenen Ende mittels eines Endstopfens 50 geschlossen, der ebenfalls aus einem flexiblen isolierenden Material besteht. Das isolierende Aufnahmeteil 49 wird von einem im wesentlichen starren Trägerorgan 53 getragen, das Montagelöcher 54 und 54' zum Anschrauben des Sensors an irgendeinen der Aufbauteile der Fahrzeugkarosserie aufweisen kann.

Die Abmessungen, die Form und das Material sowohl der Glasröhre 48 als auch des isolierenden Aufnahmeteils 49 sollten derart gewählt werden, daß die Glasröhre 48 zerbricht, wenn sie einem mechanischen Druck ausgesetzt wird, der größer als ein vorbestimmter Wert ist Wirkt eine Kraft, die den vorbestimmten Wert überschreitet, auf den Sensor in Richtung des Pfeils P(Fig. Ib) ein, wird die Glasröhre 48 in Stücke zerbrochen, wodurch die Leiter an beiden Enden der Glasröhre 48 elektrisch voneinander getrennt werden. Durch diesen Vorgang wird ein elektrisches Signal erzeugt, das die Einwirkung einer Kraft auf den Sensor anzeigt

Um das schnelle Zerbrechen der Glasröhre 48 zu erleichtern, wenn diese einem mechanischen Druck ausgesetzt wird, ist in dem isolierenden Aufnahmeteil vorzugsweise eine Messerschneide 55 eingebettet, wobei deren scharfe Kante an der zerbrechlichen Glasröhre 48 anliegt, wie dieses dargestellt ist

In Fig.2a und 2b ist eine Modifikation des mechanischen Sensors gezeigt die eine Glasröhre 56, aufweist die mit einer, elektrisch leitenden Schicht bedeckt ist und an beiden Enden mit elektrischen Anschlußleitungen 57 und 57' verbunden ist. Die Glasröhre 56 sitzt in einem offenendigen, zylindrischen, isolierenden Aufnahmeteil 58, das an beiden Enden mittels Endstopfen 59 und 59' geschlossen ist, die Öffnungen 60 und 60' aufweisen, durch die die Anschlußleitungen 57 bzw. 57' nach außen ragen. Eine dieser Leitungen 57 und 57' ist mit einer geeigneten elektrischen Energiequelle verbunden, während die andere Leitung mit einer Betätigungseinrichtung für eine Fahrzeugsicherheitseinrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist Das isolierende Aufnahmeteil 58, in dem die Glasröhre 56 bündig sitzt, ist in einem Andruckteil 61 aus einem starren Material eingeschlossen und wird von einer Gabel 62 festgehalten, aus der das Andruckteil 61 nach außen ragt. Das zylindrische Aufnahmeteil 58 besteht aus einem geeigneten flexiblen Material, das verformt wird, wenn eine Kraft, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, an dem Andruckteil 61 und entsprechend an dem Aufnahmeteil 58 in Richtung des Pfeils P angreift, wodurch die Glasröhre 56 zerbrochen wird. Beim Bruch der mit der leitenden Schicht versehenen Glasröhre 56 werden somit die Anschlußleitungen 57 und 57' in gleicher Weise wie bei dem Sensor nach F i g. la und Ib getrennt. Die leitende Schicht kann dadurch auf die Glasröhre aufgebracht werden, daß ein elektrisch leitendes Material, wie Silber, auf die gesamte äußere Mantelfläche des Rohres plattiert oder aufgedampft wird.

Der Sensor nach F i g. 2a und 2b ist gewöhnlich derart angeordnet, daß sein Andruckteil 61 nach außen ragt so daß es den mechanischen Druck unmittelbar an seiner Oberseite aufnimmt. Im Bedarfsfall kann das Andruckteil 61 jedoch auch mit einem Quersteg 61a an seiner Oberfläche versehen sein, wie dies in F i g. 3 veranschaulicht ist. Der Sensor nach F i g. 3 ist durch die Gabel 62 starr an der Endfläche des Fahrzeugkarosserieaufbaus 63 befestigt und mittels Bolzen 65 und 65' über den Quersteg 61a des Andruckteils 61 mit der Innenseite des vorderen oder hinteren Stoßfängers 64 verbunden, so daß der Sensor den mechanischen Druck oder Stoß während der Kollision des Kraftfahrzeuges über den Stoßfänger 64 aufnimmt.

Die Ausführungsform nach F i g. 2a und 2b oder F i g. 3 hat den Vorteil, daß die zerbrechliche Glasröhre 56 vor unbeabsichtigtem Zerbrechen geschützt wird, solange die an dem Andruckteil 61 angreifende Druckkraft kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und daß sie aber sofort in Stücke zerbricht, sobald der Grenzwert der auf das Andruckteil 61 oder dessen Quersteg 61a wirkenden Kraft überschritten wird. Dieser Vorteil ergibt sich aus dem besonderen Aufbau des Sensors, da die Glasröhre 56 in dem flexiblen Aufnahmeteil 58 angeordnet ist und dieses seinerseits in dem starren Andruckteil 61 eingeschlossen ist. Das Zerbrechen der Glasröhre 56 wird erleichtert, indem der Innenraum der Glasröhre einen überatmosphärischen Druck aufweist.

In den F i g. 4a bis 4c ist eine weitere Modifikation der Ausführungsformen nach F i g. 2a und 2b oder F i g. 3 veranschaulicht. Der dort gezeigte mechanische Sensor weist ebenfalls eine Glasröhre 66 auf, die mit einem elektrisch leitenden Material, wie Silber, beschichtet od°r plattiert ist und an beiden Enden mit Anschlußleitungen 67 und 67' für elektrische Leitungen versehen ist. Eine dieser elektrischen Leitungen ist mit einer elektrischen Energiequelle verbunden 'und wird von dieser gespeist, während die andere mit einer Betätigungseinrichtung der Fahrzeugsicherheitseinrichtung

verbunden ist (nicht gezeigt). Die leitende Glasröhre 66 sitzt in einem flexiblen Aufnahmeteil 68, das in seinen Endwänden Öffnungen (nicht beziffert) aufweist, über die die elektrischen Anschlußleitungen nach außen geführt sind. Das als Puffer für die eingebettete Glasröhre 66 wirkende Aufnahmeteil 68 besteht aus einem im wesentlichen flexiblen Material, wie Gummi oder dehnbaren Kunststoffen mit isolierender Eigenschaft. Das Aufnahmeteil 68 ist an einer im wesentlichen flachen Grundplatte 69 angebracht und über diese Grundplatte mit irgendeinem Teil 70, der Kraftfahrzeugkarosserie, mittels eines Bolzens 71 und einer Mutter 72 befestigt, wie dies aus Fig.4a und 4b ersichtlich ist. Das flexible, als Polster wirkende Aufnahmeteil 68 ist in der dargestellten Ausführungsform halbzylindrisch ausgebildet, wobei seine im wesentlichen flache Fläche fest an der Grundplatte 69 angebracht ist. Ein Andruckteil 73, das einen halbzylindrischen Abschnitt aufweist, der im wesentlichen in Obereinstimmung mit der halbzylindrischen Umfangsfläche des Aufnahmeteils 68 gebildet ist, ist als Abdeckung mittels Schrauben 74 und 74' an dem Aufbau 70 derart befestigt, daß es das Aufnahmeteil in seinem halbzylindrischen Abschnitt bündig aufnimmt, wie dies in Fig.4b gezeigt ist. Die Grundplatte 69 und das Andruckteil 73 bestehen aus im wesentlichen starren Materialien, wie Metall oder harten Kunststoffen. Das Andruckteil 73 kann allgemein in Form einer umgekehrten Schüssel ausgebildet sein und an dem Aufbau 70 mittels Schrauben 75 und 75' an gegenüberliegenden Enden befestigt sein, wie dies in F i g. 4c veranschaulicht ist. Dabei kann die in das Andruckteil 73 einzusetzende Glasröhre 66 an beiden Enden mittels eines Paares Ringe oder Anschlüsse 76 und 76' — mit gestrichelten Linien gezeigt — abgeschlossen sein, die aus einem im wesentlichen starren, leitenden Material bestehen. Die leitende Beschichtung der Glasröhre 66 ist an beiden Enden über diese Ringe oder Anschlüsse 76 bzw. 76' mit elektrischen Anschlußleitungen verbunden. Die Glasröhre 66, dieser Ausführung ist ebenfalls in dem Aufnahmeteil mit dem in Fig.4b dargestellten Aufbau eingeschlossen. Die Form und der mechanische Widerstand des Andruckteils 73 des Sensors nach Fig.4a bis 4c sollte derart gewählt werden, daß das Andruckteil 73 in Richtung des Aufbaus 70 verformt oder zusammengedrückt wird, wenn das Andruckteil 73 einer Kraft ausgesetzt wird, die einen vorbestimmten Wert überschreitet — in gleicher Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Falls eine Kraft, die den vorbestimmten Wert überschreitet, an dem Andruckorgan 73 angreift, wird dieses zur Glasröhre hin nach innen zusammengedrückt, so daß es auf die Glasröhre 66 drückt, und diese zerbricht. Die elektrischen Anschlußleitungen die über die Glasröhre miteinander verbunden gewesen sind, werden dadurch voneinander getrennt. Der Innenraum der Glasröhre 66 kann wie bereits vorstehend erwähnt auf überatmosphärischem Druck gehalten werden.

Fig. 5a und 5b zeigen noch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors, die ein wi zerreißbares elektrisches Verbindungsteil 82 verwendet, das als im wesentlichen ringförmige Glasröhre ausgebildet ist, die mit einem elektrisch leitenden Material, wie Silber, beschichtet isL Die ringförmige Glasrohre 82 isl an ihren beiden Seiten zwischen im Abstand stehender Aufnahmeteilen 83 und 83' aus im wesentlichen flexibler Material, wie Gummi oder dehnbaren Kunststoffen eingespannt. Diese isolierenden Aufnahmeteile 83 und 83' sind ihrerseits an ihren Außenflächen zwischen einem Andruckorgan 84 und einem Trägerorgan 85 aufgenommen, wie dies dargestellt ist. Die Aufnahmeteile 83 und 83', das Andruckteil 84 und das Trägerorgan 85 haben gewöhnlich Scheibenform mit zentraler öffnungen und fluchten mit der ringförmigen Glasröhre 82. Das Andruckteil 84 weist an seiner Innenumfangsfläche einen Ringsteg 84a auf, der derart bemessen und geformt ist, daß er zerbrechbar oder von dem Andruckteil 84 trennbar ist, wenn er ungewöhnlicher Kräften ausgesetzt wird. Das Trägerorgan 85 wird ar seinem Außenumfangsrand mit diesem Ringsteg in Anlage gehalten. Die mit dem leitenden Material beschichtete ringförmige Glasrohre 82 ist an in einem Abstand zueinander stehenden Punkten mit elektrischen Eingangs- und Ausgangsleitungen 86 und 86' verbunden. Das Andruckteil 84 und das Trägerorgan 85 bestehen aus einem im wesentlichen starren Material wie Metall oder hartem Kunststoff. Damit der se aufgebaute Sensor fest auf Karosserieteilen, beispielsweise dem Stoßfänger oder der Stoßfängeraufhängung des Kraftfahrzeuges angeordnet werden kann, kann das Andruckteil 84 an seiner Außenfläche auf einei Montageplatte 87 befestigt sein, die mit dem Stoßfängei (nicht gezeigt) verbunden ist, so daß der Sensor in seinei Lage zwischen dem Stoßfänger und der Stoßfängeraufhängung mittels eines Bolzens 88 oder eines anderen geeigneten Befestigungsmittels gehalten wird, das durch die in dem Sensor vorgesehene zentrale öffnung hindurchgeht

Wirkt nun auf die Montageplatte 87 in Richtung des Pfeils P in F i g. 5a eine Kraft ein, so wird diese Krafl über den Ringsteg 84a des Andruckteils 84 auf das Trägerorgan 85 übertragen, so daß der Ringsteg 84i einer Gegenkraft ausgesetzt ist, die der Kraft auf da: Trägerorgan entspricht ist unter dieser Bedingung die von dem Trägerorgan 85 auf den Ringsteg 84i ausgeübte Kraft größer als ein vorbestimmter Wert, se wird der Ringsteg 84a von dem Andruckteil 84 abgeschert, wodurch das Andruckteil 84 und das Trägerorgan 85 dichter zusammengedrückt werden. Die leitende Glasrohre 82 wird auf diese Weise zwischen den Aufnahmeteilen 83 und 83' zum Zerbrechen gebracht, wie dies in Fig.5b veranschaulicht ist Dadurch werden die elektrischen Eingangs- und Ausgangsleitungen voneinander getrennt. Im Bedarfsfall kann die Bewegung des Andruckteiles 84 gegenübei dem Trägerorgan 85 begrenzt werden durch Verwendung eines nach innen abgestuften Wandabschnitts aul der Innenoberfläche des Andruckteils 84 zum Aufnehmen der Umfangskante des Trägerorgans 85, wenn da; Andruckteil 84 und das Trägerorgan 85 aufeinander zi bewegt werden. Waren dabei die Aufnahmeteile 83 unc 83' anfangs um einen Abstand L voneinander entfernt wie dies in Fig.5a gezeigt ist, dann wird der Abstanc zwischen den Aufnahmeteilen auf einen Abstand
verringert, die Glasröhre 82 zerbrochen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckkraftabhängiger mechanischer Sensor zur Steuerung einer Sicherheitsvorrichtung für die Insassen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit einem in einem isolierenden Aufnahmeteil angeordneten elektrisch leitenden Verbindungsteil, dessen leitender Zustand bei Krafteinwirkung unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil aus einer mit einem elektrischen Leiter beschichteten und mit elektrischen Anschlußleitungen (51, 51'; 57, 57'; 67, 67'; 86, 86') versehenen, durch eine Druckkraft vorbestimmter Größe zerstörbaren Glasrohre (48; 56; 66; 82) besteht.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das isolierende Aufnahmeteil (49) eine Messerschneide (55) eingebettet ist, deren scharfe Kante an der Glasrohre (48) anliegt.

3. Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen starres Andruckteil (61; 73; 84), das auf einer Außenfläche des isolierenden Aufnahmeteiles (58; 68; 83; 83') angeordnet ist und eine auf den Sensor einwirkende Druckkraft mechanisch auf das als Glasröhre (48; 56;66;82) ausgebildete Verbindungsteil überträgt.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrohre (82) zwischen einem Paar isolierender Aufnahmeteile (83, 83') eingespannt ist, daß auf einer Außenfläche des einen isolierenden Aufnahmeteiles (83) ein im wesentlichen starres Andruckteil (84) angeordnet ist, daß an einer Außenfläche des anderen isolierenden Aufnahmeteiles (83') ein im wesentlichen starres Trägerorgan (85) anliegt, daß das Andruckteil (84) einen das Trägerorgan (85) umgebenden Wandabschnitt und einen inneren Ringsteg (84a) aufweist, der auf dem Trägercrgan (85) aufliegt und abscherbar ist, wenn auf das Andruckteil (84) eine bestimmte Druckkraft einwirkt und daß das Andruckteil (84) nach Abscheren seines Ringstegs unter Einwirkung der Druckkraft auf das Trägerorgan (85) zu bewegbar ist, wobei die Glasrohre (82) zerbrochen wird.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Glasrohre (48; 56; 66; 82) in bekannter Weise unter einem überatmosphärischen Druck steht.

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