DE2263807A1

DE2263807A1 - Aufprallmessfuehler fuer kraftfahrzeugsicherheitsgeraete

Info

Publication number: DE2263807A1
Application number: DE2263807A
Authority: DE
Inventors: Herrmann Kaiser
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1973-07-05
Also published as: ES410179A1; JPS4873939A; AR199655A1; IT973055B; FR2165923A1; US3749863A

Description

Patentanwälte DlpL-lng. W. Scherrmann Drilnp. R. Kilger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348 28. Dezember 1972 _Te,_efc,_n

PA 53 Za Stuttgart (0711)356539

Telegramms Patentschutz Esslingenneckür

EATON CORr0ΓΑΤION,
100 Lrieviev/ Plaza, Cleveland, Ohio 44114, USA

Aufprallmeßfühler für Kraftfahrzeug-Sicherheitsgeräte

Für Kraftfahrzeuge sind z.B. in der US-PS 3 414 292 beschriebene Sicherheitsgeröte bekannt, bei denen eine Luftblase mit Druckluft gefüllt wird, wenn über einen Meßfühler im Laufe eines Aufprall des Fahrzeuges eine bestimmte Verzögerungskraft festgestellt wird. Für diese Zwecke geeignete Meßfühler sind z.B. aus den üS-PSen 3 485 973, 3 489 917, 3 495 675, 3 552 768, 3 556 556 und 3 571 539 bekannt.

Lin Aufprallineßfühler. hat die Aufgabe, bei einem Zusanunenstoß des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Gegenstand anzusprechen und ein Sicherheitsgerät zur;; Schutz der Fahrzeug-Insassen zu betätigen. Die Schwierigkeiten bei der Konstruktion eines Aufprallineßfühlers wurden gering bleiben, falls es sich bei den Unfällen stets um den Tatbestand eines Frontalaufpralls handeln würde. Da cifes nicht der Fall ist,

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besteht Bedarf an einen Meßfühler, dessen Betrieb auch bei unterschiedlichen Aufprallwinkeln mit hoher Zuverlässigkeit gewährleistet ist. Die inter einem Winkel zur Fahrtrichtung auftretenden Kräfte, die zur Betätigung des AufprallmeP-fühlers führen, erzeugen an bestimmten Bauteilen, z.B. an der Feder, bestimmter Meßfühler auch Sekundärkräfte, wodurch diese Bauteile sich in einer V/eise bewegen, die der bestimmungsgemäßen Eetätigungsbewegung entgegenwirkt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit solcher Meßfühlsysteme zu erhöhen und die auf bestimmte Bauteile eines Meßfühlers einv/irkenden unerwünschten Sekundärkräfte zu beseitigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Aufprallmeßfühler für Kraftfahrzeug-Sicherheitsgeräte erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine in einem Hohlraum eines Gehäuses bewegliche Scheibe mit einer Feder verbunden ist. Die Scheibe befindet sich normalerv/eise in einer Ausgangsstellung innerhalb das Hohlraums und kann sich bei einer Geschwindigkeitsänderung des Gehäuses in eine von einer Anzahl von Betätigungsstellungen bewegen. Normalerv/eise ist die Feder v/irksam, um die Bev/egung der Scheibe von der Ausgangsstellung aus zu verhindern.'Während einer Geschwindigkeitsänderung des Gehäuses erfolgt die resultierende Bev/egung der Masse der Feder in der gleichen allgemeinen Pichtung wie die Bewegung der Scheibenmasse aus der Ausgangsstellung in eine der Betätigungsstellungen. Da die Aufprallkräfte in der gleichen allgemeinen Richtung auf die Feder und auch auf die Scheibe einwirken, ergibt sich aus der Bewegung der Federmasse eine additive Wirkung zu der Eewegung der Scheibenmasse, so daß keine der Betätigung entgegenwirkenden Sekundärkräfte auftreten.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung bestent die Feder aus einem länglichen Bauteil mit einer relativ gekrümmten

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oder gewundenen Form und besitzt eine Vorspannung, um sich in Richtung auf eine seiner Formen zu bewegen. Der Federbauteil kann in Richtung auf seine vorgespannte Formgebung bewegt werden, um die Scheibe normalerweise in die Ausgangsstellung zu drücken, und kann zur Bewegung aus der vergespannten Formgebung veranlaßt v/erden, um nachgiebige Scheibenbewegungen in eine der Scheibenbetätigungsstellungen zu ermöglichen, wenn sich die Geschwindigkeit des Gehäuses ändert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Scheibe in einen; sclraalen bzw. flachen Hohlraum angeordnet, der zwei winklige Seiten besitzt, zwischen denen die Ausgangsstellung festgelegt ist, und einen gekrümmten Kontaktteil, der die Mehrzahl der Betätigungsstellungen darstellt. Die Scheibe wird durcii eine kompakte nachgiebige Einrichtung, z.B. durch ein gewundenes sich selbst aufwickelndes Metallband (ζ B. eine Feder mit dem Markenzeichen "Keg'ator" der Firma liunter Spring, Division of Araetex Inc.) gegen die winkligen Seiten des Hohlraumes gedrückt. Ein Ende der Feder ist um die Scheibe herumgewickelt, während das andere Ende an einen elektrischen Kontakt an der Verbindungsstelle der beiden winkligen Seiten angeschlossen ist. Der Kontakt ■ umfaßt eine Mehrzahl elektrisch leitender Finger. Irr Betrieb bildet diese aus Scheibe, Feder und Kontakt bestehende Anordnung einen elektrischen Schalter, der durch die bei einem Aufprall entstehenden Verzögerungs- oder Massenkräfte betätigt wird. Sobald über eine bestimmte Zeitdauer eine bestimmte Verzögerungskraft v/irksam ist, wird die Scheibe gegen die von dem Federband ausgeübte Kraft nach außen bewegt bis zur Berührung mit den Fingern, so daß sich ein elektrisier Stromkreis schließt, über den das Sicherheitsgerät für die Fahrzeuginsassen betätigt werden kann. Da das Federband um die Scheibe herungewickelt ist, erfolgt aufgrund der bei der Kollision auftretenden Verzögerungs-

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kraft sowohl eine Bewegung der Masse des Bandes als auch der Scheibe in etwa der gleichen Richtung.

Bei einer anderen 7-usführunc,sform der Erfindung können innerhalb des Hohlraums zwei Scheiben angewendet werden. In diesen: Fall ist jeweils ein Ende des Federbandes un eine der Scheiben herumgewickelt. Das Band ist an der Verbindungsstelle der winkligen Seiten mit dem Gehäuse verbunden, wobei eine Scheibe jeweils an einer Seite anliegt. Durch die Zweischeibenanordnung wird die Redundanz des Meßfühlers erhöht.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Ls zeigt

Fig. 1 eine Übersicht der /mordnung eines Meßfühlers in

einem elektrischen Stromkreis, Fig. 2 eine perspektivischeAnsicht eines Meßfühlers nach

der Erfindung mit abgenommenen Deckel, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2, jedoch

mit aufgesetztem Gehäusedeckel, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform

nach der Erfindung mit abgenommenem Gehäusececkel, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4, Fig. G eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform

nach der Erfindung mit abgenommenem Gehäusedeckel, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 6, Fig. 8 eine Ansicht der bei der Ausführungsforn nach Fig.

verwendeten Kontaktleiste,
Fig. 9 eine schematische Übersicht über die Verdrahtung

bei der Ausführungsform nach Fig. 6, Fig.10 eine andere Art der Verdrahtung bei der Ausführungsfcrm nach Fig. 6,

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Fig. 11 eine Draufsaicht auf eine v/eitere Ausführungsfcrra nach der Erfindung mit abgenommenen: Gehäusedeckel,

Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 12-12 in Fig. 1], Fig. 13 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform nach der Erfindung mit teilweise entfernten Deckelabschnitten und

Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie 14-14 in Fig. 13.

Fig. 1 zeigt scheraatisch einen elektrischen Stromkreis 12, zur Anwendung bei einer Aufprallschutzanlage für Kraftfahrzeuge entsprechend der US-PS 3 556 556. Ein Betätigungsglied 14, z.B. ein elektrisch betriebenes Ventil oder eine Zündkapsel ist an eine Klemme einer elektrischen Stromversorgung 16, beispielsv/eise in Form einer Batterie, und eine Klerrrce 18 eines ?4eßfÜhlers 20 angeschlossen. Eine zweite Kleirrce 22 des Meßfühlers 20 steht mit der Batterie 16 in Verbindung. Wird der Fühler in einer Unfallsituation betätigt, so wirkt er als Schalter und schließt zwischen dem Eetätigungsglicd 14 und der Stromversorgung 16 einen Stromkreis. DurchSduießen des Stromkreises wird das Sicherheitsgerät bzw. die Aufprallschutzanlage in Betrieb gesetzt.

Fig. 2 und 3 zeigt in einer Ausführungsforn der Erfindung einen Fühler 24, der ein etwa schalenförmiges Gehäuse 26 aufweist miteiner Platte 28 aus elektrisch nicht leitendem Material, einer relativ flachen Gleitfläche 30 und relativ zueinander winklig angeordneten Führungs- oder Seitenwänden 32 und 34. Das Gehäuse 26 wird mit einem Deckel 36 verschlossen, der aus einer elektrisch nicht leitenden Platte 38 mit einer zur Fläche 30 parallelen im wesentlichen flachen Fläche 40 besteht. Die Wandungen 32 und 34 schneiden sich unter einem Winkel von S0°, der sich zur Fahrtrichtung gemäß Pfeil A des Fahrzeuges in beiderseits je 45° unterteilt.

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Line zylindrische Scheibe 42 wird an der Verb tidungs- oder Übergangsstelle der beiden Wandungen 32 und 34 in einer Ausgangsstellung mit Hilfe einer Bandfeder 44 gehalten, die aus einer unter der Marke "Neg'ator" erhältlichen Feder besteht. Die Feder 4 4 ist ein eng gewickeltes Metallband, aas sich in freiem unbehindertem Zustand selbst an einem oder an beiden Lnden spiralförmig aufwickelt. Wenn die Feder 44 über ihre gesamte Longe gleich breit ist, bildet sie eine Einrichtung mit konstanter Federkraft. Im übrigen bildet ein Federband von Natur aus eine Einrichtung mit einer sehr geringen Masse, Die Feder 44 ist mit ihrem einen Ende zwischen oberen und untoren Flanschen 46, 48 um die Scheibe 4 2 herumgewickelt und mit ihrem anderen Ende an einem im Gehäuse 26 gehi-lterten Kontaktteil 50 befestigt. Eine Anschlußfahne 51, die der Klemme 18 in Fig. 1 entspricht, steht mit dem Kontaktteil 50 in Verbindung und ragt aus dem Gehäuse nach außen.

Wenn wie in Fig. 2 und 3 der Kontaktteil 50 von der Wandung 34 entfernt angeordnet ist, kann die Wandung 32 gemäP Fig. aus einem oberen und einem unteren Abschnitt 52 bzw. 54 mit einer Unterseite 53 bzw. einer Oberseite 55 bestehen, die unter einem bestimmten /\bstand zueinander angeordnet sind, damit die Feder 4 4 wahrend der Bewegung der Scheibe 4 2 sich dazwischen bewegen kann und gleichzeitig eine vertikale Hin- und Herbewegung der Feder vermieden wird.

Zv/ischen den Wandungen 32 und 34 an einer von dem Schnittpunkt der Wandungen entfernten Stelle ist ein bogenförmiger nachgiebiger Kontaktteil 56 angeordnet, der mehrere unter beweglichen Abständen angeordnete Kontaktfinger 58 aufweist, die eine Mehrzahl von Betätigungsstellungen definieren. Die Kontaktfinger 58 sind an eine leitende Schiene 57 angeschlossen, die mit einer aus dem Gehäuse 2G nach außen ragenden und mit der Klemme 22 in Fig. 1 vergleichbaren Klemme 59 in Verbindung steht.

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Bei einen Frontalaufprall wird äas Fahrzeug und demzufolge auch der am Fahrzeug befestigte Meßfühler 24 verzögert. Die Verzögerung erfolgt mit einem nicht konstanten Zeitmaß. Wenn Einzelteile des Fahrzeuges brechen oder zusammengebogen v/erden, ergibt sich eine in gewissem Umfang zeitlich veränderliche Verzögerung. Die Gesamtverzögerung übt eine bestimmte Massenkraft auf die Scheibe 42 aus, so daß sich die Scheibe gegen die Kraft der Feder 44 von der Ausgangsstellung aus,d.h. von dem Schnittpunkt der Wandungen 32 und 34 aus in Richtung auf dne Betätigungsstellungen am Kontaktteil 56 hin bewegt. Während dieser Bewegung rotiert die Scheibe 42, iri-dem sie sich von der Feder 44 abwickelt und dabei einen zuvor verdeckten Abschnitt der Feder freilegt. Wenn die Verzögerung über eine ausreichend lange Zeitdauer anhält, so entsteht eine Kontaktgabe zwischen der Scheibe 42 und den Fingern 58, wobei die Finger in Richtung auf die Seitenwand 60 des Gehäusedeckels 36 gedrückt v/erden. Vorzugsweise entsteht auch ein Kontakt zwischen den zuvor abgedeckten Abschnitt der Feder 44 und den Kontaktfingern 58. Auf diese Weise läßt sich eine zwangsläufigere elektrische Kontaktgabe sicherstellen, da es sehr unwahrscheinlich wäre, daß der zuvor abgedeckte Abschnitt der Feder 44 durch Fremdstoffe verunreinigt und somit isoliert ist. Die Berührung zwisehen der Scheibe und / oder der Feder und den Kontaktfingern schließt über die Kontaktfahne 51, den Kontaktteil 50, die Scheibe 42 und / oder Feder 44, die Kontaktfinger 58, Schiene 57 und Anschlußfahne 59 den entsprechenden Abschnitt im elektrischen Stromkreis 12 (Fig. 1) des Meßfühlers, so daß die Aufprallschutzanlage in Tätigkeit gesetzt wird.

Bei einem Schrägaufprall wird die auf die Scheibe 42 ausgeübte Kraft sowohl nach vorn als auch nach der Seite gerichtete Komponenten besitzen. Solange der Aufprall innerhalb des Winkels stattfindet, der zwischen den Wandungen

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und 34 eingeschlossen ist, bewirkt die vom Aufprall resultierende Kraft das Schließen des Stromkreises über den Heßfühler. Unter Berücksichtigung der in der US-PS 3 556 556 beschriebenen Linflußgrößen kann ein Meßfühler 24 so ausgelegt sein, daß der Stromkreis geschlossen oder oberhalb einer vorgegebenen Aufprallgeschwindigkeit oder bei einem gegebenen Schrägaufprall betätigt wird. Falls erforderlich kann der in Fig. 2 und 3 angegebene wirksame Winkel von 90 vergrößert oder verkleinert werden.

Man erkennt, daß die gesamte Verzögerungskraft über die Scheibe 4 2 und den die Scheibe 4 2 umwickelten Abschnitt der Feder 4 4 v/irkt. Der Federabschnitt zwischen der Scheibe 4 2 und dem Kontaktteil 50 hat auf die Wirkungsweise des Meßfühlers bei einem frontalen oder schrägen Aufprall Leinen wesentlichen Einfluß. Dies ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal in der Betriebsv/eise gegenüber bekannten Meßfühlern.

Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform, bei der ein Meßfühler 62 mit zwei Scheiben 64 und 66 versehen ist, die zwischen einer oberen und einer unteren Fläche 68 bzw. 70 angeordnet sind, welche in einem Gehäuse 72 teilweise einen Hohlraum 71 bilden. Die Scheiben sind mittels eines Federbandes 75 gegen eine Anlagefläche 74 im Gehäuse 72 vorgespannt, wobei eine Federende im Uhrzeigersinn zwischen oberen undunteren Flanschen einer Scheibe 64 und mit ihrem anderen Ende im Gegenuhrzeigersinn um eine Scheibe 66 zwischen deren Oberflansch 65 und Unterflansch 67 herumgewickelt ist. Das Federband ist in seiner Mitte an einem Zapfen befestigt, der in der Mitte der Anlagefläche 74 angeordnet ist. Der Zapfen 76 umfaßt einen Schraubbolzen 78, der durch doere und untere Beilagscheiben 8O hindurchgeht, die durch eine Buchse 62 auf Abstand gehalten sind. Der Schraubbolzen 78 ist mittels einer Mutter 84 relativ zum Gehäuse 72

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befestigt.. Der durch die Anlagefläche 74 im Hohlraum 71
gebildete Winkel ist größer als 3.80 ,

Ein Kontaktteil 88 ist in Form eines Segmentes einer Kreisfläche um den Zapfen 76 vorgesehen und berührt die äußeren Enden der Anlagefläche 74. Der Kentaktteil 88 umfaßt einen oberen Bauteil 90 und einen unteren Bauteil 92, die jeweils eine Mehrzahl von unter Abständen angeordneten Kontaktfingern 94 bzw. 96 besitzen und über die Oberseite 68 bzw. Unterseite 70 hervorstehen. Hinter den Kontaktfingern 94
und 96 befindet sich ein Hohlraum 98, der ihre von dem
Zapfen 76 v/eggerichtete Bewegung ermöglicht. Entsprechend
Fig. 1 kann am oberen Kontaktteil 90 eine Klemme 18 und am unteren Kontaktteil 92 eine Klemme 22 befestigt sein.

Im Betrieb wirkt die bei einem Aufprall auftretende Verzögerungskraft auf beide Scheiben 64 und 66. Bei einem Frontalaufprall v/erden beide Scheiben gleichzeitig nach außen in
Berührung mit den Kontaktfingern 94 und 96 geschleudert,um dabei den elektrischen Stromkreis 12 über den Kontaktteil 18, die Kontaktfinger 94, die Scheiben 64 und 66, die Kontaktfinger 96 und den Kontaktteil 92 zu schließen ind dabei die Aufprallschutzanlage zu betätigen. Die Kontaktdauer wird
dadurch aufrechterhalten, daß'sich die Kontaktfinger nach
hinten in den Hohlraum 98 hineinbewegen, wenn die Scheiben 64 und 66 als Folge der Verzögerungskräfte sich weiter von dem Zapfen 76 entfernen. Bei einem Schrägaufprall, der beispielsweise gemäß Fig. 4 unter 45° bezüglich der Totpunktlage stattfindet, berührt die Scheibe 66 die Kontaktfinger 94 und 96 und schließt dabei den Stromkreis 12, bevor eine Berührung zwischen der Scheibe 64 und den Kontaktfingern und 96 stattfindet. Die vorzeitige Kontaktgabe über die
Scheibe 66 ist auf den geringeren VJeg zurückzuführen, den
diese Scheibe gegenüber der Scheibe 64 zurückzulegen hat.

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Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, daß der zeitliche Unterschied zwischen der Kontaktgabe über die Scheibe 6 4 und derjenigen über die Scheibe 66 mit den Kontaktfingern 94 und 96 gering ist. In jeden* Fall erhöht die Cegenv;art der beiden Scheiben die Redundanz des Meßfühlers 62.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist darauf hinzuweisen, daß die Masse der Feder 75, wenn überhaupt, so jedenfalls einen geringen Einfluß auf die Betriebsweise des Meßfühlers bei einem Frontal- oder einem Schrägaufprall hat. Der Kontaktteil 88 kann durch den in Fig. 2 und 3 gezeigten Kontaktteil 56 ersetzt werden, wobei die Klemme 18 mit dem Kontaktteil 56 und die Klemme 2 2 mit dem Zapfen 76 verbunden wird.

Bei der Ausführungsforra nach Fig. 6 bis 10 ist ein Meßfühler 101 mit zwei Scheibengruppen 100 und 102 in einem Gehäuse 104 ausgestattet, die jeweils der in Fig. 4 und 5 gezeigten Scheibengruppe entsprechen. Die Gruppe 100 umfaßt die Scheiben 106 und 108, die rait Hilfe einer Bandfeder 112 in vorbeschriebener Art und Weise gegen die Anlagefleiche 110 vorgespannt sind. Unmittelbar unterhalb der Gruppe 100 umfaßt eine Scheibengruppe 102 die entsprechenden Scheiben 114 und 116 (Fig. 9 und 10), die den Scheiben 106 und 1O_-O gleichen und mit Hilfe einer anderen Eandfeder 120 in oben beschriebener Weise gegen eine zweite Anlagefläche 118 vorgespannt sind. Ein einstückiger Kontaktteil 122 umfaßt eine Mehrzahl oberer und unterer unter Abstäncen angeordneter Kontaktfinger 123 und 124, die in Richtung auf die Scheiben 106, 108, 114 und 116 vorstehen, und ein Segment einer Kreisfläche bilden, die sich bis an die äußeren Enden der Anlageflächen 110 und 118 erstreckt. Der gezeigte Arbeitswinkel kann größer als 180° sein. Hinter dem Kontaktteil befindet sich gemäß Fig. 7 eine Vertiefung oder ein Hohlraum· 126, so daß die Kontaktfinger 123 und 124 bei Berührung

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der Scheiben nach hinten ausweichen können und dadurch die Dauer der Kontaktgabe erhöhen.

Im Betrieb bewirken Verzögerungskräfte aufgrund eines Aufpralls eine entsprechende Bewegung der Scheiben 106 und 114 und der Scheiben 108 und 116. Bei einem Frontalaufprall v/erden sämtliche Scheiben den Kentaktteil 122 im gleichen Augenblick berühren. Bei einem Schrägaufprall kommen die Scheiben 106 und 114 zur gleichen Zeit mit dem Kontaktteil 122 in Berührung", während die Scheiben 108 und 116 je nach der am Aufprall beteiligten Seite einen Augenblick vor oder nach der Kontaktgabe der Scheiben 106 und 114 mit dein Kentaktteil 122 in Berührung treten. Die Gegenwart des Hohlraums 126 und die Bewegung der Kontaktfeder in diesen Hohlraum hinein gewährleistet einen längeren Kontakteingriff als bei einem starr angeordneten Kontaktteil.

Der Meßfühler 101 kann an die Klemmen 18 und 22 (Fig. 1) auf verschiedene Arten angeschlossen v/erden. Fig. 7 und zeigen einen Weg, bei dem die Anschlußleitung 18 an der Feder 112 der Scheibengruppe 100 und die Anschlußleitung an der Feder 120 der Scheibengruppe 102 befestigt ist. Die Scheibengruppeti 100 und 102 können auf beliebige Art und Weise gegeneinander isoliert sein. Entsprechend Fig. 7 und 9 muß vor dem Schließen des Stromkreises durch den Meßfühler 101 eine Scheibe 106 oder 108 aus der Scheibengruppe 100 und eine Scheibe 114 oder 116 aus der Scheibengruppe 102 zur gleichen Zeit mit dem Kontaktteil 122 in Berührung treten. Der Stromkreis wird daher geschlossen, wenn zwischen den Scheiben und dem Kontaktteil in irgend einer der nachfolgenden Kombinationen ein Eingriff erfolgt. Die angegebenen Zahlen entsprechen den mit dem Kontaktteil 122 in Eingriff tretenden Scheiben.

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bad

1. IOC + 114

2. 106 + 116

3. 108 + 114

4. 108 + 116

5. 106 + 114 + 116

6. 108 + 114 + 116

7. 106 + 108 + 114

8. 106 + 108 + 116

9. 106 + 108 + 114 +

Dieser Aufstellung kann nan entnehmen, da!3 die Redundanz des Syster.s gegenüber bekannten Meßfühlern erheblich gesteigert worden ist. Gleichzeitig ist auch ein unbeabsichtigter oder fehlerhafter Auslösevorgang v/eitgehend vermieden.

Der Meßfühler 101 kann gemäß Fig. 10 auch auf andere Art mit den Klemmen 18 und 22 verbunden werden. Dabei ist die Klemme 18 an den Kontaktteil 122 und die Klemme 22 an die Federn 112 und 120 angeschlossen.Eei dieser Anordnung v.ird bei Kontaktgabe einer der Scheiben 106, 108, 114 oder mit dem Kontakt 122 der Stromkreis geschlossen. Auch diese Anschlußart erhöht die Redundanz beträchtlich gegenüber bekannten Systemen, Selbstverständlich lassen sich auch andere Verdrahtungen anwenden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 und 12 des MeHfühlers 123 ist eine Ähnlichkeit gegenüber den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 bis 9 gegeben. Innerhalb einer Ausnehmung eines Gehäuses 130 sind zwei Scheiben 124 una 126 angeordnet. Die Ausnehmung 126 wird durch obere und untere Flächen 132 und 134, seitliche Anlageflächen 136 und 138, die durch eine rückwärtige Anlagefläche 140 miteinander verbunden sind, uin zwei Ausgangsstellungen J 42 entsprechend der Form der Scheiben 124 und 126 herzustellen, und durch einen

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vorderen parabolisch geformten Kontaktteil 114 gebildet. Eine kleinere Ausnehmung 146 steht mit der Ausnehmung 12S in Verbindung.

Beide Scheiben 124, 126 bestehen aus oberen und unteren Abschnitten 148, 150, die über einen Bolzen 152 miteinander verbunden sind, auf den eine drehbare Euchse 154 sitzt. Line Feder 156 sitzt mit einera gewendelten Abschnitt 15C in einer Ausnehmung 146 und ist mit zwei nicht gewendelten Endabschnitten ICO und 16.2 versehen. Die Endabechnitte 160, 162 besitzen kreisförmig gebogene Ösen 164 bzw. 166 und umgeben jeweils eine Buchse 154. Die Feder 156 ist so vorgespannt, daß die Scheiben 124 und 126 in ihren entsprechenden Ausgangsstellungen 142 an den Wandungen 136 und 140 scvrie 138 und 140 anliegend gehalten werden.

Der Kontaktteil 144 besitzt getrennte obere und untere Abschnitte 156 bzw. 158 mit einer Hehrzahl von unter Abständen angeordneten Kontaktfingern 160, die den in Fig. 4 und 5 gezeigten Kentaktfingern ähnlich sind. Der obere Abschnitt 156 ist an die Klemme 18 und der untere Abschnitt an die Klemme 22 in Fig. 1 angeschlossen.

Im Betrieb wird der fest mit einem Fahrzeug verbundene ileßfühler 123 normalerweise in Richtung des Pfeiles A. bewegt. Bei einem Frontalprall gelangen beide Scheiben gleichzeitig mit dem Kontaktteil 44 in Berührung. Bei einem Schrägaufprall, beispielsweise unter 30° bezüglich der Richtung des Pfeiles A wird eine Scheibe mit dem Kontaktteil 144 in Eerührung gelangen, während die andere Scheibe die in Fig. 11 mit unterbrochenen Linien angegebene Stellung beibehält. Sowohl bei einen Frontal- oder bei einem Echrcgaufprall v/erden sich die Scheiben 124 und 126 und die Feder 156 als eine Einheit bewegen. Dieses Merkmal besitzt wie bei den verbeschriebenen Ausführungsbeispielen besondere

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Bedeutung, da die bein Aufprall ausgeübte Kraft die Funktionsweise des Meßfühlers nicht beeinträchtigt. Dadurch unterscheidet sich der Anmeldungsgegenstand von den bekannten für verschiedene Kriif trichtungen geeigneten Meßfühlern. Wenn entweder die Scheibe 124 oder 126 mit dem Kontaktteil 144 in Eingriff kommt, wird der Stromkreis über den Meßfühler 123 geschlossen, d.h. über die Kleirme 10, die Kontaktfinger ICO dec Kontaktteils 156, die Scheibe 124 oder 126, die Kontaktfinger 160 auf der. Kontaktteil 156 und die Klemme 22.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 und 14 enthalt ein Meßfühler 163 eine Ausnehmung 167 in einem Gehäuse 165 ähnlich dem in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel. In eher Ausgangsstellung wird eine einzelne Scheibe 169 an zv/ei Wandabschnitten 16 8 und 170 anliegend gehalten. Ein gekrümmter Kontaktteil 171 besitzt obere und untere Kortaktfinger 172 und 173 und beildet den äußeren Abschnit; der Ausnehmung 16 7 und erstreckt sich bis in die Kühe der Lnden der Wandungen 168 und 170. Die Kontaktfinger 172 sind an die Klemme 18 und die Kentaktfinger 173 an die Klemme 22 angeschlossen. Beiderseits der Ausgangsstellung der Scheibe 169 sind zwei drehbare Zapfen 174 und 176 angeordnet, die jeweils eine Trommel 178 aufweisen, die auf einem im Gehäuse 165 abgestützten Nadellager 180 rotiert.

Die Enden eines sich selbst aufwickelnden Federbandes 182 sind jeweils mehrmals um die Trommeln 178 herumgewickelt. Ein Ende des Federbandes ist im Uhrzeigersinn und das andere Ende im Gegenuhrzeigersinn aufgewickelt. Das Federband 182 umgibt in einem Bereich zv;isehen seinen Enden einen Abschnitt der Scheibe 169 zwischen den oberen und unteren Flanschen 179 und 181.

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Wenn im Betrieb Kräfte auf die Scheibe IG9 einv.^Tirken, so bewegt sich die Scheibe auf der unteren Flache 184 bis zur Berührung mit den Kontaktfingern 172 und 173, so daß über den Meßfühler 163 der Stromkreis geschlossen wird. Die Bewegung der Scheibe 169 wird durch aas Bestreben der Enden der Feder 182 behindert, sich un die Trommeln 17B herum aufzuwickeln. Bei einem Frontalaufprall v/erden sich beide I'ederenden gleichmäßig abwickeln. Bei einem SchrTgaufprall wird sich das eine Federende mehr abwickeln als das andere Federcnde. Falls das Federband eine gleichbleibende Breite und Dicke besitzt,entsteht somit eine Einrichtung mit konstanter Kraft, d.h« eine Einrichtung, bei der die Kraft nicht von der jeweiligen Abwicklungplänge abhängt. In diesem.Fall ist die auf die Scheibe 169 ausgeübte Kraft die gleiche, unabhäijig davon, ob sie von einen Frontal- oder von einem Schrägaufprall herrührt. Wie bei den anderen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wäre? die Funktionsweise des Meßfühlers IG3 nicht durch die auf die Feder 182 oder die anderen Bauteile ausgeübten Kräfte beeinträchtigt.

Bei sämtlichen Ausführungsformen sind einige nachfolgend erläuterte Bemessungsfaktoren zu berücksichtigen. Das Material der Anlageflächen im Cehäuse sollte in der Lage sein, von den Scheiben ausgeübte Stöße aufzufangen, ohne eine merkliche Rückfederung auszuüben. Die Oberflächen, auf denen die Scheiben gleiten, sollten glatt und frei von jeglichen Vorsprüngen sein. Der Abstand zwisehen den Scheiben und dem Kontaktteil ist se zu bemessen, daß bei kleineren Kollisionen oder bei Stoßen, die zE. beim überfahren von Schlaglöchern u.dgl. auftreten, keine unbeabsichtigte Kontaktgabe auftritt. Auch die Vertikalbewegung einer Scheibe sollte auf ein Minimum beschränkt sein. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß man den Abstand zwischen den oberen und, unteren Wandungen etwa 0,2 bis 0,5 mm größer

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als die Maximaldicke einer Scheibe nacht. Bei der El-.inessung dieses /\bstandes und auch der Scheiben und der Federn ir.uß nicht nur die Größe der bei der Gcschwindi gkeits£nderung auftretenden Verzögerungskraft berücksichtigt v/erden, sondern auch deren Dauer. In diesen Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß bei Unfallbedingungen, bei der der im !kraftfahrzeug angeordnete Meßfühler das Sicherheitsgerät auslösen soll, kleinere Massenkräfte vorliegen als diejenigen, die auftreten, wenn das gleiche Kraftfahrzeug über ein Schlagloch fährt, wobei allerdings die Dauer der Massenkräfte im ersteren Fall wesentlich großer ist als beim Überfahren des Schlagloches auf der Straße.

Die Wicklung des Federbandes um die in Fig. 4 bis 8 gezeigten Scheiben kann zu einem besonderen Einflußfaktor führen. Bei den gezeigten Ausführungsformen muß dafür gesorgt werden, daß die Feder nicht dauernd in der Nähe des Mittelzapfens oder Mittelkontaktes verformt wird. Indem man die Federn entsprechend diesen Figuren wickelt, verhindert admit der ersten Scheibe verbundene Feöerabschnitt, dar die zweite Scheibe zwischen der ersten und dem Hittelzapfen oder dem Mittelkontakt aufgenommen wird. Ls kann andererseits bei Verwendung von zwei Scheiben in einer einzigen Ausnehmung zweckmäßig sein, die Ausnehmung so zu bemessen, daß für jede Scheibe eine besondere V-förmige Aufnahme entsteht. Aus Fig. 2 wird deutlich, oap> zv/ei solcher V-förmigen Aufnahmen oder Unterstützungen jeweils Seitenwandungen 32 und 34 für jede von zwei Scheiben besitzen müßten, die auf einer einzelnen flachen Cleitflache 30 angeordnet sind. Bei einer solchen Anordnung könnte ein einzelner Kontaktteil 56 zur Anwendung kommen.

Es ist ferner daran gedacht, eine Fahne oder einen Flügel in Form einer dünnen Platte schwenkbar an einem Mittelzapfen zu befestigen, um auf diese WI;ise zu verhindern, daß

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die beiden Scheiben sich gegenseitig stören oder berühren. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 würde zwischen den Scheiben 64unc 66 an den Zapfen 76 eine dünne Platte befestigt sein, die sich bis in die Kähe des Kontaktteils 88 erstreckt. Diese dünne Platte könnte Kit ihrer einen Seitenkante gleitend auf der Oberfläche 70 in Eingriff stehen und etwas schmäler sein als der Abstand zwischen den Oberflächen 68 und 70.

Bei sämtlichen /vusführungsformen ist die Beziehung zwischen Feder und Scheibe bzw. Scheiben so eingerichtet, caß sich die Feder in der gleichen allgemeinen Pachtung wie die Scheiben von der Ausgangsstellung in die betätigte STellung bewegt. Die bei einem Aufprallunfall auf die Masse der Feder ausgeübte Kraft wirkt deiher nicht der auf die Masse der Scheibe ausgeübten Kraft entgegen. Die Wirkung dar erfindungsgemäßen Beziehung zwischen Feder und Scheibe besteht somit hauptsächlich darin, daß die Bewegung der Masse der Feder sich der Bewegung der Masse der Scheibe(n) addiert. Diese zusammengesetzte oder überlagerte Bewegung schließt das Entstehen von Sekundärkräften an den beweglichen Bauteilen aus, mit denen diese Bauteile sich in einer der Betätigungswirkung entgegengesetzten Richtung bewegen würden.

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen besteht die Feder aus einem länglichen Bauteil, die einen relativ geradlinigen Zustand und einen relativ gewundenen Formzustand aufweist. Die Feder besitzt eine Vorspannung, mit deren Hilfe sie sich von dem einen Formzustand in den anderen Formzustand bewegt, um dabei normalerweise die Scheibe(n)

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in die Stellung zu drücken bzw. dort zu halten. Dei Auftreten einer Beschleunigungs- bzw. Verzögerungskraft aufgrund eines Fahrzeugunfalles bewegt sich die Scheibe (n) von der Ausgangsstellung in eine der Betätigungsntellungcn, wobei die Feder veranlaßt wird, sich gegen ihre Vcrsjr annungskraft aus dein einen Fcrmzustand in den anderen Fornzustanö zu bev/egen.

Es wird somit ein auf mehrere Richtungen ansprechender Aufprallmeßfühler für ein Kraftfahrzeugnicherheitsgerät vorgeschlagen. Der Meßfühler besteht aus einem Cehause und einer Masse in Form einer Scheibe innerhalb eines Hohlraumes innerhalb des Gehäuses. Pie Scheibe kann sich innerhalb des Hohlraums von einer Ausgangsstellung aus in eine Anzahl von Betätigungsstellungen bev/egen, wenn sie unter der Wirkung einer bei einem Kraftfahrzeugunfall entstehender Beschleunigungs- bzw. Verzögerungskraft steht. Der Meßfühler wirkt als Schalter in einem elektrischen Stromkreis. In der Ausgangsstellung der Scheibe ist der Schalter offen, und in den betätigten Stellungen aer Scheibe ist der Schalter geschlossen. An der Scheibe ist eine Feder befestigt, um die Scheibe in ihrer Ausgangsstellung zurückzuhalten bzv/. ihrer Bewegung in eine der Betätigungsstellungen entgegenzu-wirken. Die Feder ist so ausgelegt und angeordnet, daß in einer beliebigen Bewegungsrichtung der Scheibe die resultierende Bewegung der Federmasse in der gleichen allgemeinen Richtung liegt wie die Bewegung der Scheibe, so daß die Eev/egungsdauer der Scheibe bis in eine Eetctigungsstellung im wesentlichen gleich der Bewegungsdauer der Scheibe zur Lrreichung einer anderen Betätigungsstellung ist. Bei der bevorzugten Ausführung besteht die Feder aus einen dünnen Metallband, das so vorgespannt ist, daß es sich selbst aufwickelt. Das Band ist um den Scheibenuinfang herumgewickelt und rf.it seiren freien Ende im Gehäuse verankert, so daß das Band norrr.alor-

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weise die Scheibe an einer 7\nlagefl^che festhält. Bei einem Aufprallunfall bewegt sich die Scheibe translatorisch nach außen gegen eine Kontaktwand und wickelt sich dabei gleichzeitig teilweise aus dem Federband heraus.

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Claims

LATOK COHPORATIOK
Cleveland, Ohio, USA

Patentansprüche

Meßfühler für Geschwindigkeitsänderungen, insbesondere zur Betätigung eines Aufprallsicherheitsger£tes in Kraftfahrzeugen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (24) nit einem darin vorgesehenen Hohlraum, durch eine in der: hohlraum bewegliche Scheibe (46) , die r.it Hilfe eines sich selbst aufwickelnden Fecerbandes (44) in einer Ausgangsstellung gehalten ist, und durch einen Kontaktteil (56, 58), der innerhalb des Hohlraums mit Abstand von der Ausgangsstellung der Scheibe (46) angeordnet ist und eine Hehrzahl von Betätigungsstellungen für die Scheibe bildet, in die die Scheibe aufgrund einer Verzögerungskraft unter Überwindung der Vorspannung des um sie herumgewickelten Fecerbandes gelangt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

im Hohlraum des Gehäuses zwei Scheiben (64, 66, 150) vorgesehen und mit Hilfe einer federnden Einrichtung (75; 156) nachgiebig in ihren jeweils durch eine Anlageflache '(74; 140) innerhalb des Gehäuses definierten Ausgangsstellungen gehalten sind, und daß der Kontaktteil (88; 144) sich bis zu den äußeren Enden der Anlagefläche erstreckt.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum gegenüber der Ausgangsstellung einer Scheibe jeweils durch einen sich über mindestens ca. 90° erstreckenden etwa kreissegmentförmigen Kontaktteil (56; 90; 144) begrenzt ist.

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V-
4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Scheibe teilv/eise umschlingende Federband (182) mit seinen Enden jeweils auf drehbar gelagerten Trommeln (174, 176) aufgewickelt ist, und daß die die Ausgangsstellung definierende Anlagefläche der Scheibe im Gehäuse zwischen den Trommeln vorgesehen ist.·
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federband (75) mit seinen Enden um zwei Kreisscheiben (64, 66) herumgewickelt ist und zwischen seinen Enden teilv/eise einen im Cehäusehohlraum zentrisch angeordneten 2-apfen (78, 82) teilweise umschlingt.
6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktteil obere und untere an verschiedene Kleimren (18, 22) des Stromkreises (12) angeschlossene Kontaktfinger (94, 96) auf v/eist, die entsprechenden Abschnitten der Scheiben zur Kontaktgabe bzw« überbrückung gegenüberliegen.
7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckungsrichtung der Kontaktfinger etwa senkrecht zur Bewegungsebene der Scheibe verläuft, und daß die Kontaktfinger an ihren der Scheibe abgelegenen Seiten dirch einen erweiterten Abschnitt (98) des Hohlraums nicht hinterstützt sind, um die Berührungszeitdauer zwischen Kontaktfinger und Scheibe zu verlängern.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine bestimmte !tasse derart aufweist, daß sie unter dem Einfluß einer bestimmten Geschwindigkeitsänderung des Gehäuses aus der Ausgangsstellung in einer beliebigen aus eiper Vielzahl von Richtungen in eine der Betätigungsstellungen bewegbar ist, wobei die mit der Scheibe verbundene Feder so bemessen und angeordnet ist, daß die aus der Geschwind*g-

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keitsänderung resultierende Bewegung der Federmasse in der gleichen Richtung vor sich geht wie die Bewegung eier Scheibe und sich somit die Bewegungen von Scheibenmasse und Federmasse additiv unterstützen.

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