DE2306498A1 - Auf positive oder negative beschleunigungen ansprechender schalter fuer sicherheitsvorrichtungen in fahrzeugen - Google Patents

Description

Herr SUSUMU UBUKATA, 549, Nakasuna-Cho, Syowa-Ku, Nagoya-Shi,

Aichi-Ken / Japan

Auf positive oder negative Beschleunigungen ansprechender Schalter für Sicherheitsvorrichtungen in Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft elektrische Schalter für Gegenstände wie Flugzeuge, Schiffe und Fahrzeuge, die sich in einer horizontalen Richtung bewegen, und insbesondere einen elektrischen Schalter, in dem Quecksilber als Fühlelement zum Ansprechen auf GeschwindigkeitsVeränderungen verwendet wird.

Es ist bekannt, daß ein elektrischer Kreis dadurch geöffnet oder geschlossen werden kann, daß ein Quecksilberschalter, oder genau genommen ein Behälter mit Quecksilber umggLegt oder gekippt wird. Daher ist es leicht vorstellbar, daß der Behälter oder der Schalter an einem Kraftfahrzeug derart angebracht ist, daß bei Kippen des Fahrzeuges über

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einen Schwellenwert einer Neigung hinaus dses ermöglicht wird, daß ein elektrischer Kreis geschlossen oder geöffnet wird, je nach Sicherheitseinrichtung am Kraftfahrzeug.

Bei diesem Verfahren jedoch tritt beispielsweise die Schwierigkeit auf, daß das Kraftfahrzeug oder dergleichen nach einer Kollision, bei der es gekippt oder seitlich abgedreht wird, verschiedene Sicherheitsvorrichtungen aufweist, die dann betätigt werden. In diesem Zusammenhang ist zunächst der Fall zu betrachten, bei dem eine Sicherheitsvorrichtung, beispielsweise ein Luftkissen oder ein S'itzgurt betätigt wird, um Fahrer oder Fahrgäste in dem Kraftfahrzeug' vor Verletzungen zu schützen. Wenn das Kraftfahrzeug in einen Unfall verstrickt ist, muß es dahingehend ausgerüstet sein, daß die Körper der Personen mittels der oben erwähnten Sicherheitsvorrichtungen sicher auf den Sitzen festgehalten werden, und zwar bevor diese auf harte Gegenstände stoßen, beispielsweise auf die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges. Ein Schalter jedoch, wie er oben beschrieben ist, der nur dann betätigt wird, wenn das Kraftfahrzeug gekippt wird oder auf dem Dach zu liegen kommt, ist völlig bedeutungslos für den Schutz von Kraftfahrzeug-Insassen, d.h., es kann mit einem derartigen Schalter kein Schutz der Personen vor Verletzungen erreicht werden.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung,einen Schalter mit einer leitfähigen Flüssigkeit vorzusehen, der eine Beschleunigungsbedingung während eines Momentes, in dem das Fahrzeug einer scharfen Beschleunigung oder Bremsung oder Rutschbewegung (im späteren als unnormale Bewegungs-

bezeichnet
Periode) ausgesetzt ist, klar von einer Beschleunigungsbedingung während einer Periode unterscheidet, in der das Fahrzeug parkt, einer üblichen Beschleunigung oder Bremsung unterzogen wird, oder-bei einer normalen Geschwindigkeit (später als normale Bewegungsperiode bezeichnet) fährt, wobei zumindest ein geöffneter elektrischer Kreis geschlossen werden soll oder umgekehrt.

Des weiteren soll aufgabengemäß ein Schalter vorgesehen werden, der während einer normalen Bewegungsperiode offengehalten ist, bei einer anomalen Bewegungsperiode jedoch geschlossen wird, wodurch ein elektrischer Strom auf eine Vorrichtung gegeben wird, damit mittels Sitzgurte ein fester Halt der Personen auf ihre Sitze ausgeübt wird, oder um eine Vorrichtung wie ein Luftkissen zu betätigen, um damit die Insassen vor Verletzungen zu schützen.

Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es,einen Schalter für ein selbsttätiges Fahrzeug vorzusehen, der zur Stromleitung an verschiedene, für das Fahren des selbst-

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tätigen Fahrzeuges während einer normalen Bewegungsperiode notwendige Vorrichtungen geschlossen ist, der jedoch während einer anomalen Bewegungsperiode geöffnet wird, um die elektrischen Kreise zur Leistungsversorgung zu unterbrechen und demgemäß auch die Stromversorgung an die verschiedenen Vorrichtungen zu unterbrechen, damit beispielsweise vermieden wird, daß das Brenngas durch die Funken einer elektrischen Kurzschlußschaltung gezündet wird.

Eine vierte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter für ein Fahrzeug vorzusehen, der, wenn das Fahrzeug aufgrund einer Notbremsung auf der Fahrbahn zum Gleiten kommt, eine Vorrichtung zur Vermeidung des Rutschens ansteuern kann, die eine Radbremskraft für eine wirksame Bremstätigkeit auf ein Maß einstellen kann, daß keine Rutschgefahr mehr gegeben ist.

Eine fünfte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter in einem Fahrzeug vorzusehen, der betätigt wird, sobald eine bestimmte Beschleunigung an diesem für eine bestimmte Zeitdauer auftritt und bevor das Fahrzeug in einen gefährlichen Winkel gekippt oder aufgrund einer Kollision oder dergleichen auf das Dach gestürzt wird* d.h., der betätigt wird, solange sich die Lage des Fahrzeuges nicht

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von seiner gewöhnlichen oder normalen Lage unterscheidet.

Eine sechste Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter vorzusehen, der eine geeignete Menge an Quecksilber aufweist, das in einem abgedichteten Behälter enthalten ist, sowie ein Paar elektrischer Leiter, die elektrisch durch das Quecksilber verbunden oder nicht verbunden werden, wobei die elektrischen Leiter bei einer normalen Bewegungsperiode elektrisch unterbrochen bleiben, während der Behälter seine normale Lage einnimmt, und elektrisch aber verbunden sind, sobald die auf das Quecksilber wirkende Beschleunigungsrichtung durch Kippen des Behälters verändert wird, oder, bei einem an einem bewegten Gegenstand, beispielsweise ein Fahrzeug, angebrachter Behälter in einer zwar normalen Lage, sobald die sich von der Beschleunigung während der Periode, in der sich der Behälter in seiner normalen Lage befindet, unterscheidendes- Beschleunigung auf das Quecksilber aufgrund des Kippens oder Umstür^zehsldes Fahrzeuges angewandt wird.

Eine siebte Aufgabe der Erfindung ist,es, einen Schalter mit leitfähiger Flüssigkeit vorzusehen, der zumindest auf zwei Beschleunigungen bei unterschiedlichen Ansprechmomenten ansprechende Schaltelemente aufweist und der einen elektrischen Kreis offen oder geschlossen hält, wenn die Beschleunigung mit einemüber einen Beschleunigungs-

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Bezugswert (wird später beschrieben) hinausgehenden Wert auf diesen angewandt wird, und der eine Vorrichtung betätigt, wie beispielsweise ein Relais zur Steuerung der Zündspule, einer Lampe, eines Startmotors, oder dergleichen wenn eines oder alle der Schaltelemente betätigt werden.

Eine achte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter vorzusehen, der einen Behälter mit Quecksilber aufweist, in dem die Form und die Lage des Quecksilbers aufgrund der Schwerkraft verändert wird, wenn eine Beschleunigung auf dieses in eine Richtung senkrecht zur Schwerkraftrichtung angewandt wird, oder in einer horizontalen Richtung, wodurch ein mit dem Schalter verbundener elektrischer Kreis geöffnet oder geschlossen wird, wobei der Schalter solche Merkmale besitzt, daß er nicht auf eine Vibrationsbeschleunigung anspricht, die nicht eine" bestimmte Beschleunigung für eine längere Zeit als eine vorbestimmte Dauer auf diesen ausübt, der jedoch wahlweise auf eine Beschleunigung anspricht, die auf ihn in einer bestimmten Richtung für eine ausreichend lange Dauer angewendet wird.

Eine neunte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter vorzusehen, der einen Behälter mit Quecksilber aufweist, in dem die Form und die Lage des Quecksilbers aufgrund der Schwerkraft verändert wird, sobald eine Beschleunigung mit Komponenten in der Schwerkraftrichtung und in einer

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horizontalen Richtung auf diesen ausgeübt wird, wodurch ein mit dem Schalter verbundener elektrischer Kreis geöffnet oder geschlossen wird, wobei der Schalter eine einfache Vorrichtung zur Einstellung seiner Empfindlichkeit aufweisen kann.

Eine zehnte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter vorzusehen, bei dem die Masse und die Kohäsionskraft des in einem abgedichteten Behälter eingeschlossenen Quecksilbers mit einem Leitungspaar die Lage und Form des Quecksilbers aufreehthalten, das im Zusammenhang mit der Form des abgedichteten Behälters umrissen ist, und bei dem die Oberflächenspannung des Quecksilbers erfindungsgemäß derart verwendet werden soll, daß im Falle, in dem der Schalter an einembeweglichen Gegenstand angebracht ist, das Quecksilber die beiden Leiter für die normale Bewegungsdauer des bewegten Gegenstandes elektrisch verbindet oder unterbricht und den Schalter aufgrund der Beschleunigung betätigt, die während einer anomalen Bewegungsdauer auf diesen wirkt, wobei als Folge davon der Schalter auf die Beschleunigung unabhängig von der Neigung des Behälters oder vor dem Auftreten einer Neigung des'Behälters ansprechen kann.

Eine elfte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter vorzusehen, in dem das Quecksilber in einem Behälter

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unter der Schwerkraftsbeschleunigung steht, die bei normaler Lage des Behälters hervorgerufen wird, und auf die Beschleunigung in irgendeiner der Richtungen ansprechen kann, die sich von der Richtung der Schwerkraftsbeschleunigung unterscheidet.

Eine zwölfte Aufgabe der Erfindung, ist es, einen Schalter vorzusehen, der darin vorteilhaft ist, daß sein Beschleunigungs-Ansprechwert nach Bedarf leicht eingestellt werden kann, daß seine Ansprechzeit vom Ausüben der Beschleunigung, die über den Beschleunigungs-Ansprechwert hinausgeht, bis zum Schließen des Schalters nach Wunsch gewählt werden kann und daß in den Fällen,in denen der Schalter auf eine Beschleunigung in horizontale Richtung ansprechen soll, in dem er auf einentbewegten, von vertikalen Vibrationen für verhältnismäßig kurze Zeit begleiteten Gegenstand angeordnet ist, d.h. von Storschwingungen hoher Frequenz, der Schalter auf diese Störschwingungen kaum anspricht.

Eine dreizehnte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter vorzusehen, der Bestandteile wie beispielsweise einen Behälter mit einem offenen Ende, einem Paar ringförmiger Leiter und einen zylindrischen Körper aufweist, bei dem ein Beschleunigungs-Ansprechwert und eine Ansprechzeit nach Bedarf leicht dadurch eingestellt werden kann, daß die

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Abmessiongen der Bestandteile und die Menge des in den Behälter eingeschlossenen Quecksilbers auf geeignete Weise festgelegt werden.

Eine vierzehnte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter vorzusehen, der genau im Betrieb und niedrig in den Kosten ist.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

Pig. 1,2,3*7*10, Seitansichten der Querschnitte verschie-13,16,19,23,24,25, dener Beispiele von auf Beschleunigung 28,29 und 30s ansprechende Schalter gemäß der Erfindung;

Fig. 4: eine perspektivische Ansicht eines Ele

mentes zur einfachen Abdichtung des in Pig. 3 dargestellten Schalters;

Fig. 5 und 6: perspektivische Ansichten von elektrischen

Leitern, die im in Figur 3 gezeigten Schalter verwendet sind;

Fig. 8 und 9ί Blockdiagramme der Verbindungen der Schalter gemäß der Erfindung;

Fig. 11 und 12: die Bewegung des Quecksilbers in dem in

Fig. 10 dargestellten Schalter;

Fig. 14: eir/Querschnitt des in Fig. I3 dargestellten

Schalters, in dem die herausragenden Teile für die Steuerung der Quecksilberbwwegung dargestellt sind;

Fig. 15: eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel

des hervorragenden Teils;

Fig. 17 und 18: perspektivische Ansichten anderer Beispiele

der Steuerungselemente für die Quecksilberbewegung;

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Fig. 20,21 und 22: Er'klärungsbelspiele für ein Verfahren

zum Herstellen und Einstellen des in Fig. 19 dargestellten Schalters;

Fig. 26: ein⁷Querschnitt X-X aus Fig. 25; und

Fig. 27 und 28: .Erklärungsbeispiele für ein Verfahren

zum Herstellen des in Figur 2.5 dargestellten Schalters;

Für ein volles Verständnis der Erfindung ist es zweckdienlich, zunächst die an einem selbstfahrenden Fahrzeug wirkende Beschleunigung zu beschreiben.

Bei einem Versuch, bei dem eine Gliederpuppe in ein .selbstfahrendes Fahrzeug gesetzt worden ist und das Fahrzeug einem Zusammenstoß mit einem feststehenden Körper ausgesetzt wurde, wurde gemessen, daß die Puppe einer Bremsbeschleunigung von ungefähr 30g (g ist eine Gravitationseinheit) ausgesetzt gewesen ist, das ist eine negative Beschleunigung (im nachfolgenden zur Einfachheit als "Beschleunigung" bezeichnet) bei einer Fahrgeschwindigkeit von 30km/Stunde und einer Beschleunigung von etwa 80g bei einer Fahrzeug-Geschwindigkeit von 60 km/Stunde.

Wenn man demgemäß annimmt, daß der Abstand S zwischen dem Kopf der Gliederpuppe und der Windschutzscheibe 60cm beträgt, dann ergibt sich für die Zeit T vom Einsetzen der Beschleunigung von 50g bis zum Zusammenstoß des Kopfes mit

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der Windschutzscheibe:

T = >y2S/5Og = 0,064 Sekunden oder 64 msec.

Die Tätigkeit eines auf eine Beschleunigung ansprechenmuß

den und eine Schutzvorrichtung auslösenden Schalters/innerhalb einer sehr kurzen Zeit vollständig durchgeführt werden, da im anderen Fall ein Fahrzeuginsasse in dem Fahrzeug einer Verletzungsgefahr ausgesetzt ist.

Die Beschleunigung ist beispielsweise an einer Stelle gemessen worden, die am günstigten für das Anbringen einer Beschleunigungs-Meßvorrichtung ist und an der die geringste Vibration auftritt, und zwar an einem kleinen Personenkraftwagen, dessen Motor ein Zylindervolumen von etwa 1000 ecm bis 15OO ecm besitzt. Wenn sich das Fahrzeug in der Periode befindet, während der es parkt, oder wenn es einer Beschleunigung oder einer Bremsung ausgesetzt ist, wurde eine Beschleunigung von 0,2 g - 0,3 g gemessen. Sobald das Fahrzeug über eine holprige Fahrbahn bei einer konstanten Geschwindigkeit von 50km/Stunden gefahren ist, wurde in vertikaler, horizontaler und seitlicher Richtung eine Beschleunigung von 0,5gbis 0,6g gemessen. Schließlich ergab sich eine Beschleunigung während normaler Bewegungsperioden des

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Fahrzeuges, d.h. bei Perioden, in denen es parkt", einer Beschleunigung oder Bremsung ausgesetzt ist oder es bei einer konstanten Geschwindigkeit fährt, von.0;,2 g bis 1,6 g,

Andererseits würde während einer anomalen Bewegungsperiode des,Fahrzeuges, d.h. bei einer Notbremsung oder einer scharfen Beschleunigung; eine Beschleunigung von 0,5g bis 3g an der gleichen Stelle gemessen, obwohl die Beschleunigung in Abhängigkeit von den Fahrbahnzuständen unterschiedlich war, d.h., ob die Fahrbahn ausgebaut, nicht ausgebaut, trocken oder naß war.

Im folgenden soll der Minimalwert der Beschleunigung, der für das öffnen oder Schließen eines auf Beschleunigung ansprechenden Schalters notwendig ist, als "Beschleunigungsansprechwert" bezeichnet werden. Wenn angenommen wird, daß aus dem Beschleunigungsbereich von 0,5g bis 3g* der während der anomalen Bewegungsperiode gemessen worden."-ist, für den-Beschleunigungsansprechwert Ig gewählt wird, so liegt dieser Wert Ig innerhalb des Beschleunigungsbereiches von 0,5g bis 1,6g, der beim Fahren des Fahrzeuges bei konstanter Geschwindigkeit oder während einer normalen Bewegungsperiode gemessen worden ist.

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In diesem Zusammenhang wurde die Vibrationsbeschleunigung untersucht, die während der Periode hervorgerufen wird, bei der das Fahrzeug bei konstanter Geschwindigkeit fährt. Als Folge davon wurde festgestellt, daß die Vibrations· frequenz von 20 Hz und 60 Hz auftritt und daß die Beschleunigung in einer bestimmten Richtung von 25 msec, bis 8msec. dauert.

Demgemäß ist einzusehen, daß ein Schalter mit einer leitfähigen Flüssigkeit und mit einem Beschleunigungsansprechwert von Ig betätigt wird, sobald eine Beschleunigung von 1,6g auf diesen in einer bestimmten Richtung für beispielsweise JiO msec, länger als 25 msec, angewendet wird.

In Figur 1 ist eine vergrößerte Ansicht eines Beispieles eines Schalters gemäß der Erfindung dargestellt, der normalerweise geöffnet ist, jedoch in dem Fall geschlossen ist, wenn das Fahrzeug einer anomalen Bewegung ausgesetzt ist.

Der Schalter besitzt einen Deckel 1 aus einem elektrisch leitfähigen Material, der den einen Leiter des Schalters darstellt, und als anderen Leiter des Schalters einen Behälter 2. Diese Leiter sind fest durch ein elektrisch isolierendes Material zusammengefügt, das zwischen sie gebracht ist,

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wodurch ein abgeschlossener Behälter mit einem Zwischenraum darin gebildet ist. Der so ausgebildete abgedichtete Behälter enthält Quecksilber Hg in dem Innenraum, derart, daß ein Zwischenraum zwischen Quecksilber Hg und den Deckel 1 verbleibt. In dem letzteren Zwischenraum ist nach Bedarf ein inertes. Gas vorgesehen.

In der Figur 1 stellen die Bezugszeichen D bzw. L den inneren Durchmesser des Deckels 1 bzw. den Abstand zwischen Oberfläche des Quecksilbers Hg und dem unteren Ende des Deckels 1 dar (im folgenden als "Kontakt ab st and" L benannt).·

Der Beschleunigungsansprechwert hängt von dem Verhältnis K des inneren Durchmessers D zu dem Kontaktabstand L ab. D.h., je größer das Verhältnis K =? L/D ist, desto größer ist der Beschleunigungsansprechwert. Die Ansprechbesehleunigung ist jedoch wegen der Paktoren wie beispielsweise der Oberflächenspannung des Quecksilbers nicht immer einfach proportional dem Verhältnis K.

Die Ansprechzeitdauer von dem Moment, bei dem die Anwendung einer über den Beschleunigungsansprechwert hinausgehenden, bestimmten Beschleunigung bewirkt wird, bis zu dem Augenblick, bei dem die Leiter 1 und 2 elektrisch verbunden sind, hängt von dem Kontaktabstand L ab. Wegen der Paktoren wie beispielsweise die Oberflächenspannung desQuecksilbers ist die Ansprechzeit also nicht immer einfach

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proportional den Kontaktabständen L, jedoch ist die Ansprechzeit um so langer, je größer die Kontaktabstände L sind.

Demgemäß ist es offensichtlich, daß die Größe des Behälters durch die Vibrationsdauer bestimmt wird, die während einer normalen Bewegungsperiode eines bewegten Gegenstandes an der Stelle hervorgerufen wird, an der der Quecksilberschalter eingebaut ist.

In diesem Zusammenhang werden in nachfolgender Tabelle die Versuchsergebnisse des Verhältnisses zwischen Abmessung D und den Merkmalenjdes Schalters aufgezeigt:

D (mm) Beschleunigung^- Ansprech- bei einer Be-

ansprechwert Xs) zeit (msec.) schleunigung von:

6 0 1,5

10 0 1,0

15 0 0,5

Der Schalter mit einem Innendurchmesser von D = 6 soll nun beschrieben werden. Der Beschleunigungsansprechwert des Schalters ist 1,5 g, d.h., er liegt innerhalb des Bereiches von 0^5 g bis J5 g, wie vorher beschrieben. Seine Ansprechzeit ist 12 msec., die innerhalb des Bereiches der Zeitdauer von 8 msec, bis 25 msec, der Vibrationsbeschleunigung

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12	1,8 g
55	1,2 g
40	0,7 g

liegt, wie bei einer gegebenen Richtung während feiner normalen Bewegungsperiode hervorgerufen wird. Die Vibrationsbeschleunigung jedoch, die näher an 1,6 g des Vibrationsbeschleunigungsbereich.es von 0,6 g bis 1,6 g liegt, weist während der normalen Bewegungsperiode eine höhere Frequenz aufj und daher liegt die Zeitdauer in einer Richtung nahe an 8 msec.

Mit anderen Worten ist es, wenn der Beschleunigungsansprechwert des Schalters geeignet auf einem Punkt des Beschleunigungsbereiches während einer anomalen Bewegungsperiode gewählt wird, nicht immer notwendig, daß die Ansprechzeit die längste Zeitdauer der Beschleunigungsperiode»· darstellt, die in einer Richtung während der normalen Bewegungsperiode hervorgerufen wird.

Genauer gesagt ist die in der Dauer längere Beschleunigungsgröße der Beschleunigungen, die während der normalen Bewegungsperiode hervorgerufen werden, oft in einem niedrigeren Teil des Bereiches der während der normalen Bewegung hervorgerufenen Beschleunigungen beinhaltet. Dies kann leicht aus der Tatsache verstanden werden, daß die Beschleunigungsgröße in Art von Vibration proportional dem Produkt aus der Frequenz im Quadrat und der Amplitude ist.

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Ein anderes Beispiel eines Schalters gemäß der Erfindung ist in Pig. 2 dargestellt, der während einer normalen Bewegungsperiode einen elektrisch geschlossenen Kreis darstellt und während einer anomalen Bewegungsperiode einen elektrisch^ geöffneten Kreis besitzt.

Dieser Schalter weist zwei.Leiter auf, die als eine obere Elektrodenschiene 11 und eine untere Elektrodenschiene 12 angewendet werden. Diese Elektrodenschienen 11 und 12 sind fest in einem Behälter 13 angeordnet, der aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt ist, so daß sie in einem Abstand nach Bedarf voneinander angeordnet sind. Der Behälter 1? hat zwei Teile A und B. Der Teil A ist im Innendurchmesser kleiner als der Teil B. In Teil A ist Quecksilber Hg derart enthalten, daß es die obere Elektrodenschiene 11 mit der unteren Elektrodenschiene 12 elektrisch verbindet.

Bei Anwendung einer Beschleunigung, die größer als der Beschleunigungsansprechwert dieses Schalters ist, für mehr als eine bestimmte Zeitdauer, wird das Quecksilber Hg in den Teil B bewegt und somit aus seiner Form gebracht, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Elektrodenschienen 11 und 12 unterbrochen wird.

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Je tiefer die obere Elektrodenschiene 11 in das Quecksilber eintaucht, oder je größer die Tiefe L» ist, desto größer ist der Beschleunigungsansprechwert. Je größer der innere Durchmesser D^ des Teiles A ist, desto kleiner ist der Beschleunigungsansprechwert. Außerdem hängt die Ansprechzeit von der Form des Behälters ab, da diese durch die Bewegung des Quecksilbers aus dem-Teil A in den Teil B erfüllt wird.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schalter haben im Querschnitt zur Einfachheit der Beschreibung eine Kreisform; jedoch ist diese Kreisform oder Zylinderform nicht einschränkend aufzufassen. Der Querschnitt kann nach Wunsch gemäß der Verwendung des Schalters gewählt werden, so daß der Schalter auf eine Beschleunigung in einer gewünschten Richtung in einer horizontalen Ebene anspricht. Beispielsweise kann der Querschnitt dreieckig sein, wenn gleiche Merkmale nur in den drei besonderen Richtungen des Schalters gewünscht werden.

In Figur 3 ist ein anderes Beispiel eines Quecksilberschalters gemäß der Erfindung gezeigt, der einen Behälter ^l aus einem elektrischen Isolationsmaterial, beispielsweise synthetisches Harz oder Porzellan, aufweist, wobei das obere Ende offen ist, sowie einen oberen Leiter 32

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und einen unteren Leiter 33* wobei jeder dieser Leiter vorzugsweise aus Metall wie Eisen, Nickel .auf Wolfram, das widerstandfähig im Quecksilber ist, oder aus Legierungen dieser Metalle hergestellt ist.

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Desjweiteren besitzt der Schalter eine zylindrische Hülle 34, die eine elektrische Isolation zwischen oberem Leiter 32 und unterem Leiter 33 herstellt und eine tragende Stütze für diese Leiter darstellt.

Die äußere Fläche 34A, die innere Fläche 34B und die Bodenfläche 34C der zylindrischen Hülle 34 sind eng und anhaftend mit der Innenflächen des Behälters 31 i dem oberen Leiter 32 bzw. dem unteren Leiter 33 verbunden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenräume an diesen eng anhaftenden Stellen so klein wie möglich gehalten werden, um die Menge des Quecksilbers 35* das in die Spalten oder Zwischenräume kommt, auf ein Ausmaß zu beschränken, so daß die Betriebsveränderungen des Schalters innerhalb einer zulässigen Toleranz bleiben, oder im anderen Falle sollten im Gegensatz dazu die Zwischenräume weit genug ausgebildet sein, daß das Quecksilber auf leichte Weise wieder zurückkehrt, wenn es in diese Zwischenräume gelangt ist.

Die geeignete Quecksilbermenge für diesen Schalter ist in Fig. 3 gezeigt. Wenn der Schalter normal gehalten wird, ist ein Abstand L zwischen der freien Oberfläche des Queck-· Silbers 35 und dem unteren Ende des oberen Leiters 32 vorhanden. ■ . '

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Der Schalter besitzt außerdem ein Abdichtmaterial 36, durch welches der Behälter 31, der obere Leiter 32, der untere Leiter 33 und die zylindrische Hülle 34 als eine Einheit ausgebildet wird, sowie ein Element 37, um damit eine leichte Abdichtung des Schalters zu erhalten.

Das Abdichtmaterial 36 ist ein Bindemittel aus synthetischem Harz, das durch Mischen eines Härters und eines Füllstoffes mit Epoxydharz erhalten wird, oder ein Material wie Glas, das bei hoher Temperatur schmilzt:und sodann bei niedriger Temperatur zu einer festen Substanz aushärtet.

Für das Element 37 ist ein hitÄ>eständiges Material wie beispielsweise Eisen geeignet, dann, wenn Glas als Abdichtmaterial 36 verwendet wird, wogegen ein# thermoplastisches Harz in den Fällen vorzuziehen ist, in denen ein Bindemittel aus synthetischem Harz als Dichtmaterial 36 verwendet wird.

Die Form des Elementes 37 ist in seiner ursprünglichen Form in Fig. 4 dargestellt. Der Umfang 37C des Elementes 37 wird zunächst mit einer kleinen Menge an Abdichtmaterial 36 verklebtj und anschließend wird die richtige Menge Quecksilber durch die öffnung 37A des Elementes 37 in den Behälter 31 ge-

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gössen, wonach der röhrenförmige Teil 37B des Elementes erhitzt und/oder zusammengedrückt wird, wodurch der Einlaß 37A verschlossen wird. Anschließend wird ausreichend Abdichtmaterial 36 in den Behälter J51 eingegossen und ausgehärtet. Wenn nötig, kann nach dem Einfüllen des Quecksilbers in den Behälter 3I die Luft in diesem Behälter 31 abgezogen oder durch ein inertes Gas ersetzt werdep, um das Quecksilber vor Verunreinigungen zu schützen.

Der obere Leiter 32 und der untere Leiter 33 haben, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, elektrisch leitfähige Ringteile 32A und 33A sowie elektrisch leitfähige, gerade Teile 32B bzw. 33B. Die geraden Teile 32B und 33B sind durch das Abdichtmaterial 36 hermetisch in. den Behälter eingebettet.

Es wird angenommen, daß sich der in Fig. 3 gezeigte Schalter in seiner normalen Stellung befindet. Wenn der somit normal-angeordnete Schalter in der durch den Pfeil A (Fig. 3) gezeigten Richtung beschleunigt wird, wird sich die freie Oberfläche des Quecksilbers 35 in die geneigte Lage bewegen, wie dies mit der gestrichelten Linie I gezeigt ist. Wenn diese Beschleunigung den Beschleunigungsansprechwert erreicht, wird ein Teil des Quecksilbers, der durch die Neigung des Quecksilbers angehoben wird, den "ringförmigen Teil 32A des oberen Leiters 32 berühren, so daß die geraden Teile 32B

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und 33B elektrisch untereinander verbunden sind.

Wird angenommen, daß die inneren Durchmesser D der ringförmigen Teile 32A und 33A gleich und konstant sind, ändert sich der Beschleunigungsansprechwert mit dem Abstand L zwischen Quecksilberfläche und ringförmigem Teil des oberen Leiters 32.

Mit anderen Worten kann der Beschleunigungsansprechwert aus dem Neigungswinkel des Quecksilbers berechnet werden, der durch Neigen des Schalters bis zur elektrischen Verbindung der geraden Teile 32A und 33B erhalten wird. In einem verhältnismäßig kleinen Bereich der Neigung ist der Beschleunigungsansprechwert ausgesprochen koinzident mit der Tangente des Neigungswinkels. Wenn der Beschleunigungsansprechwert, der den Schalter leitfähig macht, bei einem Neigungswinkel von 45° oder mehr des Schalters größer ist, als annähernd Ig (das ist die Gravtationsbeschleunigung: 9,8 m/sec ), ist ein Beschleunigungsansprechwert, der aus der Tangente des momentanen Neigungswinkels berechnet wird, überaus groß. Obwohl der aus der Tangente von 45° festgestellte Beschleunigungsansprechwert Ig ist, können die leitfähigen Teile durch das Quecksilber durch Anwenden einer Beschleunigung von ungefähr 0,8 g in Richtung des Pfeiles A elektrisch verbunden werden. Desfweiteren kann bei einem aus 31,5° berechneten Beschleunigungsansprechwert von 3 S in Wirklichkeit jedoch eine elektri-

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sehe Verbindung der leitenden Teile durch das Quecksilber durch Anwenden einer Beschleunigung von etwa 2 g in Richtung des Pfeiles A bewirkt werden. Dementsprechend ist zu erkennen, daß der Besehleunigungsansprechwert, der aus der Tangente des Neigungswinkels des Quecksilbers berechnet wird, unterschiedlieh ist zu dem, der durch Anwendung einer Beschleunigung in Pfeilriehtung A erhalten wird. Dieser Unterschied beruht auf dem Effekt der Oberflächenspannung des Quecksilbers,und daher ändert sich ein Ausmaß dieses Unterschiedes mit der Größe des Schalters, der Menge des Quecksilbers und Insbesondere mit dem Meniskus des Quecksilbers.

Die Ansprechzeit in Millisekunden (l/l 000->see) von der Anwendung der Beschleunigung über den Besehleunigungsansprechwert bis zum Schließen des Schalters kann nach Bedarf durch geeignete Bestimmung des Durehmessers D der ringförmigen Teile der Leiter erhalten werden. Entsprechend der unternommenen Versuche sind die Verhältnisse zwischen den Durehmessern D und den Besehleunigungsansprechwerten sowie den Ansprechzeiten in nachfolgender Tabelle aufgezeigt:

D (mm)	Besehleunigungs ansprechwert (g)	Ansprechzeit mit einer millisec Beschleunigung
6 0 \	2. ';	10 (2,5 g)
15 0	■ ... ■ 2	45 (2,5 S) :
6 0	0,5	7 (0,7 g)
15 0	0,5	40 (0,7 g) ;

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Wenn der Beschleunigungsansprechwert verhältnismäßig klein und die Ansprechzeit verhältnismäßig lang gewählt werden soll, so müßte die Form des Schalters verhältnismäßig flach ausgeführt sein. So ein Schalter ist beispielsweise in Fig. 7 dargestellt.

Dieser Schalter besitzt einenBehälter 711 mit einem offenen oberen Ende, einen oberen Leiter 712, einen unteren Leiter 713, eine zylindrische Hülse 714, die eine elektrische Isolation und eine Halterung für den oberen und unteren Leiter darstellt, Quecksilber 715, Abdichtmaterial 716 und ein Element j57 für ein leichtes Abdichten des Behälters 711.

Der obere Leiter 712 ist mit einem Zuführungsdraht 712b versehen, der an diesen angeschweißt ist, und der untere Leiter 713 ist ebenfalls mit einem Zuführungsdraht 713β versehen.

Bei diesem Schalter hängt die Ansprechzeit von dem inneren Durehmesser Ds des unteren Leiters ab. Das heißt, je größer der innere Durchmesser ist, desto langer ist die Ansprechzeit, oder je kleiner der Innendurchmesser ist, desto kürzer ist die Ansprechzeit. Außerdem hängt der Besohleunigungsansprechwert von einem Winkel Θ ab, der am Boden des Behälsrs gebildet ist. Das heißt, je größer der Winkel Θ ist,

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desto größer ist der Beschleunigungsansprechwert, oder je kleiner der Winkel Q ist, desto kleiner ist der Beschleunigungsansprechwert.

Tritt bei dem in Fig. 3 dargestellten Schalter der Fall auf, daß er in einer vertikalen Richtung auf und ab vibriert, so kann die Oberfläche des Quecksilbers manchmal in der Weise anschwellen, wie dies durch die strichpunktierte Linie V gezeigt ist. Sogar wenn die Beschleunigungsgröße . dieser vertikalen Vibration kleiner ist'^. als der Beschleunigungsarisprechwert, kann die durch das Anschwellen des Quecksilbers in Abhängigkeit von der Vibratdonsdauer gebildete Welle manchmal eine Höhe erreichen, die oberhalb des unteren Endes des oberen Leiters 32 liegt, wodurch eine fehlerhafte Tätigkeit des Schalters hervorgerufen wird. Um diese fehlerhafte Tätigkeit des Schalters zu vermeiden, ist der untere Teil des oberen Leiters hohl ausgebildet.

In Fig. 8 ist ein Blockdiagramm gezeigt, in welchem ein anderes Beispiel eines Schalters gemäß der Erfindung angewendet wird. Der Schalter 81 besteht aus zwei Schaltelementen P, und Pp, die zueinander parallel angeordnet sind. Das Schaltelement P. ist ein in normalerweise offener Schalter, der nur dann geschlossen wird, wenn eine relativ hohe Beschleunigung von beispielsweise mehr als 2 g auf diesen für

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eine kurze Zeit, beispielsweise für 8 msec weniger als 0,01 see angewendet wird. Das Schaltelement Pg ist ebenso ein in normaler Weise offener Schalter, der nur dann geschlossen wird, wenn eine relativ geringe Beschleunigung von beispielsweise 0,5 g stuf diesen für eine verhältnismässig lange Zeitdauer, beispielsweise für 0,05 see angewendet wird.

Der in Fig. 8 gezeigte Schaltkreis besitzt außerdem einen Leistungsschalter SW, eine Leistunsquelle E und eine Sicherheitsvorrichtung D, zur festen Halterung eines Insassen auf seinen Sitz in dem.Fahrzeug.

Die Schaltelemente P₁ und P₂ des Sehalters 81 sind parallel zueinander angeordnet, wie oben erwähnt, und dienen dazu, die Stromversorgung von der Leistungsquelle zur Sieherheitsvorrichtung D. zu steuern. Das heißt, wenn eines der Schaltelemente P₁ und P~ geschlossen wird, wird ein Strom auf die Sicherheitsvorrichtung D. gegeben. Es ist gleich zu erkennen, daß die Bedingung für das Schließen des Schaltelementes P, der Wert der Beschleunigung ist, der während einer anormalen Bewegungsperiode des Fahrzeuges wie oben beschrieben hervorgerufen wird, wogegen die Bedingung für das Sehliessen des Schaltelementes Pp die Zeitdauer der Beschleunigung

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ist, die kontinuierlich an den Schalter ausgeübt wird* die nur während einer anormalen Bewegungsperiode des Fahrzeuges hervorgerufen wird.

Die auf Beschleunigung ansprechenden Schalter, die anhand der Fig. 1, 3 bis ¹J beschrieben worden sind, können als Schaltelemente in der in Fig. 8 gezeigten Schaltung .verwendet werden. Das heißt, die Schalter aus Fig. 1 und J können als Schaltelement P. in Fig. 8 verwendet werden, das durch die Anwendung einer hohen Beschleunigung für eine kurze Zeit betätigt wird, wogegen der Schalter aus Fig. 7 als Schaltelement Pp in Fig. 8 verwendet werden kann, das durch die Anwendung einer niederen Beschleunigung für eine lange Zeitdauer betätigt wird.

In Fig. 9 ist ebenfalls ein Blockdiagramm gezeigt, in dem ein anderes Beispiel eines Schalters oder eines auf Beschleunigung ansprechenden Schalters 92 gemäß der Erfindung angewendet wird. Dieser Schalter 92 besitzt zwei Schaltelemente P, und Pji,, welche in Reihe miteinander geschaltet sind und' normalerweise geschlossene Schalter darstellen, die nach Schließen eines Leistungsschalters SW mit einer Leistungsquelle E verbunden sind und einen elektrischen Strom von dieser Leistungsijuelle E an das Relais D_ zur Steuerung des Erregungsteiles einer Vorrichtung liefern, beispielswei-

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se einer Zündspule, einer Lampe und eines Anlassers. Das Schaltelement P, ist so ausgebildet, daß es offen ist, wenn eine relativ hohe Beschleunigung auf dieses für eine kurze Zeit ausgeübt wird, wogegen das Schaltelement P₂^ so ausgebildet ist, daß es offen ist, wenn eine relativ niedrige Beschleunigung auf dieses für eine lange Dauer ausgeübt wird.

Ein bevorzugtes Beispiel des Schalters 92 aus der Fig. 2 ist in Fig. 10 dargestellt und umfaßt einen Behälter 1 131 aus einem isolierenden Material, beispielsweise Porzellan, das nicht durch das Quecksilber angegriffen wird, wobei dieser Behälter einen Bodenteil und einen Zylinderteil besitzt, sowie ein Abdichtelement II32 aus" einem elektrisch isolierenden Material, das fest in den Behälter II3I zur Bildung eines abgedichteten Schalters eingefügt ist.

Das Dichtelement 1132 besitzt einen hervorstehenden Teil 1132A im Mittelteil, durch welchen ein Leiter 1134 geführt ist. Das untere Ende des Leiters 113^ ist mit einer ersten Elektrode 1133 fest verbunden, Um den hervorstehenden Teil 1132A ist ein Zwischenraum 1132B vorgesehen. Mit dem Bezugszeichen II35 ist eine ringförmige, zweite Elektrode bezeichnet, die dem Bodenteil des Behälters II3I gegenüberliegt und in einem festen Abstand zu diesem an dem Abdichtelement II32 angebracht ist. Ein Leiter II36 ist an die ringförmige

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Elektrode 1135 angeschlossen. Eine geeignete Menge Quecksilber Hg ist auf dem Bodenteil des Behälters enthalten, derart, daß. das Quecksilber einen Kontakt zu der zweiten Elektrode 1135 herstellt, das heißt, das Quecksilber schließt den Zwischenraum 1132B ab, der um den hervorstehenden Teil. 1132A vorgesehen ist.

Die Arbeitsweise dieses Schalters wird anhand der Fig. 11 und 12 beschrieben. Wenn der Schalter in der in Fig. 10 gezeigten Stellung oder in einer normalen Lage gehalten wird, sind die Leiter 1134 und 1136 elektrisch verbunden oder durch das Quecksilber Hg kurzgeschlossen. Wenn jedoch eine relativ hohe Beschleunigung in einer horizontalen Richtung für eine kurze Zeit auf diesen ausgeübt wird, verändert das Quecksilber seine Form und steigt in den. Raum 1132B hinauf, wie in Fig. 11 gezeigt ist, und zugleich teilt es sich durch den schmalen Raum, der durch die innere· Fläche des Behälters II3I und der ersten Elektrode" 1133 gebildet wird, in zwei Teile, wodurch die elektrische Leitung der Leiter unterbrochen ist.

Wenn eine verhältnismäßig geringe Beschleunigung auf den Schalter für eine kurze Zeit angewendet wird, wird das Quecksilber nur ein wenig schwanken, jedoch wird es den Kurzschlußkreis zwischen erster Elektrode 1133 und zweiter Elektrode II35 beibehalten und bald wieder in seinen anfänglichen

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Zustand zurückkehren.

Wenn eine verhältnismäßig geringe Beschleunigung für eine lange Zeit auf den Sehalter angewendet wird, dann wird ein Fließen oder Ansteigen des Quecksilber*kontinuierlich bewirkt, wodurch die elektrische Verbindung zwischen erster und zweiter Elektrode unterbrochen wird, wie in Fig. 12 zu sehen ist.

Zwei der in Fig. 2 gezeigten Schalter können als Schaltelemente P_n. und Pji, des auf Beschleunigung ansprechenden Schalters 92 verwendet werden, wie er in Fig. 9 dargestellt ist. Wenn in diesem Falle diese beiden Schalter in der Ansprechzeit und im Beschleunigungansprechwert voneinander unterschiedlich ausgebildet wurden, derart, daß einer der beiden Schalter seinen elektrischen Kreis öffnet, wenn eine relativ hohe Beschleunigung auf ihn für eine kurze Zeit ausgeübt wird, während der andere Schalter den Kreis öffnet, wenn eine relativ niedrige Beschleunigung auf ihn für eine lange Zeit ausgabt wird, werden die erste und dritte Aufgabe der Erfindung damit gelöst.

Die besondere Eigenschaft der oben beschriebenen Beispiele in bezug auf die Fig. 8 bis 12 liegt in der Arbeitscharakteristik des einen Schaltelementes, das arbeitet, wenn eine relativ hohe Beschleunigung für eine kurze Zeit auf die-

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ses ausgeübt wird, und in der des anderen Sehaltelementes, das arbeitet, wenn eine relativ niedrige Beschleunigung für eine lange" Zeit auf dieses ausgeübt wird, das heißt, daß diese Arbeitscharakteristiken derart verwendet werden, daß die Schaltelemente während einer normalen Bewegungsperiode auf eine Beschleunigung nicht ansprechen, bei einer anormalen Bewegungsperiode jedoch auf die Beschleunigung ansprechen, wodurch der Stromkreis von der Leistungsqüelle zu einer Zündspule, einer Lampe, einem Anlasser und dergleichen unterbrochen wird, um das Auftreten eines Unfalles zu vermeiden und die Sicherheit der Insassen zu gewährleisten.

In dem Fall beispielsweise, in dem ein auf Beschleunigung ansprechender Schalter mit nur einem Schaltelement· verwendet wird, das dann in Tätigkeit tritt, wenn eine verhältnismäßig niedrige Beschleunigung für lange Zeit auf diese ausgeübt, wird, und wenn angenommen wird, daß ein Minimalwert der Ansprechbeschleunigung 0,5 g beträgt, dann ist die Ansprechzeit in der Ausübung einer Beschleunigung von 2 g naturgemäß kürzer als die bei der Ausübung von 0,5 g, das heißt kürzer durch ν2 g/0,5 g = 2, obwohl diese Rechnung für einen korrektem Vergleich ungenau ist. Die erstere kann jedoch nicht zweimal so kurz sein oder noch viel kürzer als die letztere, da praktisch ein anfänglicher Tätigkeitsverlust mit dem Schalter verbunden ist.

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Diese Schwierigkeit kann jedoch durch vorliegende Erfindung gelöst werden, wie sie anhand der Fig. 8 bis 12 beschrieben ist, wobei die während einer normalen Bewegungsperiode eines bewegten Fahrzeuges hervorgerufene Beschleunigung und die während einer anormalen Bewegungsperiode gemessen werden und die Ergebnisse dieser Messung analysiert werden, wodurch die Beschleunigungsansprechwerte und die Ansprechzeiten der Schaltelemente dahingehend festgelegt werden, daß sie Werte zir Unterscheidung dieser Beschleunigungen voneinander erhalten.

In dem Fall daher, in dem die Ansprechzeit bei 0,5 g des Schalters, der auf eine verhältnismäßig niedrige Beschleunigung anspricht, auf 50 msec eingestellt ist, um nicht die Beschleunigung während einer normalen Fahrzeit des Fahrzeuges aufzunehmen, wenn die Beschleunigung von 2 g für eine ausreichend lange Zeit auf diesen angewendet wird, wird die Ansprechzeit einen Wert von 25 msec oder mehr erreichen. Dies ist jedoch nicht gleichbedeutend mit der Verantwortung des Schalters für die Vermeidung eines Unfalles. Somit kann gesagt werden, daß die Verwendung von zwei Schaltelementen wirksam ist.

In Fig. 13 ist ein anderes Beispiel eines Schalters gemäß der Erfindung dargestellt, der einen Behälter 141 oder

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eine erste Elektrode .aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist , das nicht von Quecksilber angegriffen wird, sowie eine zweite Elektrode 142 in Form eines Zylinders und mit einem Leiter 142A, einem, isolierenden Zylinder 143, der geeignet ist, die Elektroden 141 und 142 derart zu tragen, daß diese in einem,bestimmten Abstand zueinander angeordnet bleiben. Dieser Schalter weist außerdem das Quecksilber 144 auf und wird durch ein Abdichtmaterial 145 derart abgedichtet, daß das innere des Schalters von der Umgebungsluft abgetrennt ist.

Der Zylinder 143 hat vier hervorragende Teile 143A, welche in Form blattartiger Zacken ausgeformt sind und nahe der Oberfläche des Quecksilbers 144 durch Anschweißung oder dergleichen angeordnet sind. Wenn nur die Schwerkraft auf dem Schalter unter normalen Bedingungen des Schalters wirkt, das heißt, wenn keine Beschleunigung in einer horizontalen Richtung auf diesen ausgeübt wird, so wird die Form des Quecksilbers beibehalten, wie sie durch die ausgezogene Linie in Fig. 13 ,gezeigt ist.

Wie aus der Fig. 13 auch zu sehen ist, ist der Schalter unter normalen Bedingungen in einem geöffneten Zustand.

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Wenn nun ein geeigneter Beschleunigungswert an den Schalter in Richtung des Teiles A für eine geeignete Zeitdauer gegeben wird, verformt sich das Quecksilber 144 in einer Weise, wie sie mit gestrichelten Linien dargestellt ist, das heißt, das Quecksilber wird über die hervorstehenden Teile l4j5A angehoben, indem es durch die dazwischenliegenden Zwischenräume hindurchtritt. Als Folge davon stellt das Quecksilber eine Berührung mit der zweiten Elektrode her.

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Wenn die hervorstehenden Teile 143A in dem Schalter nicht vorgesehen sind und auf diesen eine Beschleunigung in eine horizontale Richtung für eine kurze Zeit ausgeübt wird, oder wenn die auf den Schalter wirkende Beschleunigungsrichtung von der Pfeilrichtung A in die entgegengesetzte Richtung innerhalb einer kurzen Zeit verändert wird, d.h., daß der Schalter einer Vibration in horizontaler Richtung ausgesetzt ist, dann wird die Oberfläche des Quecksilbers als Welle angehobenj oder ein kugelförmiges Quecksilber trennt sich vom Quecksilber 144, worauf die Elektroden l4l und 142 kurzgeschlossen werden.

Anstelle der gewünschten Tatsache, daß nämlich der Schalter durch eine kontinuierlich^ für eine bestimmte Zeitdauer ausgeübte Beschleunigung eines bestimmten Wertes betätigt wird, wird der Schalter demgemäß veranlaßt, in Tätigkeit zu treten, wenn die Tätigkeit des Schalters nicht gewünscht wird, d.h., die Pehltätigkeit wird durch ein sogenanntes Rauschen hervorgerufen. Diese Pehltätigkeit wird aber somit durch das Anbringen der hervorstehenden Teile verhindert.

In der Fig. 15 ist ein Zylinder 143a gezeigt, der mit einem Ring 14JB anstelle der hervorstehenden Teile l4j5A (Pig. 13) ausgebildet ist. Ein mit solch einem Zylinder

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l43a ausgebildeter Schalter ist nicht vorzuziehen, da die Betriebscharakteristik dieses Schalters durch den Ring 143B veränderlich ist.

Es wurde ein Versuch an drei Schaltern durchgeführt, bei denen die Abmessungen im Verhältnis zu den Abmessungen nach Figur IJ derart vermindert waren, daß der Innendurchmesser der zweiten Elektrode 142 5*5mm betrug. Ein erster Schalter ada¹ eine Probe A der drei Schalter wurde ohne die hervorstehenden Teile 143A hergestellt. Ein zweiter Schalter oder eine Probe S wies die hervorstehenden Teile 14JA auf. Ein dritter Schalter oder eine Probe B besaß den Ring 143B. Das Ergebnis ist in nachfolgender Tabelle zusammengestellt.

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Test

j Testbedingungen Probe A
(5,5 ft)

Probe S

hervorstehender
Teil: 1,5mm breit
χ 1,5mm lang

Probe B

Innendurchme s ser des Ringes 143B 3mm 0

Einsprechzeit

(wenn die rechtsbeschriebene Beschleunigung kontinuierlich in Teilrichtung A angewendet wird)

Vibrationsentgegenwirkende Charakteristik (bei Anbringung an einem kleinen Personenwagen)

1,5 g !schaltet in
10,015 see.

schaltet in
0,0l6 see.

schaltet nicht

3,0 g jschaltet in
ίΟ,ΟΠ sec.

schaltet in
0,011 see.

schaltet in 0,020 see,

Fährt 500m auf einer unebenen Fahrbahn bei einer Geschwindigkeit von 40 km/Stunde ■;Die durchschnitt-die durchschnitt-ί liehe Anzahl der 'liehe .Anzahl der
jSchaltvorgänge bei Schaltvorgänge
j 5 Fahrten jbei 5 Fahrten
j(Klappern)22 Mals (Klappern)1,5 Male

die durchschnittliche Anzahl der A Schaltvorgänge bei «Rr 5 Fahrten (Klappern) ' 1,7 Male

Ansprechcharakteristik bei anomalen Bedingungen (bei Anbringung an einem kleinen Personenwagen)

Bei Fahrt auf einer trockenen,ebenen, oder flachen Fahrbahn Bei Rutschen von
etwa Im und bei
einer Geschwindig

Bei Rutschen von
etwa Im und bei

bei einer Geschwin- jkeit von 35km/Stdkeit von 35km/Std. digkeit von 50 km/Std J sprach der Schaltjer sprach der wird das Fahrzeug an.
plötzlich gebremst.

Bei Rutschen von Sn« und vollkommenen An-

-einer Geschwindig-j halten des Fahrzeuges^-

Schalter an.

sprach der Schalter nicht an.

CO O

CD

CD OO

Wie aus der Tabelle zu sehen ist, ist die Probe S, die dahingehend verbessert ist, keine Fehlschaltung durchzuführen, gegenüber der Probe A bezüglich der Ansprechzeit nahezu gleich; jedoch liegt die Probe B bezüglich der Ansprechzeit weit unter den anderen Proben. Die Proben S und B sind in der der Vibration entgegenwirkenden Charakteristik gegenüber der Probe A bedeutend verbessert. Bei dem Test der Schalttatigkeit im Falle einer Notlage, d.h. im Falle der Anwendung einer Notbremsung, spricht die Probe B nicht an.

Mit anderen Worten zeigt die gemäß der Figur IJ gefertigte Probe S so hervorragende Merkmale in der Selektivität und ist keiner Fehltätigkeit gegenüber in vertikaler und horizontaler Richtung hervorgerufener Vibration unterworfen, ohne daß sie durch den Bereich der Ansprechzeit (das ist die Zeitdauer vom Anwenden einer Beschleunigung in einer Richtung bis zum Tätigkeitsbeginn des Schalters) beeinflußt wird, wobei diese Ansprechzeit ein notwendiges Merkmal für den auf Beschleunigung ansprechenden Schalter und den Beschleunigungsansprechwert ist (das ist die Größe der minimalsten Beschleunigung zur Betätigung des Schalters).

Wenn bei dem Schalter mit dem Ring 14JB der Durchmesser des Ringes l4j5B auf etwa die Größe von 5,5mm vergrößert wird, wird auch der Innendurchmesser der zweiten Elektrode

309833/0936 "⁴° "

und der Durchmesser der Quecksilbermasse zunehmen. Ein solcher Schalter ist daher variabel in Ansprechzeit und im Beschleunigungsansprechwert und liegt unterhalb der Vibrationsbeschleunigung, die in vertikaler und horizontaler Richtung hervorgerufen wird.

Es ist demgemäß schwierig, daß der Schalter die gewünschte Charakteristik erhält, ohne die hervorstehenden Teile. Das kommt daher, daß der Faktor für die Bestimmung der Ansprechzeit von dem Raumabstand zwischen Quecksilberoberfläche und zweiter Elektrode 142 abhängt, während der Beschleunigungsansprechwert von dem Abstand einer vertikalen Komponente der Quecksilberoberfläche und der zweiten Elektrode 142 in Bezug auf den Innendurchmesser dieser zweiten Elektrode abhängt (in dem Fall, daß der Durchmesser der Quecksilbermasse annähernd gleich groß ist dem Innendurchmesser der zweiten Elektrode).

Wenn auf den Schalter eine Beschleunigung in einer Richtung ausgeübt wird, die vollständig der Gravitationsrichtung entgegenliegt, oder wenn der Schalter auf dem
Kopf steht, hängt es von der Menge des Quecksilbers und dem Raumvolumen in dem Behälter ab, ob der Schalter geöffnet oder geschlossen ist.

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- in -

Ein anderes Beispiel eines Schalters gemäß der Erfindung wird anhand der Fig. 16 beschrieben, der geeignet ist, einen verhältnismäßig niedrigen Beschleunigungsansprechwert aufzuweisen. Dieser Schalter besitzt einen Behälter 171O aus einem elektrisch isolierenden Material, einen erste Elektrode I7II aus einer gepreßten Stahlplatte und mit einigen hervorstehenden Teilen 171IA, eine zweite, fest in den Behälter I710 eingefügte Elektrode 1712 mit einer Zuleitung 1712A, einen Isolierzylinder 1713 zum Positionieren der ersten und zweiten Elektrode I71I und 1712 in einem bestimmten Abstand, eine geeignete Menge an Quecksilber 171¹I- und ein Abdichtmaterial 1715 zum Abdichten des Behälters. Der Bodenteil des Behälters 17IO ist konisch ausgeformt|und die Neigung oder der vertikale Winkel des konischen Bodens beeinflußt den Beschleunigungsansprechwert des Schalters.

Da die erste Elektrode I7II einen Teil des oberen Teiles des abgedichteten Behälters ausfüllt, müßten in dem Fall, in dem die hervorstehenden Teile I7IIA an der ersten Elektrode durch Pressen ausgeformt sind, diese verstärkt werden. Es sind daher diese hervorstehenden Teile getrennt als Metallplatte gefertigt, die fest an die erste Elektrode 1711 angeschweißt wird.

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Die Anzahl der hervorstehenden Teile 171IA ist optimal

vier festgelegt. Es ist wünschenswert, diese in ' Richtungen

für die Vibrationen vorzusehen, die in Richtungen nach vorne, rückwärts, rechts und links hervorgerufen werden. Um jedoch eine Fehltätigkeit des Schalters in Bezug auf die Vibrationen einer besonderen Richtung zu vermeiden, können die hervorstehenden Teile auch nur in einer besonderen Richtung vorgesehen werden. Die hervorstehenden Teile 171IA können ebenso vom Bodenteil des Behälters 17IO für das gleiche Ergebnis ausgehen.

Ein anderes Beispiel der hervorstehenden Teile ist in Figur 17 gezeigt, das das Verhältnis zwischen hervorstehenden Teilen, dem darin gehaltenen Quecksilber und einer Elektrode aufzeigt.

Wird das Zentrum der Elektrode I821 betrachtet, so sind die hervorstehenden Teile 1822 und die das Quecksilber berührenden Teile I82IA auf radialen Linien koinzidierend angeordnet, wodurch der Effekt des Vermeidens von Fehltätigkeiten des Schalters, die aufgrund von Vibrationsbeschleunigung hervorgerufen werden, vergrößert ist.

Die Elektrode I82I besitzt Kontaktteile 182IA, die mit dem Quecksilber dann in Berührung kommen, wenn auf den Schalter

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eine Beschleunigung wirkt. Außerdem besitztdie Elektrode Verbindungsteile I82IB zum Verbinden dieser Kontaktteile I82IA.

Die Verbindungsteile I82IB sind vorzugsweise derart isoliert, daß sie nicht direkt in Berührung mit dem Quecksilber in dem Behälter stehen. Die Verbindungsteile 182IB sind Befestigungselemente für die Kontaktteile I82IA in dem Behälter. Mit dem Bezugszeichen I823 ist das Quecksilber bezeichnet, das in Berührung mit der anderen Elektrode (nicht gezeigt) steht.

Wenn unter den in Figur 17 gezeigten Bedingungen ein geeigneter Beschleunigungswert für eine geeignete Zeitdauer auf den Schalter wirkt, fließt das Quecksilber durch die Spalten zwischen den hervorstehenden Teilen 1822 und kommt in Berührung mit den Kontaktteilen I82IA, so daß sie ein Elektrodenpaar kurzschließen.

In Figur l8 ist eine Abwandlung der in Figur 17 dargestellten Vorrichtung gezeigt. Diese Abwandlung besitzt vieder die hervorstehenden Teile 1822 und das Quecksilber 1823, welche in der Wirkungsweise denen aus Figur 17 entsprechen. Außerdem sind dabei Elektrodenpaare 1924 und 1925

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vorgesehen, die sich etwas von den Elektroden aus Figur 17 unterscheiden. Diese Elektroden 1924 bzw. 1925 haben Kontaktteile 1924A und 1925A und Verbindungsteile 1924B und 1925B/ die derart an dem Behälter befestigt sind, daß sie nicht mit dem Quecksilber in Berührung kommen. Auch in diesem Fall wird der Schalter mit einer solchen Abwandlung nicht durch Vibrationsbeschleunigung aktiviert, jedoch wird er durch eine bestimmte Beschleunigung aktiviert, die kontinuierlich für eine bestimmte Dauer ausgeübt wird, wodurch die Elektroden 1924 und 1925 kurzgeschlossen werden.

Die in den Figuren I3 bis l8 gezeigten Schalter sind normalerweise geöffnet, jedoch sind sie dann geschlossen, wenn ein bestimmter ,Beschleunigungswert in horizontaler Richtung auf sie ausgeübt wird. Jedoch können diese Schalter leicht in Schalter abgewandelt werden, die in Normalstellung geschlossen, doch dann geöffnet sind, wenn eine bestimmte Beschleunigung auf sie wirkt. ,

Solch ein Schalter kann dadurch hergestellt werden, daß ein voneinander isoliertes Elektrodenpaar derart ange-' ordnet wird, daß diese Elektroden bei normalen Bedingungen mit dem Quecksilber in Kontakt stehen' und daß bei Verschiebung der Quecksilbermasse durch Anwenden einer ent-

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sprechenden Beschleunigung zumindest eine der Elektroden den Kontakt mit dem Quecksilber abbricht.

Die anhand der Figuren Ij5 bis 18 beschriebenen Schalter sind zur Einfachheit der Beschreibung mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, so daß der Schalter vorzugsweise auf eine auf ihn ausgeübte Beschleunigung in horizontaler Richtung anspricht, da sich in diesem Fall die Charakteristik des Schalters nicht ändert. In Fällen jedoch, in denen Beschleunigungen in bestimmten Richtungen auf den Schalter ausgeübt werden, die beispielsweise 90 miteinander bilden, kann der Querschnitt des Schalters quadratisch sein. Des weiteren kann der Schalterquerschnitt dreieckig sein, wenn die einzelnen Richtungen 120° zueinander bilden. Anschließend wird das dünne .Rohr 201Ab zusammengepreßt und beispielsweise durch Schweißen abgedichtet, wodurch ein abgedichteter Behälter oder Schalter gebildet ist.

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Ein weiteres Beispiel eines Schalters gemäß der Erfindung ist in der Flg. 19 dargestellt. Dieser Schalter besteht aus einer ersten Elektrode 201 aus einem elektrisch leitfähigen Material wie Eisen oder eine Eisen- und Nickellegierung, die von Quecksilber nicht angegriffen wird, sowie aus einer zweiten Elektrode 202 aus einem Material, wie beispielsweise Eisen. Diese erste Elektrode 201 ist in Form eines Deckels ausgebildet, während die zweite Elektrode 202 in Form eines Zylinders mit einem Teil 202A mit größerem Durchmesser, einem Teil 202B von kleinerem Durchmesser und, einem Flansch 202C ausgebildet ist. Die Dicke des Flansches 202C ist dünner als die der.Teile 202A und 202B.

Desjtaeiteren besitzt dieser Schalter eine dünne Bodenplatte 203, an deren Umfang ein Zellenförmiger Teil 20JA ausgebildet ist_;und die fest mit dem Flansch 202C durch Anschweissen oder dergleichen verbunden ist, sowie einen elektrisch isolierenden Füllstoff 204 aus Glas, Porzellan oder synthetischem Harz und Quecksilber 205.

Diese Teile oder Materialien sind zur Bildung des Schalters in Form eines abgedichteten Behälters angeordnet. Das Verfahren zur Herstellung dieses Schalters wird im Nachfolgenden beschrieben.

Zunächst wird die erste Elektrode 201 und die zweite Elektrode 202 durch ein Haltewerkzeug H in der vorbestimmten

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Position gehalten, wie die Fig. 20 zeigt. Sodann wird der Füllstoff in den Zwischenraum G zwischen erster Elektrode 201 und zweiter Elektrode 202 eingefüllt. Wenn als Füllstoff Glas verwendet wird, wird zunächst Glaspuder (oder Kügelchen) in den Zwischenraum eingefüllt und sodann erhitzt, bis dieser schmilzt und fest an erster und zweiter Elektrode anhaftet. Nachdem die erste Elektrode 201 und die zweite Elektrode 202 durch Abkühlung des geschmolzenen Glases fest miteinander verbunden sind, wird sodann das Hältewerkzeug H entfernt, wodurch ein behälterähnliches Gebilde erstellt ist. Dabei ist es wünschenswert, daß das Haltewerkzeug H aus einem widerstandsfähigen oder hit«beständigen Material, beispielsweise Kohle, gefertigt ist, das leicht von dem Glas abgenommen werden kann, oder daß das Haltewerkzeug H für die leichte Abnahme von dem Glas mit einem Agens überzogen ist.

Wenn Epoxydharz als Füllstoff verwendet wird, ist das Verfahren zum Halten der Elektroden mit Epoxydharz im wesentlichen das gleiche wie bei der Glasverwendung, mit einer Ausnahme, daß die Heizbedingungen unterschiedlieh sind.

Nach dem Reinigen der Innenseite des Behälterähnlichen Gebildes wird eine geeignete Menge Quecksilber 205 in das Gebilde durch den Flansch 202C geschüttet, der das offene Ende des Gebildes darstellt, und sodann wird die Bodenplatte 203 genau auf den Flansch 202C aufgesetzt und Flansch und Boden-

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platte durch einen starken elektrischen Strom verschweißt, so daß das behälterähnliche Gebilde verschlossen wird.

Dieses Verschließen des Gebildes kann auch durch andere Verfahren erreicht werden. Nach Fig. 21 kann beispielsweise, wenn der Plansch 202C einen hervorstehenden Teil 202D aufweist, die Bodenplatte 203 an dem Plansch 202C dadurch befestigt werden, daß der hervorstehende Teil 202D die Platte zusammenquetsehend umfaßt oder daß synthetisches'Harz, beispielsweise Epoxydharz, auf den hervorstehenden Teil aufgetragen wird, um damit einen abgedichteten Behälter zu bilden.

Vorzugsweise wird das behälterähnliche Gebilde in einer besonderen Atmosphäre abgedichtet, beispielsweise in einer Wasserstoffatmosphäre oder in einem inerten Gas, um die Kontermination des Quecksilbers zu klein wie möglich zu halten. '

Zurückkehrend zu Fig. 19 ist zu sehen, daß bei normalen Bedingungen ein Zwischenraum zwischen erster Elektrode 201 und zweiter Elektrode 202 vorhanden ist,so daß diese Elektroden nicht kurzgeschlossen sind. Wenn jedoch eine Beschleunigung auf den Schalter in horizontaler Richtung oder in einer zur Gravikation entgegengesetzten Richtung ausgeübt wird, wird die Form des Quecksilbers 205 oder seine Lage verändert.

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Das bedeutet, daß sich das Quecksilber in eine schräge Stellung oder zur ersten Elektrode 201 bewegt, worauf das Quecksilber zugleich beide Elektroden berührt und dadurch zwischen diesen einen Kurzschluß herstellt.

Bei dem in Fig. 19 gezeigten Schalter mit kreisförmigen Querschnitt hängen die Charakteristiken oder Beschleunigungsansprechwert und Ansprechzeit wie oben beschrieben von der Veränderung oder Verlagerung des inneren Durchmesser des behälterähnlichen Gebildes und von der Veränderung des Abstandes zwischen unteren Ende der ersten Elektrode 201 und der Oberfläche des Quecksilbers 205 in dem Schalter ab, der genau unter normalen Bedingungen angeordnet ist. Das bedeutet, daß der Beschleunigungsansprechwert und die Ansprechzeit mit dem Abstand veränderbar sind.

Die inneren Durchmesser der Elektroden 201 und 202 können leicht mit großer Genauigkeit hergestellt werden, so daß daher die Unterschiede in der Quecksilbermenge und im Füllstoff als wichtige Faktoren verbleiben. Es ist möglich, den Innendurchmesser des Füllstoffes 204 mit annähernd der gleichen Genauigkeit zu erhalten, wie die Elektroden, die den Innenraum in dem behälterähnlichen Gebilde darstellen, wenn die Behandlung des Füllstoffes, nämlich des Glases oder des Harzes dahingehend gesteuert wird, daß bei der Verfesti-

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gung dieser Stoffe der Effekt der Zusammenziehung berücksichtigt wird. Der eine Abmessung des Füllstoffes darstellende Abstand zwischen den Elektroden- 201 und 202 beeinflußt die dielektrische Kraft des Schalters. Da die Querschnittsfläche des behälterähnlichen Gebildes proportional dem Quadrat des Innendurchmessers des zylindrischen Teiles oder der das Quecksilber enthaltenen zweiten Elektrode 202 ist, beeinflußt die Schwankung des Durchmessers beträchtlich den Abstand zwischen Quecksilberoberfläche und erster Elektrode 201, auch wenn diese nur klein ist.

¹ be .

Mit anderen Worten wirken die Schwankungen der Innendurchmesser der Elektroden 201 und 202 und die Schwankung- ' '-' des Innendurchmessers des Füllstoffes 204 die Variation'des ^ Rauminhaltes des abgedichteten Schalters, sogar wenn diese Schwankungen nicht so groß sind, so daß eine beträchtliche Beeinflussung der Arbeitscharakteristiken des Schalters vorhanden sind. Ein geometrischer Fehler dieser Variation oder die Variation in der Kontrolle der Quecksilbermenge verändern den Abstand zwischen Quecksilberoberfläche und erster Elektrode 201 beträchtlich. Somit ist zu sehen, daß die Schwankungen der Innendurchmesser der Elektroden und des Füllstoffes Hauptfaktoren sind, die die Charakteristiken des auf Beschleunigung ansprechenden Schalters erniedrigen können.

Um daher das Volumen des Innenraumes in dem abgedich-

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teten Schalter einstellen zu können, wird ein Einstellwerkzeug W verwendet, wie in Fig. 22 gezeigt ist. Die Bodenplatte 203 und der Flansch 202C werden in eine Nut W des Einstellwerkzeuges W eingeführt, das zur Einstellung des Volumens des Innenraumes des Schalters nach oben oder unten gedreht werden kann.

Durch eine Drehung des Einstellwerkzeuges nach oben oder in Pfeilrichtung wird der Flansch 202C gebogen^und die Bodenplatte 203 wird in Form einer Schale nach außen aufgebläht, wodurch das oben beschriebene Volumen, in dem das Quecksilber enthalten ist, vergrößert wird. Wenn im Gegensatz dazu das Einstellwerkzeug nach unten oder in zur Pfeilrichtung entgegengesetzten Richtung gedreht wird, wird das Volumen verkleinert. In diesem Zusammenhang ist es vorzuziehen, daß bei Biegung des Flansches 202C auf dessen gesamten Umfang eine gleichmäßige und gleichförmige'Kraft ausgeübt wird.

In Fig. 23 ist ein anderes Beispiel eines Schalters gemäß der Erfindung gezeigt. Der in Fig. 19 gezeigte Schalter ist für den Fall geeignet, in dem auf diesen in horizontaler Richtung eine relativ hohe Ansprechbeschleunigung von beispielsweise 1 g oder mehr ausgeübt wird. Dieser Schaltertyp (Fig. 19) kann jedoch dahingehend ausgebildet werden, auf eine Beschleunigung von etwa 0,5 g anzusprechen; jedoch tritt

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dabei die Schwierigkeit auf, daß er beispielsweise unter der Vibrationswiderstehenden Charakteristik steht, da der Abstand zwischen Quecksilberoberfläche und erster Elektrode 201 kleiner ist. /

Der in Fig. 23 dargestellte Schalter zir erfindungsgemäßen Lösung der obengenannten Schwierigkeit besitzt eine erste Elektrode 201a in' Form eines Deckels, eine zweite Elektrode 202a in Form eines Zylinders, eine Bodenplatte 2OJa, einen Füllstoff 204a und Quecksilber 205a. Diese Bestandteile bilden einen abgedichteten Behälter oder Schalter in gleicher Weise wie in Fig. 19.

Die Bodenplatte 20^a ist in Form eines Kegels gefertigt, und die Neigung der Platte 2Oj5a oder der Kegelwinkel bestimmt den Beschleunigungsansprechwert dieses Schalters.

Der Beschleunigungsansprechwert kann dadurch eingestellt werden, daß das Einstellwerkzeug W nach oben oder unten in gleicher Weise gedreht wird, wie dies in bezug₍ zu Fig. 22 beschrieben wurde. Genauer gesagt wird die Neigung der Platte 20^a durch Drehung des Einstellwerkzeuges W nach oben oder unten geändert, wodurch der Beschleunigungsansprech-

wert und die Ansprechzeit eingestellt werden.

Diese Art -sw* Schalter kann das Verhältnis des Rauminhaltes zur Quecksilbermenge groß machen^und daher wird die

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Charakteristik des Schalters durch die Schwankung der Quecksilbermenge beeinflußt, jedoch ist diese Beeinflussung verhältnismäßig klein.

Bei dem in Fig. 2J gezeigten Schalter ist der Abstand zwischen freier Oberfläche des Quecksilbers 205a und erster Elektrode 201a verhältnismäßig groß und daher dafür verantwortlich, daß das Quecksilber bei vertikaler Vibration des Schalters zum Spritzen oder Sprengen veranlaßt wird, so daß als Folge davon der Schalter Fehltatigkeiten vollführen wird. Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, daß ein konisches Gebilde 256 in den Raum unter die erste Elektrode 201a gebracht wird, wie dies die Fig. 24 zeigt. Durch die Verwendung eines solchen konischen Gebildes 256 können die Elektroden 201a und 202a kurzgeschlossen werden, ohne daß die Quecksilbermenge vergrößert ist.

In der Fig. 25 ist ein anderes Beispiel eines Schalters dargestellt. Bei diesem Beispiel ist die Querschnittsform eines QuecksilberbehälBrs abgeändert, um die Querschnittsfläche einzustellen, wodurch die Oberfläche des Quecksilbers angehoben oder gesenkt wird. Die Tätigkeit dieses Schalters ist ähnlich dem in Fig. 19 gezeigten Schalter und der Aufbau.dieses Schalters (Fig. 25) ist ebenso dem aus Fig. 19 ähnlich, ausgenommen, daß die zylindrische Form oder die zweite Elektrode

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202 durch einen Behälter oder eine zweite Elektrode 202b mit einem Boden ersetzt ist und daß die erste Elektrode 201 durch eine erste Elektrode 201b mit einem dünnen Rohr 201Ab ersetzt ist. In der Fig. 25 bedeuten die Bezugszeichen 205b das Quecksilber und 204 den Füllstoff. - '

Wenn Glas als Füllstoff 204 verwendet wird, wird das Glas in Form eines Körpers 2Ό4Α geschmolzen, dessen Abmessungen es zulassen, daß er geeignet zwischen erster Elektrode 201b und zweiter Elektrode 202b eingefügt wird, wie in Fig. 27 gezeigt ist. Sodann werden diese Komponenten, nämlich die Elektroden 201b und 202b und der Körper 204A zu einer Einheit zusammengefügt _f und anschließend wird die Einheit in einer Heizvorrichtung, beispielsweise in einem Induktionsheizofen erhitzt, wodurch insbesondere die Metallteile oder die Elektroden der Einheit aufgeheizt werden. In diesem Fall sollte die Oberfläche des die Oberflächen der Metallteile berührenden Körpers derart geschmolzen werden, daß die Form des Körpers nicht deformiert wird, wodurch eine geschlossene Haftung an die Oberflächen der Metallteile gegeben ist.

In den Fällen, bei denen ein Füllstoff mit hitzebeständigen Eigenschaften und einer Luftdichtigkeit verwendet werden kann, die unter der des Glases liegt, wird die relative Lage der Elektroden 201b und 202b durch ein Abstandsele-

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ment 2Ο4Β aus einem elektrisch isolierenden Material^ wie die Pig. 28 zeigt, festgelegt,und sodann wird ein flüssiges Bindemittel 2O4c aus Epoxydharz in den Zwischenraum zwischen die Elektroden 201b und 202b gegossen. Nachdem das flüssige Bindemittel 204c erhärtet ist, sind die Elektroden und das Abstandselement fest zueinander angeordnet. Nachdem sodann eine geeignete Menge an Quecksilber durch das dünne Rohr 201Ab eingegossen ist, wird'nach Bedarf ein geeignetes Gas in der Behälter 202b eingefüllt.

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Der Querschnitt des unteren Teiles 202Ab des Behälters 202b hat eine elliptische Form, wie aus Figur 26 zu sehen ist. Wenn auf diesen unteren Teil 202 Ab in Richtung der Pfeile A, und A_? Kräfte ausgeübt werden, so wird dessen Querschnittsfläche größer werden. Wenn umgekehrt auf diesen unteren Teil 202Ab in Richtung der Pfeile B₁ und B₂ Kräfte ausgeübt werden, so wird die Querschnittsfläche abnehmen. Damit kann die Arbeitscharakteristik des Schalters nach Bedarf geändert werden oder kann innerhalb eines gewünschten Bereiches eingestellt werden. Die auf den unteren Teil 202Ab wirkenden Kräfte erfolgen in einer geraden Richtung nach Figur 26, jedoch kann der untere Teil 202Ab zur Einstellung der Querschnittsfläche und damit des Volumens des Behälters 202b gedreht werden.

Ein anderes Beispiel des Schalters gemäß der Erfindung ist in Figur 29 dargestellt. Die Form "dieses Schalters ist etwas ähnlich zu den in Figur 23 und 24 gezeigten Schalstem, die für .einen niedrigen Beschleunigungsansprechviert geeignet sind. Jedoch unterscheidet sich dieser Schalter aus Figur 29 von denen aus Figur 2J und 24 in dem Schaltverhalten. D.h., der Schalter ist normalerweise geschlossen und wird geöffnet, wenn eine Beschleunigung auf den Schalter in horizontaler Richtung wirkt. ·

Dieser Schalter besteht aus einem Deckel 201c, der eine erste Elektrode 307 mit Hilfe eines Füllstoffes 204b aus elektrisch isolierendem Material im Zentrum des Deckels hält, sowie einer Bodenplatte 203b, die zur Bildung eines

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abgedichteten Behälters an dem Deckel 201c angebracht ist. Die Bodenplatte 20Jb besitzt einen Einstellteil 20^Ab,

der relativ dünn ausgebildet ist. Der abgedichtete Behälter nimmt eine geeignete Menge an Quecksilber 205c auf. Der Einstellteil 20^Ab hat die gleiche Punktion.wie der untere Teil 202Ab aus Fig. 25.

Wenn ein auf Beschleunigung ansprechender Schalter gewünscht wird, der, wie in Figur 30 gezeigt; normalerweise geschlossen ist, der jedoch in Tätigkeit geöffnet ist und der einen relativ hohen Beschleunigungsansprechwert aufweist, so kann ein solcher Schalter durch Erhöhung der Neigung der Bodenplatte 20^b erstellt werden.

In Fig. 30 ist ein weiteres Beispiel eines Schalters gemäß der Erfindung dargestellt. Der empfindliche Einstellbereich dieses Schalters ist größer als bei den vorangegangenen Beispielen. Dazu ist dieser Schalter mit einer sehr hohen Einstellgenauigkeit ausgebildet und besitzt Mittel zur Veränderung seiner Charakteristiken. Einige der oben beschriebenen Schalter haben solche Elemente, jedoch ist dieser nach der halbfesten Art ausgebildet. :

Der in Figur J>0 dargestellte Schalter besitzt einen Deckel 201a, einen Füllstoff 204a und ein Quecksilber 205a, was in etwa gleich den entsprechenden Teilen aus Figur 24 ist. Der Schalter besitzt des weiteren einen zylindrischen

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Teil 202c, der einen Teil des abgedichteten Behälters des Schalters bildet, sowie einen L-förmigen Trägerteil 202Ac, der sich von dem zylindrischen Teil nach unten erstreckt. Eine Einstellschraube 318 ist in den Endteil des L-förmigen Trägerteiles 202Ac eingeschraubt, wodurch diese an. den unteren Teil einer Bodenplatte 203c anschlägt. Die Bodenplatte 205c ist aus einem elastischen Material in Form einer Membrane mit einem wellenförmigen Teil .203Ac gefertigt, der nahe am äußeren Umfang der Bodenplatte 203c angeordnet ist. Die Bodenplatte 203c kann daher um einiges nach oben oder unten mit Hilfe der Einstellschraube 318 bewegt werden. Nach Bedarf kann die Einstellschraube 2l8 mit einer Skala für die Anzeige der Schalterempfindlichkeit ausgerüstet werden.

Die Verfahren zur Vergrößerung der Genauigkeit und zur Erweiterung des empfindlichen Einstellbereiches des Schalters und die Verfahren der Herstellung des Schalters der unterschiedlichen Arten wie oben beschrieben, können auf alle der oben beschriebenen Schalter angewendet werden.

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Claims (18)

PATENTANSPRÜCHE

1. Auf positive oder negative Beschleunigung ansprechender Schalter mit leitfähiger Flüssigkeit für einen sich in horizontaler Richtung bewegenden Gegenstand, gekennzeichnet durch einen abgedichteten Behälter (3*15) mit zumindest einem Paar elektrisch leitfähiger Kontakte (1,2;11,12), der an den sich horizontal bewegenden Gegenstand anbringbar ist, und durch eine in dem abgedichteten Behälter (5,13) enthaltene und mit den elektrisch leitfähigen Kontakten (1,2;11,12) zusammenwirkende elektrisch leitfähige Flüssigkeit (Hg), wobei die Formen der elektrisch leitfähigen Kontakte (1,2;11,12), die Menge der elektrisch leitfähigen FlüssigMt (Hg) und die Form des abgedichteten Behälters (3*13) derart bemessen sind, daß die elektrisch leitfähigen Kontakte mittels der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit bei einem bestimmten Absolutwert der in hori-

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zontaler Richtung für eine bestimmte Zeitdauer auf sie ausgeübten Beschleunigung elektrisch verbunden oder unterbrochen sind, wobei diese bestimmte Zeitdauer eingestellt ist, langer zu sein, als irgendeine Zeitdauer der Beschleunigung oberhalb des absoluten Wertes, die in einer horizontalen Richtung während einer normalen Bewegungsperiode des sich horizontal bewegenden Gegenstandes auf sie ausgeübt ist, und kürzer zu sein, als die Zeitdauer der Beschleunigung oberhalb des absoluten Wertes, die in einer horizontalen Richtung während einer anomalen Bewegungs· Periode des sich horizontal bewegenden Gegenstandes auf sie ausgeübt ist, wodurch die anomale Bewegungsperiode von der normalen Bewegungsperiode zum Schließen oder öffnen zumindest eines mit dem Schalter verbundenen Schaltkreises unterschieden ist.

2. Schalter nach Anspruch l/ dadurch gekennzeichnet, daß er während der normalen Bewegungsperiode geöffnet

und während der anomalen Bewegungsperiode geschlossen ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er während der normalen Bewegungsperiode geschlossen und während der anomalen Bewegungsperiode geöffnet ist.

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4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3* gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körper (3*0 zur elektrischen Isolation eines ersten elektrischen !Leiters (32B) von einem zweiten elektrischen Leiter (33B) und für dasllalten in koaxialer und vertikaler Ausrichtung des ersten und zweiten Leiters, durch einen elektrisch isolierenden Behälter (31) mit einem offenen Ende für das Einführen des durch die Kombination von erstem Leiter (32$, zweitem Leiter (33B) und zylindrischem Körper (34) gebildeten Anordnung und durch Elemente (36,37) zur Erstellung einer Einheit aus Anordnung und Behälter, in dem ein Abdichtmaterial (36) in das offene Ende des Behälters (3I) gefüllt wird, um einen abgedichteten Behälter für den Einschluß einer geeigneten Menge an elektrisch leitfähiger Flüssigkeit zu bilden.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der beiden elektrischen Leiter (32B, 33B) einen zylindrischen Teil (32A) aufweist, dessen Achse sich entlang einer vertikalen Linie erstreckt, wobei der zylindrische Teil 32A auf der Oberfläche eines Teiles der inneren Wand des abgedichteten Behälters angeordnet ist.

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6. Schalter nach Anspruch 1 bis 5.» dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch isolierende Behälter einen Bodenteil aufweist, dessen innere Oberfläche geneigt ist, wobei ein Beschleunigungsansprechwert der Schaltvorrichtung entsprechend der Neigung der inneren Oberfläche eingestellt ist·.

7. Auf positive oder negative Beschleunigung ansprechender Schalter mit leitfähiger Flüssigkeit, gekennzeichnet durch zumindest zwei Schaltelemente (Pg, P₂.) die bei einer relativ niedrigen Beschleunigung in" Tätigkeit treten, die für eine bestimmte lange Zeitdauer auf sie wirkt, und durch Schaltelemente (P, ,P..), die bei einer relativ hohen Beschleunigung in Tätigkeit treten, die für eine kurze Zeitdauer auf sie wirkt, wobei eine oder alle der Schaltelemente auf die Beschleunigung ansprechen, wodurch ein mit diesen verbundener elektrischer Schaltkreis (D₁JD₂) geöffnet oder geschlossen wird.

8. Schalter nach Anspruch ,7» gekennzeichnet durch einen Behälter mit kegelförmigem Bodenteil (II31) und einem sich von dem kegelförmigen Bodenteil erstreckenden Zylinderteil, durch einen elektrisch isolierenden Deckel (II32). der in den Behälter zur Bildung eines abgedichteten

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Raumes entlang der Innenseite des Zylinderteiles eingeführt ist, durch eine geeignete Menge an elektrisch leitfähiger Flüssigkeit (Hg), die in dem abgedichteten Raum eingeschlossen ist, durch eine erste Elektrode (1153)*. die an dem unteren Ende eines Leiters (113¹O angeschlossen ist, der einen sich nach abwärts vom Zentrum des Deckels (1132) erstreckenden, hervorstehenden Teiles (II32A) durchdringt, durch eine ringförmige zweite Elektrode (1135) mit einer dem kegelförmigen Bodenteil im wesentlichen in konstantem Abstand gegenüberliegenden Oberfläche und durch einen um den hervorstehenden Teil (II32A) gebildeten, mit dem abgedichteten Raum in Verbindung stehenden freien Raum (II32B), wobei die elektrisch leitfähige Flüssigkeit (Hg) mit der ersten Elektrode (1133) und der zweiten Elektrode (II35) unter normalen Bedingungen des Schalters zur Bildung eines elektrischen Kreises eine Berührung herstellt, sich bei einer relativ niedrigen Beschleunigung, wie auf den Schalter für eine bestimmte lange Zeitdauer ausgeübt ist, entlang dem kegelförmigen Bodenteil (II31) nach außen bewegt und sich ein Teil der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (Hg) in den oberen Teil des Leerraumes (II32B) bewegt, um den elektrischen Schaltkreis zu öffnen, wenn eine relativ hohe Beschleunigung für eine bestimmte kurze Zeit

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auf den Schalter ausgeübt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerelemente (l4jAjl43B) an den?Durchlaß vorgesehen sind, in den. die elektrisch leitfähige Flüssigkeit (Hg) bei Ausübung einer Beschleunigung bewegt wird, wodurch zur Erstellung gewünschter Ansprechbedingungen des Schalters die Bewegung der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit steuerbar gehalten ist.

10. Schalter nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil einer zylindrischen Innenwand eines■abgedichteten Behälters, auf die bei Ausübung einer Beschleunigung die elektrisch leitfähige Flüssigkeit bewegt wird, mit einer Vielzahl von hervorstehenden Teilen (l4j5A) ausgebildet ist, die sich zur Steuerung der Bewegung der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit radial erstrecken.

11. Schalter nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Paar elektrisch leitfähiger Kontakte (152IA;1924A,1925A) und die Steuerelemente zur Steuerung der Bewegung der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit koaxial in einer horizontalen Ebene angeordnet sind.

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er"

12. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgedichtete Behälter zumindest einen Teil aufweist, der zur Einstellung des inneren Volumens des abgedichteten Behälters deformierbar ist, um dem Schalter ein richtiges Ansprechvermögen auf eine bestimmte Beschleunigung zu verleihen.

13. Schalter nach Anspruch 12, gekennzeichnet*, durch einen Deckel (201), der als ein elektrisch leitfähiger Kontakt ausgebildet ist, durch einen zylindrischen Körper (202) als anderer, elektrisch leitfähiger Kontakt mit einem Teil (202A) von größerem Durchmesser, einem Teil (202B) zu einem kleineren Durchmesser und einem Planschteil (202C), durch eine Bodenplatte (203) mit einem wellenförmigen Teil (2OjJA) und einem Umfangsteil, der fest mit dem Flanschteil.(202C) verbunden ist, durch einen elektrisch isolierenden Füllstoff (204), der in dem Raum zwischen Deckel (201) und zylindrischem Körper (202) eingefüllt ist, und eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit (205), die in einem durch den Deckel (201) den zylindrischen Körper (202) und den Füllstoff (204) abgedichteten Behälter enthalten ist, wobei der Flanschteil (202C) dünner als der Teil (202A) mit größerem Durchmesser und der Teil

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(202B) mit kleinerem Durchmesser des zylindrischen Körpers ist und der Innenraum durch Ausüben einer Biegekraft auf den Teil verändert werden kann, an dem der Flanschteil (202C) und die Bodenplatte (2Oj5) fest miteinander verbunden sind.

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14. Schalter nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen als eine elektrisch leitfähige Elektrode wirkenden-Dekkel (201a), durch einen als anderer elektrisch leitfähiger Kontakt wirkende» Zylinderkörper mit einem zylindrischen Teil (202a) und einem Flanschteil (202Ca), durch eine kegelförmige Bodenplatte (203a) mit einem Umfangteil, der fest mit dem Flanschteil (202Ca) verbunden ist, durch einen elektrisch isolierenden Füllstoff (204a), der in den Raum zwischen Deckel (201a) und zylindrischem Körper (202) eingefüllt ist, und durch eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit (205a), die in dem durch den Deckel (201a), den zylindrischen Körper (202), die kegelförmige Bodenplatte (2Oj5a) und den Füllstoff (204a) gebildeten Behälter enthalten ist, wobei ein vertikaler Winkel der kegelförmigen Bodenplatte (203a) durch Ausüben einer Kraft auf den Teil einstellbar ist, an dem der Umfangteil der Bodenplatte und der Flanschteil (202Ca) fest miteinander verbunden sind.

15· Sehalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper einen dünnen Teil aufweist, dessen Querschnitt eliptisch ist, wobei der zylindrische Körper durch Ausüben einer Kraft auf den eliptischen Teil zur Einstellung eines gewünschten Ansprechbereichs für die Schaltvorrichtung deformierbar ist.

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16. Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (202c),der als der eine elektrisch leitfähige Kontakt wirkt, mit einem Trägerarm (202Ac) mit einer Einstellschraube (518) ausgebildet ist und daß die. Bodenplatte (205c) aus einem elastischen Material besteht, wobei der Trägerarm (202Ac) sich bis unterhalb der Unterseite der Bodenplatte (2OjJc) erstreckt und die Bodenplatte durch Ausüben einer Kraft mittels der Einstellschraube (j5l8) zur Einstellung eines Ansprechbereiches des Schalters deformierbar ist.

17· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Paar an elektrisch leitfähigen Kontakten und ein Steuerelement zur Steuerung der Bewegung der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit während der Periode der Beschleunigungsausübung in dem abgedichteten Behälter angeordnet sind.

18. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgedichtete Behälter eine kleine Öffnung aufweist (JfA , 201Ab), die nach Einbringen eines Gases in den abgedichteten Behälter .verschließbar ist.

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