DE2644606A1 - Magnetisch betaetigter elektrischer schalter - Google Patents

Magnetisch betaetigter elektrischer schalter

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DE2644606A1 DE19762644606 DE2644606A DE2644606A1 DE 2644606 A1 DE2644606 A1 DE 2644606A1 DE 19762644606 DE19762644606 DE 19762644606 DE 2644606 A DE2644606 A DE 2644606A DE 2644606 A1 DE2644606 A1 DE 2644606A1
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Daimler Benz AG
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    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart-Untertürkhfaim
Palm 11 262A 28.9.76
Magnetisch betätigter elektrischer Schalter
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetisch betätigten elektrischen Schalter für Steuer- und Regelungsgeräte sowie für Anzeigegeräte, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, der in einem als Schaltergehäuse dienenden Rohr einen Magneten aufweist, der von wenigstens einer Feder in seiner Ausgangsstellung gehalten wird und von einer Kraft in der Längsrichtung des Rohres gegenüber wenigstens einem in diesem angeordneten Reedkontakt gegen die Kraft der Feder verschiebbar ist und durch diese Verschiebung den Reedkontakt schaltet.
Insbesondere in einem Kraftfahrzeug werden für Steuer- und Regelsysteme sowie für Diagnosezwecke in immer größerem Umfang Beschleunigungsaufnehmer oder Beschleunigungsschwellwertgeber verwendet. Es sind zwar magnetisch betätigte elektrische Schalter für Steuerungs- und Regelgeräte sowie für Anzeigegeräte auch im Kraftfahrzeug bekannt. Diese sind jedoch sehr kompliziert im Aufbau. Auch andere Schaltgeräte» die durch Massenträgheit geschaltet werden, sind sehr aufwendig konstruiert und aufgebaut.
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Aufgabe dor Erfindung· ist es, dafür zu sorgen, daß Beschleunigungsaufnehmer und Besclileunigungsschwellwertgeber sowohl zuverlässig als auch möglichst einfach im Aufbau sind und daher wirtschaftlich hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß das Rohr im Hinblick auf seine Längsrichtung so eingebaut wird, daß diese rait dor Richtung übereinstimmt, in der das Gerät insbesondere das Kraftfahrzeug beschleunigt oder verzögert wird, und daß der Magnet beim Beschleunigen oder Verzögern durch seine Massenträgheit entQe^en der Federkraft auf den Reedkontakt zu verschoben wird. Erreicht die Beschleunigung oder die Verzögerung einen bestimmten Schwellwort, so wird also unter Zusammendrücken der Feder auch ein entsprechender Weg erreicht, bei dem der Magnot den Reodkontakt so weit überdeckt, daß eine Schaltung orfolgt.
Venn nur dio Verzögerung oder dio Beschleunigung zur Auslösung einer Schaltung benutzt werden soll, wird der Schalter zweckmäßig so ausgebildet, daß die in dem Rohr angeordnete Feder den Magneten in seiner Ausgangsstellung gegen einen im Rohr angeordneten Anschlag drückt. Soll jedoch sowohl bei einer Beschleunigung als auch bei einer Verzögerung beim Erreichen eines vorbestimmten Schwellwertes eine Schaltung ausgelöst werden, so werden eine zweite Feder und ein zweiter Schutzkontakt symmetrisch zum Magneten eingebaut. Der Magnet wird dann in seiner Ausgangsstellung von zwei gegeneinander auf ihn wirkenden Federn gehalten, in deren Bereich jeweils ein Reedkontakt angeordnet ist, von denen der eine beim Beschleunigen und der andere beim Verzögern durch den Magneten geschaltet wird.
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Um ein leichtes Ausschlagen des Magneten bei kurzen Verzögerungen oder Beschleunigungen oder sein dauerndes Hin- und Herschwingen bei geringen Massenkraftwirkungen zu vermeiden, kann der Magnet in seiner Ausgangsstellung zusätzlich von einer Schnappfeder gehalten werden, deren Kraft von der Massenträgheitsbewegung des Magnaten zusätzlich zunächst überwunden werden muß, bevor er seine Ausgangslage verläßt. Im übrigen kann aber eine Dämpfung der bewegten Masse auch dadurch herbeigeführt werden, daß das als Gehäuse dienende Rohr metallisch ausgeführt wird. Hierdurch wird nicht nur eine Dämpfung der bewegten Masse, sondern auch eine magnetische Abschirmung des Schutzkontaktes bei kurzzeitigen und schnellen Überschreitungen dos Schwollwertes herbeigeführt". Damit kann eine gewünschte Filterwirlcung erzielt und eingestellt werden.
Für Anwendungen, bei densn ©in beschleunigungsproportionales Signal gewonnen vrerdcn soll, wird der Schutzkontakt durch ein ihm technisch äquivalentes magnetisch steuerbares Element, nämlich durch eine Feldplatte oder eine Hallsonde ersetzt. Weiterhin kann ein frequenzanaloges Signal dadurch gewonnen werden, daO wiederum als technisches Äquivalent zum Reedkontakf eine Oszillatorspule eingesetzt wird. Hierbei wird durch magnetische Feldverdrängung und/oder durch Wirbelströmung in dor Masse des Magneten eine Induktivitäts- und damit eine Oszillatorfrequenzveränderung erzielt. Solch© frequenzanalogen Signale können für digitale Weiterverarbeitung desselben benutzt werden. Die Anordnung ist also für den Aufbau von Beschleunigungsaufnohmern und Beschleunigungsschwellwertschaltern geeignet.
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Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalter mit einer Feder und einem Reedkontakt,
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Schalter mit zwei Federn und zwei Reedkontakten,
Fig. 3 einen orfindungsgemäßen Schalter mit zwei Federn und einer Induktionsspule sowie einen Schaltkreis mit dieser Induktionsspule,
Fig. k einen erfindungsgemjißen Schalter mit zwei Federn und zwei Feldplatten sowie einen Schaltplan mit diesen beiden Feldplatten in einer Wheatsthone'sehen Brücke.
In den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielon ist jeweils in einem Rohr 1 ein Ringmagnet 2 geführt, der eine der Beschleunigung bzw. der Verzögerung ausgesetzte Masse darstellt. Der Ringmagnet 2 ist weiterhin über einem Röhrchen geführt, in dem die Schutzgaskontakte (Reedkontakte) 4, die Induktionsspule 5 oder die Feldplatten 6 untergebracht sind. Unter dem Einfluß einer auf das Rohr 1 einwirkenden Beschleunigung b (oder auch einer Verzögerung) wird die Masse des Ringmagneten 2 gegen den Druck einer Feder 7 bewegt, die sonst den Magneten gegen einen Anschlag Io drückt, und löst eine Schal-
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lung aus, wenn eine bestimmte Stellung gegenüber einem Reedkontakt h einer Induktionsspule 5 oder einer Feldplatte 6 erreicht ist. Von den Schutzgaskontakten, der Induktionsspule und den Foldplatten gehen Leitungen ö und 9 aus, durch die der Schaltungsvorgang elektrisch übertragen wird. Sind zwei Schutzgaskontakte k oder zwei Feldplatten 6 vorgesehen, dann wird noch eine dritte Leitung 11 herausgeführt, die zwischen den Schutzgaskontakten oder den Feldplatten angeschlossen ist.
Unter dem Einfluß einer Beschleunigung oder Verzögerung in Längsrichtung des Gehäuses 1 gerät also der Ringmagnet in Schwingungen. Für ein derartiges Schwingungssystem ist aber eine Dämpfung erforderlich. Diese wird zweckmüOigerweiso magnetisch durch Wirbelströme herbeigeführt. Deshalb ist das Rohr 1 aus Metall hergestellt, weil in einem metallischen Gehäuse bei der Bewegung der magnetischen Masse Wirbelströme entstehen. Auch das Röhrchen 3 kann deshalb aus Metall hergestellt sein. Hierdurch entsteht sowohl eine Dämpfung der bewogten Masse als auch eine magnetische Abschirmung des Schutzkontaktes bei kurzzeitigen, schnellen Überschreitungen des jeweils eingestellten Schwellwertes. Damit kann eine gewünschte Filterwirkung erzielt und eingestellt werden.
Auch bei einer Verzögerung kann ein Schwellwert erreicht und zur Schaltung benützt werden. Dazu sind, wie die Fig. 2 bis k zeigen, eine zweite Feder erforderlich und gegebenonfalls zwei Schutzgaskontakte oder zwei Feldplatten .
Es gibt Anwendungen, bei denen ein beschleunigungsproportionales Signal gewonnen werden soll. Dann wird der Schutzgas-* kontakt durch ein magnetisch steuerbares Element, nämlich eine
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Feldplatte oder eine Hallsonde ersetzt und man kommt zu einer Ausführung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Wie der Schaltplan in Fig. k zeigt, sind die beiden Feldplatten 6 in einem Brückenglied untergebracht, an dessen Enden als Speisespannung die Leitungen 8 und 9 angeschlossen sind. An den mittleren Punkt dieses Brückongliedes ist die Leitung 11 einerseits und andererseits eine Leitung 12 angeschlossen, die zusammen mit einer Leitung 13 die Ausgangsspannung erbringen, die proportional der Beschleunigung ist. Die Leitung 13 wird dabei in der Mitte zwischen dem anderen Brückenglied angeschlossen.
Außerdem kann ein frequenzanaloges Signal dadurch gewonnen werden, daß, wie Fig. 3 zeigt» eine Oszillatorspule 5 im erfindungsgemäßen Schalter verwendet und, wie Fig. 3 außerdem zeigt, in einem Schaltkreis eingesetzt wird. Der Ringmagnet 2 wirkt dabei in beiden Richtungen, d. h. also bei Beschleunigung und Verzögerung durch Induktion auf die Spule 5 und verändert dadurch die Ausgangsfrequenz proportional der Beschleunigung der Masse des Ringmagnets 2. Hierbei wird durch magnetische Feldverdrängung und/oder durch Wirbelströme in der Masse 1 eine Induktiv! tatsfrequenzänderung und damit eine Oszillatorfrequenzänderung erzielt.
Diese Mittel können für die Umsteuerung des Bremswertes bei höherer oder niederer Belastung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Außerdem kann in einem Diagnoseverfahren der Stoßdämpferzustand oder der Reifendruck aus der Beschleunigung bei den Nulldurchgängen und den Wechseln an der Achse die Häufigkeit der Vorzeichenänderung gemessen werden. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Schalter für sonstige Steuerzwecke und Regelungen als Schalter zum Abfragen bei Kurvenneigungsmessern, wobei das Fahrzeug dann anschließend aufgerichtet wird, oder zur Messung der Querbeschleunigung verwendet werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist also für den Aufbau von Beschleunigungsaufnohmern und Beschleunigungsschwellwertsclialtern geeignet. Froquenzanaloge Signale werden dabei zweckmäßigerweise digital weiterverarbeitet.
TJm ein Schwingen des Magneten bei kleinen auf ihn wirkenden Massenträgheitskräften zu unterbinden, kann dieser in der Ausgangsstellung auch durch eine in Fig. 2adargestellte Schnappfeder 14 gehalten werden.
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Claims (1)

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    Ansprüche
    ./ Magnetisch betätigter elektrischer Schalter für Steuer- und Regelungsgeräte sowie für Anzeigegeräte, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen» der in einem als Schaltergehäuse dienenden Rohr einen Magneten aufweist, der von wenigstens einer Feder in seiner Ausgangsstellung gehalten, wird und von einer Kraft in der Längsrichtung des Rohres gegenüber wenigstens einem in diesem angeordneten Schutzgas- (Reed)kontakt gegen die Kraft der Feder verschiebbar ist und durch diese Verschiebung den Reedkontakt schaltet, gekennzeichnet durch einen solchen Einbau des Rohres (i), daß seine Längsrichtung mit der Richtung· übereinstimmt, in der das Gerät, insbesondere das Kraftfahrzeug beschleunigt oder verzögert wird, und daß der Magaet (2) beim Beschleunigen oder Verzögern durch seine Massenträgheit entgegen der Federkraft auf den Schutzgas-(Reed)kontakt (h) zu verschoben wird.
    2. Schalter nach Anspruch I„ dadurch gekennzeichnet , daß di® in desa E©Sir (n) angeordnete Feder (7) den Magneten (2) in seiaer Ausgangsstellung gegen einen im Rohr (i) angeordneten Anschlag (lo) drückt.
    3. Schalter nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet , daß der Magnet (2) in seiner Ausgangsstellung von zwei gegeneinander auf ihn wirkenden Federn (7) gehalten wird, in deren Bereich jeweils «in Reedkontakt (k) angeordnet ist, von denen der eine beim Beschleunigen und der andere beim Verzögern durdh den Magnaten (2) geschaltet wird.
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    Daim 11 262/4
    26446Q6
    km Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnet (2) in seiner Ausgangsstellung zusätzlich von einer Schnappfeder (i4) gehalten wird, deren Kraft vor der Massenträgheitsbewegung des Magneten (2) zusätzlich zunächst überwunden werden muß.
    5· Schalter nach den Ansprüchen 1 bis k, dadurch gekennzeichnet , daß zum Erzeugen eines beschleunigungsproportionalen Signals als technisches Äquivalent zum Reedkontakt (2) eine Feldplatte (6) oder Hallsonde eingesetzt ist.
    6. Schalter nach den Ansprüchen 1 bis kt dadurch gekennzeichnet , daß zum Erzeugen eines frequenzanalogen Signals als technisches Äquivalent zum Reedkontakt (2) eine Oszillatorspule (5) eingesetzt ist.
    7« Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (i) aus einem Metall besteht.
    8. Schalter nach den Ansprüchen ΐ bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (3) aus einem Metall besteht.
    8098U/0328
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