DE3228149C2

DE3228149C2 -

Info

Publication number: DE3228149C2
Application number: DE19823228149
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Theden
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-07-28
Filing date: 1982-07-28
Publication date: 1991-04-11
Also published as: DE3228149A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Zur Messung von Beschleunigungen sind Sensoren in vielfältiger Ausgestaltung bekannt. Es sind auch Sensoren bekannt, die zur Messung von besonders hohen, kurzzeitig auftretenden Beschleunigungen bzw. Verzögerungen dienen, wie sie beispielsweise für Insassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen benötigt werden. Dabei ist es nicht nur bekannt, starre, im allgemeinen federgefesselte, träge Massen zu verwenden, die beschleunigungsabhängig ausgelenkt werden und deren Auslenkung gemessen wird, es ist auch bekannt, Flüssigkeiten zu verwenden, deren Kompression bei Beaufschlagung mit einer Beschleunigung oder Verzögerung zur Messung der Beschleunigung bzw. Verzögerung bzw. zur Anzeige des Überschreitens eines Schwellwertes dieser Parameter dient. Ein derartiger Sensor für Insassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen ist aus der DE 28 44 646 A1 bekannt.

Die Verwendung von Flüssigkeiten bei derartigen Sensoren setzt jedoch voraus, daß geschlossene Gehäuse verwendet werden, die die Flüssigkeit einschließlich, um ein Auslaufen der Flüssigkeit zu verhindern. Dann können jedoch Störungen bei starker Temperaturvariation auftreten, da die Flüssigkeit sich in dem geschlossenen Gehäuse praktisch nicht ausdehnen kann, so daß ein hoher Druck entsteht, der zu Fehlmessungen des Sensors führen kann.

Würdigung und Aufgabe

Aus der US-PS 37 57 589 ist ein Drucksensor bekannt, bei dem die Beschleunigung mit Hilfe einer in einem Rohr befindlichen Flüssigkeit ermittelt wird. Das eine Ende des Rohrs weist eine Öffnung auf, über das durch Temperaturänderungen hervorgerufene Druckschwankungen ausgeglichen werden können. Das andere Ende des Rohrs ist mittelbar mit einem Druckanzeigelement verbunden. Um ein Auslaufen der Flüssigkeit über das eine offene Ende zu verhindern, ist das Rohr in etwa U-förmig ausgebildet, wobei beide Enden nach oben gerichtet sind. Dadurch ist der Einbau des Beschleunigungssensors in ein Kraftfahrzeug und die Richtung der zu messenden Beschleunigung fest vorgegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beschleunigungssensor zu schaffen, der die Beschleunigung mit Hilfe einer nicht starren Masse ermittelt, wobei aber die verwendete Masse selbst bei offenem Gehäuse nicht auslaufen kann.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Merkmal gelöst.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß keine geschlossenen Gehäuse verwendet zu werden brauchen, da bei der verwendeten kautschukartigen Füllung ein Auslaufen der Füllung nicht befürchtet zu werden braucht. Bei Temperaturvariation kann sich die Füllung zusammenziehen oder ausdehnen, ohne daß durch sie ein Druck auf das verwendeten Drucksensorelement ausgeübt wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Sensors möglich.

So ist eine Anpassung des Sensors an die jeweils vorliegende Meßaufgabe dadurch möglich, daß Füllungen mit geringer oder größerer Härte verwendet werden, wodurch einmal optimierte Anordnungen für statische bzw. dynamische Messungen oder große bzw. kleine Beschleunigungswerte möglich sind.

Als Drucksensorelement für die mittelbare Erfassung der Beschleunigung können mit Vorteil an sich bekannte Anordnungen, beispielsweise ein piezoresistiver Halbleiter-Druckaufnehmer, ein piezoelektrischer Quarz- Druckaufnehmer oder eine Membran mit Dehnungsmeßstreifen, verwendet werden, die der Füllung direkt oder über eine Membran und ein Zwischenmedium ausgesetzt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Zeichnung

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors; Fig. 2 einen Ausschnitt des Schnitts gemäß Fig. 1 bei einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bezeichnet 10 ein üblicherweise metallisches Gehäuse, das über einen topfförmigen Ansatz 11 verfügt. Das Gehäuse 10 ist mit einer kautschukartigen Füllung 12 gefüllt, die je nach der vorliegenden Meßaufgabe eine weiche Füllung sein kann, z. B. Silikon-Gel oder eine harte Füllung, beispielsweise Silikon-Kautschuk.

Der Ansatz 11 des Gehäuses 10 ist vorzugsweise an dessen Boden angeordnet und umfaßt ein Drucksensorelement 13. Demgegenüber weist das Gehäuse 10 am gegenüberliegenden Ende eine Öffnung 14 auf, die nicht verschlossen zu sein braucht.

Das Drucksensorelement 13 kann in an sich bekannter Weise aufgebaut sein, beispielsweise können seine Seiten mit einer Isolierung 15 versehen sein, wobei sich im Ansatz 11 eine piezoelektrische Quarzscheibe befindet, deren eine Seite mit dem metallischen Gehäuse 10 in Verbindung steht und deren andere Seite mit einer Kontaktierung 16 versehen ist, von der eine Zuführung durch eine isolierte Durchführung durch das Gehäuse 10 zu einer Klemme 17 führt. Wird nun auf den Sensor gemäß Fig. 1 eine Beschleunigung oder Verzögerung in axialer Richtung ausgeübt, bildet sich in der Füllung 12 ein Druck aus, der auf das Drucksensorelement 13 übertragen wird. Dann kann zwischen dem Gehäuse 10 und der Klemme 17 ein elektrisches Signal abgenommen werden, daß dem Druck bzw. der Beschleunigung oder Verzögerung entspricht.

Bei einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist der vom Ansatz 11 umschlossene Raum hohl und gegenüber dem von der Füllung 12 ausgefüllten Raum des Gehäuses 10 mit einer Membran 20 abgeschlossen. Auf der Membran 20 befinden sich Dehnungsmeßelemente 21, beispielsweise piezoresistive Halbleiterelemente, Dehnungsmeßstreifen oder dgl. Bei Ausüben einer Beschleunigung oder Verzögerung auf den Sensor wird der Druck in der Füllung 12 dabei auf die Membran 20 ausgeübt und die sich ergebende Durchbiegung der Membran 20 wird in den Elementen 21 erkannt und in ein elektrisches Signal umgeformt.

Damit der Zusammenhang zwischen dem meßbaren Druck in der Füllung 12 und der Beschleunigung bzw. Verzögerung möglichst linear ist, muß die kautschukelastische Substanz, die die Füllung 12 bildet, entweder sehr weich sein oder die Auslenkung am Drucksensor muß klein gehalten werden.

Da bei dynamischer Messung größerer Beschleunigungswerte die sehr weichen Substanzen, z. B. Silikon-Gel wegen ihrer geringen Festigkeit nur bedingt geeignet sind, eignen sich hier die härteren kautschukelastischen Stoffe, wie z. B. Silikon-Kautschuk, die eine höhere Reißfestigkeit haben, besser.

Obwohl die vorstehenden Ausführungsbeispiele im Hinblick auf die Anwendung bei einer Insassenschutzvorrichtung in einem Kraftfahrzeug beschrieben wurde, versteht sich, daß diese Anwendung nur beispielhaft gemeint ist. Der erfindungsgemäße Sensor kann darüber hinaus selbstverständlich auch für andere Meßaufgaben eingesetzt werden, bei denen es darum geht, Beschleunigungen zu erfassen.

Claims

1. Sensor zum Erfassen von Beschleunigungen, insbesondere für Insassenschutzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit einer der zu messenden Beschleunigung ausgesetzten, in einem vorzugsweise einseitig offenen Gehäuse (10) befindlichen, nicht starren Masse und einem an die Masse angrenzenden, von dieser beaufschlagten Drucksensorelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine kautschukelastische Füllung (12) ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (12) aus Silikon-Kautschuk besteht.

3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (12) aus Silikon-Gel besteht.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksensorelement (13) als piezoresistiver Halbleiter-Druckaufnehmer ausgebildet ist, der in einem Ansatz (11) des Gehäuses (10) angeordnet ist.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksensorelement (13) als piezoelektrischer Quarz-Druckaufnehmer ausgebildet ist.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksensorelement (13) eine an die Füllung (12) angrenzende Membran (20) aufweist, auf der Dehnungsmeßelemente (21) angeordnet sind.