DE2422743A1

DE2422743A1 - Traegheitsschalter mit kugelbetaetigtem auslenkbarem kontakt

Info

Publication number: DE2422743A1
Application number: DE2422743A
Authority: DE
Inventors: Arthur Adam Hitchcock
Original assignee: ACB CORP
Current assignee: ACB CORP
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1974-12-12
Also published as: FR2230064B3; CA1025533A; FR2230064A1; US3818160A

Description

Trägheitsschalter mit kugelbetätigtem auslenkbarem Kontakt

Die Erfindung betrifft einen Trägheitsschalter mit kugelbetätigtem auslenkbarem Kontakt.

Es besteht ein Bedürfnis nach einem einfachen, wirksamen und betriebssicheren Trägheitsschalter, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der so ausgebildet ist, dass er nur bei grösseren Unfällen und nicht als Folge kleinerer Manöver arbeitet. Ein solcher Schalter muss im Falle eines grösseren Zusammenstosses wirksam werden, beispielsweise um eine Sicherheitsvorrichtung auszulösen, wie zum Beispiel einen Luftsack, einen Feuerlöscher oder Abschaltvorrichtungen. In diesem Zusammenhang sind grosse Anstrengungen gemacht und grosse Kosten aufgewendet worden, die Ergebnisse sind jedoch nicht befriedigend gewesen. Die Schalter waren zu kompliziert, zu teuer oder so empfindlich, dass.sie normalen Betrieb nicht durchgehalten haben.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders einfachen und betriebssicheren Trägheitsschalter für die genannten Zwecke zu schaffen. Die erfindungsgemässe Lösung ist in den Ansprüche gekennzeichnet.

Erfindungsgemäss ist ein einfacher Schaltmechanismus vorgesehen, der die einmalige Fähigkeit hat, selbsttätig zu bestimmen, wann die gewünschte Kombination aus Beschleunigungskräften und Zeit erreicht ist, wie sie sich beispielsweise bei einem Kraftfahrzeugzusammenstoss entwickeln kann. Der erfindungsgemässe Schalter kann einen elektrischen Kreis während eines Kraftfahrzeugzusammenstosses für eine Zeitdauer geschlossen halten und sich selbst sofort zurückstellen, wenn die ausgeübte Beschleunigungskraft auf einen Kleinstwert vermindert ist. Die Fähigkeit, sich selbst sofort zurückzustellen, führt dazu, dass ein elektrischer Kreis nur für die Dauer der wirkenden Beschleunigungskräfte geschlossen gehalten wird. Vorübergehende Beschleunigungskräfte, die nicht langer als die erforderliche Zeit anhalten, können den Schalter nicht auslösen, auch wenn sie gross sind.

Der erfindungsgemässe Schalter besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse, und die Gehäuseteile werden durch Reibschluss zusammengehalten. Im unteren Gehäuseteil befindet sich eine konische Rampe bzw. Kegelfläche, auf der eine verhältnismässig schwere Kugel, beispielsweise eine Stahlkugel, frei rollen kann. Das untere Gehäuseteil weist zwei in senkrechter Richtung Abstand voneinander aufweisende Stufen mit unterschiedlichen Durchmessern auf, wobei die untere Stufe den kleineren Durchmesser hat und eine flache elektrisch leitende

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Scheibe aufnimmt. Die flache Scheibe ist segmentiert und hat eine im Kreis angeordnete Reihe von Segmenten, deren Aussen- bzw. Umfangsränder aufgestellt sind. Die obere Stufe nimmt einen flachen elektrisch leitenden Ring auf, der eine Anschlussverbindung in Form einer Fahne aufweist, die durch eine Ausnehmung im Gehäuse nach aussen geht und mit einer geeigneten Leitung verbunden werden kann. Im oberen Gehäuseteil befindet sich eine einstellbare Blattfeder aus elektrisch leitendem Material, die an einem Ende in dauerndem Eingriff mit der Oberseite der flachen Scheibe steht. Das entgegengesetzte Ende der Blattfeder ragt durch eine Ausnehmung im oberen Gehäuseteil nach aussen, wo es mit einer geeigneten Leitung verbunden werden kann.

Die Offenbarung des US-Patens Nr. 3 621 163 vom 16. November 1971 mit dem Titel "Trägheitsschalter" (Inertia Switch) soll hier eingeschlossen sein. Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung des in dem genannten Patent dargestellten und beschriebenen Schalters dar, wobei die Verbesserung darauf abzielt, eine schnellere Wirkung des Schalters sowie eine Erhöhung des elektrischen Einschaltanstiegs zu erreichen, wenn der Schalter geschlossen wird.

AusführungsbeispJeLe der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der

. einzelnen Teile des Trägheitsschalters in zerlegtem Zustand und vergrössertem Maßstab;

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Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den

zusammengebauten Schalter in vergrössertem Maßstabτ

Fig. 3 einen ausschnittsweisen Schnitt durch

einen Teil einer Schalteranordnung in vergrössertem Maßstab, wobei eine alternative Ausbildung der Blattfeder gezeigt ist; und

Fig. 4 einen der Fig. 3 ähnlichen Schnitt, der

eine weitere alternative Ausbildung der Blattfeder sowie eine Schraubenfeder zeigt, die zwischen der Stellschraube und der Blattfeder eingefügt ist.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellt Ausführungsform der Erfindung umfasst ein senkrecht angeordnetes Gehäuse, das aus elektrisch isolierendem bzw. nichtleitendem Material wie beispielsweise gepresstem Kunststoff besteht. Das Gehäuse besteht aus zwei Teilen, nämlich einem oberen Teil bzw. Deckel 10 und einem unteren Teil 11. Im unteren Gehäuseteil 11, das die Form eines Napfes hat, ist eine Kammer mit einer zylindrischen Seitenwand 13, die bei 13a entlüftet ist, und einer Kegelfläche 14 ausgebildet, die den Boden bildet. Ein Kugel 15 ist in der Kammer angeordnet und ruht normalerweise auf der Kegelfläche 14. Die Kugel 15 bildet eine kugelförmige Masse aus einem Material mit hoher Dichte, beispielsweise aus Stahli.Am oberen Abschnitt der Kammer befinden sich zwei kreisförmige Stufen 16 und 17 mit unter-

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schiedlichen Durchmessern, wobei die untere Stufe 16 einen kleineren Durchmesser als die obere Stufe 17 hat und eine flache kreisförmige Scheibe 18 aus elektrisch leitendem Material aufnimmt. Die Scheibe 18 ist verhältnismässig dünn, hat in der Mitte ein Loch und ist in Umfangsrichtung mit einer Reihe von keilförmigen Segmenten 18a versehen, die von einem Mittelstück bzw. zentralen Ring 18b ausgehen. Die Segmente 18a haben voneinander Abstand, so dass sie unabhängig voneinander bfegsam sind, und der Aussen- bzw. Umfangsrand 18c eines jeden Segmentes ist unter einem im wesentlichen rechten Winkel nach oben gebogen. Die Scheibe 18 liegt locker auf der Stufe 16, so dass sie leicht gekippt bzw. geneigt werden und zur Anlage an einem flachen Ring 19 kommen kann, der ebenfalls aus elektrisch le'itendem Material besteht und auf der oberen Stufe 17 ruht. Die segmentförmige Ausbildung der Scheibe 18 ist wichtig, da sie ein Rattern bzw. Vibrieren beseitigt, was sich als Nachteil der einstückigen Scheibe ohne Durchbrechungen herausgestellt hat. Ferner wirkt die durchlöcherte Form der Scheibe günstig gegen eine Luftturbulenz, da Luft verhältnismässig unbehindert von einer Seite der Scheibe zur anderen strömen kann, so dass eine sofortige Bewegung der Scheibe bei geringstem Widerstand möglich ist. Die aufgestellten Aussenränder JBe haben zwei wichtige Funktionen; eine besteht darin, dass sie zu einem besseren elektrischen Kontakt mit dem Ring 19 führen, da es zu einer günstigeren Schleif- oder Bürstwirkung kommt, wenn die Scheibe 18 gekippt wird. Die andere Funktion der aufgestellten Aussenräder 18c besteht darin, zu verhindern, dass sich Fremdkörper, beispielsweise Flusen oder Staub, auf der Kontaktfläche der Scheibe ansammeln und den elektrischen Kontakt behindern, wie

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dies der Fall wäre, wenn es zur Herstellung des elektrischen Kontaktes allein auf die flache Oberfläche der Scheibe ankäme. Der flache RingBist nit einem Anschluss in Form einer seitlichen Fahne 20 versehen, die in eine Ausnehmung 21 im oberen Abschnitt des Gehäuseteils 11 passt. Die Fahne ragt bis auf die Aussenseite des Gehäuses, wo sie mit einem geeigneten Verbindungsdraht verbunden werden kann.

In Berührung mit einem Zentralbereich der flachen Scheibe 18 steht eine Blattfeder 23 aus elektrisch leitendem Material. Ein Endabschnitt der Blattfeder geht frei durch die Öffnung im Ring 19 hindurch und liegt am Zentralbereich der Scheibe 18 an. Die Blattfeder 23 hat einen oberen Abschnitt 23a, der sich am oberen Gehäuseteil bzw. Deckel 10 abstützt, und einen unteren Abschnitt 23b, der flach auf der Oberseite des Zentralabschnitts 18b der Scheibe 18 aufliegt. Diese Abschnitte der Blattfeder sind durch einen geneigten Verbindungsabschnitt 23c verbunden. Eine Delle 23d im Federabschnitt 23b ragt zum Zweck der Lagesicherung in das Loch in der Scheibe 18. Eine Einstellschraube 24 geht durch den Deckel 10 hindurch und ermöglicht, dass die von der Feder 23 ausgeübte Kraft eingestellt wird. Der obere Blattfederabschnitt 23a hat einen seitlichen, zur Verbindung, mit einem Leiter bestimmten Ansatz, der mit einem schmaleren Hals versehen ist, der in eine Ausnehmung 26 passt, die in einem Ringflansch 22 ausgebildet ist, der vom Deckel 10 nach unten ragt. Der Ansatz passt ferner in eine Ausnehmung 25 im Gehäuseteil 11. Der Flansch 22 steht über Reibschluss bündig mit dem unteren Gehäuseteil in Eingriff, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, wobei der unteren Rand des Ringflansches gegen den Aussenbereich des Ringes 19 anliegt, damit dieser

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richtig in Stellung gehalten wird. Die Blattfeder 23 muss ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit haben und kann zu diesem Zweck beispielsweise aus Silber oder Gold bestehen. Es wurde festgestellt, daß eine Blattfeder zu diesem Zweck wesentlich besser als eine Schraubenfeder geeignet ist, da die Windungen bei einer Schraubenfeder einen elektrischen Widerstand bilden, der die Stromleitfähigkeit begrenzt und den Stromanstieg, wenn er gewünscht wird, verzögert. Bei einem Trägheitsschalter dieser Art ist der Zeitfaktor von wesentlicher Bedeutung.

Wenn eine ausreichende Beschleunigungskraft wirkt, hebt die Kugel 15 die kreisförmige Scheibe 18 von ihrer Stufe ab und drückt sie in Berührung mit dem flachen Ring 19, wodurch der Schalter geschlossen wird. Wenn die Beschleunigungskraft bis zu einem vorbestimmten Kleinstwert nachgelassen hat, bewegt sich die Kugel 15 über die Kegelfläche nach unten, wobei sie vom Gewicht der Scheibe 18 und dem von der Blattfeder 23 ausgeübten Druck unterstützt wird. Sobald die Kugel beginnt, sich über die Kegelfläche 14 wieder nach unten zu bewegen, wird der Kontakt zwischen der Scheibe 18 und dem Ring 19 unterbrochen, wodurch der Schalter geöffnet wird. Es ist offensichtlich, dass das Öffnen des Schalters nicht durch Reibung verzögert wird, so dass nicht die Gefahr besteht, dass der Schalter in geschlossener Stellung hängenbleibt; Wie bereits erwähnt wurde, ist der Durchmesser der Scheibe 18 wesentlich kleiner als der Aussendurchmesser der Stufe 16, auf der sie ruht; dies verhindert ein Hängenbleiben oder Klemmen der Scheibe 18 im Gehäuse. Dies führt ferner zu einer Schleifwirkung der Scheibe 18 am flachen

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Ring 19, wenn der Schalter geöffnet und geschlossen wird, wodurch saubere Kontakte mit guter Leitfähigkeit sichergestellt sind.

Es ist zu beachten, dass der Schalter selbst bei einem kräftigen Aufprall nicht arbeitet, sofern nicht die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zumindest etwas weitergeht. Es ist wichtig, dass zumindest eine geringe Bewegung, entweder vorwärts, rückwärts oder seitlich, nach dem Aufprall erfolgt, damit dieser Schalter arbeitet. Wenn irgendeine Verbiegung bzw. Verformung entweder am sich bewegenden Fahrzeug oder dem getroffenen Gegenstand auftritt, die einen Widerstand hervorruft, der etwas grosser als derjenige ist, der bei einer Vollbremsung auftritt, und der für einen Bruchteil einer Sekunde besteht, wird der elektrische Kontakt hergestellt.

In Fig. 3 ist eine alternativ ausgebildete Blattfeder 27 dargestellt, von der ein Endabschnitt in Eingriff mit einer Stellschraube 28 steht, die durch den Deckel 10 hindurchgeht. Bei dieser Ausführungsform liegt der Zwischenabschnitt der Blattfeder flach an der Scheibe 18 an, und der andere Endabschnitt ist im wesentlichen parallel zum ersten Endabschnitt angeordnet.

Fig. 4 zeigt eine weitere alternativ ausgebildete Blattfeder 29. Bei dieser Ausführungsform wirkt eine Stellschraube 30 über eine Schraubenfeder 31, die zwischen die Stellschraube 30 und die Oberseite der Blattfeder 29 eingefügt ist. Wenn die Stellschraube 30 in der einen oder anderen Richtung gedreht wird, wird die Schraubenfeder 31 mit

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stärkerer oder geringerer Kraft gegen die Blattfeder gedrückt. Die Blattfeder neigt sich nach unten und daher nach aussen und kommt zur flachen Anlage an der Scheibe 18. Diese Anordnung mit Schraubenfeder macht die Verwendung einer weniger elastischen Blattfeder möglich, die dann kippen kann, ohne wesentlich über die Oberfläche der Scheibe 18 zu gleiten.

P at ent ansprüche:

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Claims

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P at entansprüche

Trägheitsschalter, gekennzeichnet durch ein zweiteiliges Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material, von dem ein Teil (11) eine offene Kammer umschliesst, deren Boden von einer Kegelfläche (14) gebildet wird, eine verhältnismässig schwere Kugel (15) in der Kammer, die sich über die Kegelfläche bewegen kann, ein Paar in senkrechter Richtung Abstand voneinander aufweisende Stufen (16, 17) nahe dem offenen Ende der Kammer, wobei die untere Stufe (16) einen kleinere Durchmesser als die obere Stufe (17) hat, eine Scheibe (18) aus eletrisch leitendem Material, die lose auf der unteren Stufe sitzt, einen Ring (19) aus elektrisch leitendem Material auf der oberen Stufe, eine fest mit dem Ring verbundene Anschlussfahne (20), die seitlich von dessen Rand hervorragt, eine Ausnehmung (21) im einen Gehäuseteil (11) nahe der oberen Stufe, wobei die Ausnehmung die Anschlussfahne aufnehmen kann und ermöglicht, dass letztere aus dem Gehäuse herausragt, einen nach unten weisenden Flansch (22) am anderen Gehäuseteil (1O)₁ der in das erste Gehäuseteil passt und gegen den Ring (19) drückt, um ihn in Stellung zu halten, eine Blattfeder (23, 27, 29) aus elektrisch leitendem Material mit einem oberhalb des Ringes angeordneten Abschnitt (23a) und einem axial durch den Ring hindurchgehenden Abschnitt (23c), wobei die Blattfeder dazu dient, einen Federdruck auf den Zentralbereich der Scheibe auszuüben, und wobei der erste Blattfederabschnitt im wesentlichen parallel zur Scheibe liegt und seitlich aus dem Gehäuse ragt, und eine Ausnehmung (25, 26) in einem der Gehäuseteile, durch die der erste Blattfederabschnitt hinausragt.

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2. Trägheitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (23, 27, 29) aus einem Stück besteht und einen oberen Abschnitt (23a), der aus dem Gehäuse herausragt, sowie einen unteren Abschnitt (23b) aufweist, der so gebogen ist, dass er ungefähr parallel zum oberen Abschnitt verläuft, und der zum Eingriff mit dem Zentralbereich der Scheibe (18) bestimmt ist.
3. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24, 28, 30, 31) zum Einstellen der Spannung der Blattfeder (23, 27, 29), wodurch deren Druck auf die Scheibe (18) eingestellt wird.
4. Trägheitsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungseinstelleinrichtung eine Stellschraube

(30) im anderen Gehäuseteil (10) und eine Schraubenfeder

(31) zum Eingriff mit der Blattfeder (29) umfasst.
5. Trägheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zusammenwirkende Mittel (23d) im Zentralbereich der Scheibe und dem Blattfederabschnitt, die dazu dienen, den richtigen Sitz der Feder auf der Scheibe sicherzustellen und einer relativen Verschiebung entgegenzuwirken.
6. Trägheitsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenwirkenden Mittel eine Delle (23d) an einem der Teile und ein zur Aufnahme der Delle bestimmtes Loch am anderen der Teile umfassen.

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7. Trägheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch hochgestellte Ränder (18c) am Umfang der Scheibe (18) die zur Herstellung eines wirksamen elektischen Kontaktes mit dem Ring (19) dienen und gegen den elektrischen Kontakt störende Fremdkörper auf der Scheibe wirken.
8. Trägheitsschalter gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (18) getrennte radiale Segmente (18a) aufweist, die einer Lufturbulenz während des Betriebes entgegenwirken und eine Schleifwirkung bei Eingriff mit dem Ring (19) bewirken.
9. Trägheitsschalter nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch aufgestellte Ränder (18c) an jedem Segment (18a).
10. Trägheitsschalter, gekennzeichnet durch ein zweiteiliges Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material, von dem ein Teil (11) eine offene Kammer umschliesst, deren Boden von einer Kegelfläche (14) gebildet wird, eine verhältnismässig schwere Kugel (15) in der Kammer, die sich über die Kegelfläche bewegen kann, ein Paar in senkrechter Richtung Abstand voneinander aufweisende Stufen (16, 17) nahe dem offenen Ende der Kammer, wobei die untere Stufe (16) einen kleineren Durchmesser als die obere Stufe (17) hat, eine Scheibe (18) aus elektrisch leitendem Material, die lose auf der unteren Stufe sitzt, wobei die Scheibe mit einer im Kreis angeordneten Reihe von keilförmigen Segmenten (18a) versehen ist, die relativ zu-einander ausgelenkt werden können, hochgestellte Aussenränder (18c) an den jeweiligen Segmenten, einen flachen Ring (19) aus elektisch leitendem Material auf der oberen Stufe, eine fest mit dem

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Ring verbundene Anschlussfahne (20), die seitlich von dessen Rand hervorragt, eine Ausnehmung (21) im einen Gehäuseteil (11) nahe der oberen Stufe, wobei die Ausnehmung die Anschlussfahne aufnehmen kann und ermöglicht, dass letztere aus dem Gehäuse herausragt, einen nach unten weisenden Flansch (22) am anderen Gehäuseteil (10), der in das erste Gehäuseteil passt und gegen den Ring (19) drückt, um ihn in Stellung zu halten, eine Feder (23, 27, 29) aus elektrisch leitendem Material, die durch den Ring hindurch auf die Scheibe Druck ausübt, und eine aus dem Gehäuse herausragende Anschlussverbindung für die Feder.

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