DE3402387C2

DE3402387C2 - Beschleunigungsgrenzwertschalter

Info

Publication number: DE3402387C2
Application number: DE3402387A
Authority: DE
Inventors: Heino 5628 Heiligenhaus Burmester
Original assignee: Helba Elektronik-Baugruppen & Co Kg 5628 Heiligenhaus De GmbH
Current assignee: Helba Elektronik-Baugruppen & Co Kg 5628 Heiligenhaus De GmbH
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1984-01-25
Publication date: 1986-01-23
Also published as: EP0125493A1; DE8310623U1; EP0125493B1; DE8401991U1; DE3402387A1

Abstract

Beschleunigungsgrenzwertschalter mit einem kugelförmigen Trägheitskörper aus ferromagnetischem Material, der von einem Magnetsystem in Ruhestellung gehalten ist und dem zwei voneinander isolierte Kontaktelemente gegenüberstehen. Beim Auftreffen des Trägheitskörpers auf eine elastische Membran werden die Kontaktelemente verbunden. Die Erfindung sieht vor, daß der Trägheitskörper in seiner Ruhelage durch eine quer zur Symmetrieachse verlaufende Lichtschranke überwacht wird. Die Verwendung zweier unabhängiger Kontaktsysteme ermöglicht zusätzliche Messungen bei Primär- und Sekundärstößen.

Description

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damit den genauen Beschleunigungswert bestim- auf einer kegelmantelförmigen Spirale umläuft, sind in

men, den Kegelmantel prismenartige Rippen Ie, Ϊ/, igeinge-

4. wird die Rückkehr des Trägheitskörpers in die Ru- arbeitet, die ein Trudeln des Trägheitskörpers 2 verhin-

helage erfaßt und seine erneute Ansprechbereit- dem oder zumindest stark abbremsen. Eine ähnliche

schaft angezeigt 5 Wirkung wäre durch entsprechende Vertiefungen erzielbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand Der gesamte Beschleunigungsgrenzwertschalter von F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt kann mittels der Anschlußstifte 7a, Tb hängend auf einer F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den neuartigen größeren Leiterplatte befestigt werden. Mit dieser Lei-Beschleunigungsgrenzwertschalter, 10 terplatte sind dann auch die Anschlußdrähte 8a, 9a zu < Ρ'.ξ·² einen Querschnitt entlang der Linie AB in verlöten.

F i g. 1. F i g. 2 zeigt den Querschnitt des Gehäuses ί und des

In F i g. 1 ist mit 1 ein vorzugsweise zylindrisches Trägheitskörpers 2 sowie die Draufsicht auf den Rück-

Kunststoffgehäuse bezeichnet, das einen zur Achse CD Schluß 5. In die Bohrungen lc, Id sind Sender 8 und

symmetrischen und trichter- oder kegelstumpfartigen 15 Empfänger 9 eingesetzt Die optische Achse ist mit der

Hohlraum la umschließt In diesem Hohlraum ist ein Linie £Fangedeutet

ferromegnetischer, kugelförmiger Trägheitskörper 2 Die Gebrauchslage des Schalters entspricht der Dargelagert Unter dem Trägheitskörper 2 ist ein zylindri- stellung, ic der die Symmetrieachse CD mit der Vertikale scher ferromagnetischer Kern 3 angeordnet, der von len, also der Schwerkraftrichtung zusammenfällt Infol- % einer Magnetspule 4 umgeben ist Über die Spule 4 ist 20 ge der rotationssymmetrischen Geltung des Hohl- l<- ein topfartiger ferromagnetischer Rückschluß 5 gescho- raumes la und des Haltemagneten 3, ^, 5 ist der Ang ben, der zur Einstellung des Beschleunigungsgrenzwer- sprechwert für alle auf der Achse CD senkrecht stehen- % tes bei bestimmtem Magnetisierungsstrom variierbar den Beschleunigungsrichtungen gleich. Es hat also — Ti sein kann. Kern 3 und Rückschluß 5 sind durch einen aus mit anderen Worten — auf den Ansprechwert keinen ■^: dem Kernmaterial gebildeten angeformten Niet 3a dau- 25 Einfluf, ob das mit dem Schalter ausgerüstete Fahrzeug ';'■ erhaft verbunden. Der Rückschlußtopf 5 stellt zugleich von vorn, von hinten oder von der Seite angestoßen '■(■ einen mechanischen Schutz für die Spule 4 dar. Der wird. Bei Stoßen in Richtung der Achse CD ist die Emp- '- Hohlraum la wird nach oben hin durch eine gummiela- findlichkeit allerdings wesentlich größer.
; stische Membran 6 mit leitfähiger Mittelzone 6a und Der beschriebene Schalter weist zwei voneinander % eine Leiterplatte 7 abgeschlossen. Die Leiterplatte 7 30 unabhängige Kontaktsysteme auf. Bei Überschreitung ; weist zwei Anschlußstifte 7a und Tb auf, die mit kamm- der über die Spule 4 einstellbaren magnetischen Halte-

V artig ineinandergreifenden Leiterstrukturen verbunden kraft reißt der Körper 2 ab, so daß nach sehr kurzem L; sind Die Membran 6 ist in der Randzone 6b verstärkt, Laufweg die Schranke 8,9 anspricht Am Ende des RoIl-' ; so daß die leitfähige Mittelzone die Leiterplatte im Ru- oder Flugweges wird der Kontakt zwischen den Stiften Γ hezustand nicht berührt Membran 6 und Leiterplatte 7 35 7a, Tb geschlossen. Der zeitliche Abstand zwischen den ψ sind durch den »umgebördelten« Kragen \h unveriier- Signalen ist beschleunigungsabhängig und liegt in der ; bar und abdichtend mit dem Gehäuse 1 verbunden. Bei Größenordnung von Millisekunden.

s Verwendung eines thermoplastischen Gehäusewerk- In einer besonders preiswerten Version ka^n der

: stoffes kan^ die Verformung der Randzone tb mittels Elektromagnet 3, 4, 5 durch einen Dauermagneten er-

> Ultraschall erfolgen. Die Membran 6 ist in ihrer Feder- 40 setzt werden. In diesem Falle ist dann die kritische Ab-

;: kennlinie vorzugsweise so steif ausgebildet, daß allein reuJkraft des Trägheitskörpers für Primär- und Sekun-

;. , vom Gewicht des Trägheitskörpers 2 noch keine Kon- därstöße gleich groß.

; taktgabe ausgelöst wird. Wenn nun das Fahrzeug nach Die nachgeschaltete Elektronik ist bei einem bevor-

: einem Primärstoß auf der Seite oder dem Dach über die zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung so ausgebil-

Fahrbahn rutscht, erhält man eine Sßrie von auswertba- 45 det, daß ein Ausgangssignal erscheint, wenn die Be-

ren Sekundärimpulsen, nicht jedoch in der Ruhelage schleunigung des Primärstoßes größer ist als 6 g und die

'. einen Dauerkontakt Lichtschranke 8,9 länger als 20 ms anspricht. Die Mes-

; ■ Im Bereich der Schnittebene AB weist das Gehäuse 1 sung dieser Beschleunigungs-Zeit-Fläche ist aber auch

V zwei auf einer optischer? Achse liegende Bohrungen ic, fiber das Kontaktsystem 6,7 oder über ein Zusammen- ^; id auf. In diese Bohrungen sind Sender 8 und Empfän- 50 wirken beider Kontaktsysteme möglich. Durch diese Y- ger 9 ein<:r Lichtschranke eingesetzt, deren optische Mindestanforderung an Größe und Zeitdauer einer Be- ^:·· Achse den kugelförmigen Trägheitskörper 2 in seiner schleunigung wird verhindert, daß z. B. der sehr teure ·■ Ruhelage schneidet. Vorzugsweise geht der kegel- Air-Öag aufgrund eines sehr harten und kurzen Fabrik stumpfartige Hohlraum la in eine Kugelkalotte löüber. bahnstoßes auslöst

, Die Bohrungen ic, ldkönnen den Bereich der Kugelka- 55 Während die Lichtschranke den Primärstoß zum frü-

¹ lottelÄ durchbrechen, um bei dem benutzten sichtbaren bestmöglichen Zeitpunkt erfaßt können weitere Aus-

", oder infraroten licht Reflexionsverluste zu vermeiden. gangssignale über die Sekundär- und Tertiärstöße von

ν Wenn man als Gehäusewerkstoff einen glasklaren dem Membran-Leiterplatten-Kontakt 6, 7 abgeleitet

Thermoplast verwendet, können die Bohrungen ic, id werden. Damit der Trägheitskörper 2 nach dem Primär-

; am Obergang zur Kalotte \b mit eingeformten opti· eo stoß nicht sofort wieder vom Magnetsystem eingefan-

: sehen Fenstern abgeschlossen sein. Die in sehr kleinen gen wird, sol! vorzugsweise über die Lichtschranke 8,9

Abmessungen lieferbaren zylindrischen Leucht- und die Spule 4 abgeschaltet werden. Es kann aber auch

Empfängerdioden werden in den Bohrungen durch zweckmäßig sein, mit Hilfe dieser Lichtschranke den

Gießharztropfen oder dauerplastische Kittmasse ab- Abreißpunkt des E'ektromagneten auf 3, 4 oder 5 g zu

dichtend befestigt Die herausgeführten Anschlußdrähte 65 reduzieren.

sind mit 8a,9a bezeichnet Mit einer der Aufgabe angepaßten Auswerteeinrich-

Um zu vermeiden, daß der kugelförmige Trägheits- tung kann man folgendes messen:

körper 2 bei tangentialen Stoßen in dem Hohlraum la

a) Die absolute mittlere Beschleunigung während der Zeit zwischen dem Lichtschranken- und dem Leiterplattenkontakt,

b) die Verweildauer des Körpers 2 an der Membran 6, die Aufschluß über das Bestehen und die Dauer s einer gewissen Mindestbeschleunigung gibt,

c) die Zahl der Beschleunigungsstöße vom Primärstoß Ober Sekundär- und Tertiärstöße bis zum völligen Stillstand des Fahrzeuges, wobei die erste oder zweite Kontaktstrecke zur einmaligen oder mehrfachen Reduzierung des Spulenstromes und damit des Grenzwertes benutzt werden kann.

Nicht zu unterschätzen ist der Vorteil, daß selbst bei Versagen eines der beiden Kontaktsysteme noch alle Notmaßnahmen einleitbar sind. Das System ist also zweifach redundant

Im übrigen kann der Grenzwertschalter infolge seiner elektromagnetisch geregelten Haltekraft leicht auf die Funktion aller Komponenten geprüft werden. Dazu wird im Rahmen eines Testprogrammes der Haltestrom unterbrochen und der Schalter leicht angestoßen. Damit ist feststellbar, ob beide Kontaktsysteme ansprechen. Zugleich wird hierdurch die Beweglichkeit des Trägheitskörpers und die Funktion des Elektromagneten ge- prüft

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

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IZ Beschleunigungsgrenzwertschalter nach AnPatentansprüche: spruch 1 oder 10, gekennzeichnet durch eine Auswerteschaltung, die den Erregerstrom der Spule (4)

1. Beschleunigungsgrenzwei (schalter nach Patent nach dem Primärstoß abschaltet oder erheblich re-33 13 033 mit einem kugelförmigen Trägheitskörper 5 duziert

aus ferTomagnetischem Material, der von einem Ma- 13. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Angnetsystem in Ruhestellung gehalten ist und dem sprach 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zwei voneinander isolierte Kontaktelemente gegen- Leiterplattenkontakt (6, 7) Sekundärst«. Be signaliüberstehen, die beim Auftreffen des Trägheitskör- siert, die in Seiten- oder Dachlage des Fahrzeuges pers durch elastische Verformung einer Membran 10 entstehen.

kontaktierbar sind, dadurch gekennzeich- 14. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anne t, daß der den Trägheitskörper (2) aufnehmende spruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe Hohlraum (ia) quer zur Symmetrieachse (CD) im der verschiedenen Kontaktsysteme (6, 7, 8, 9) die Bereich der Trägheitskörperruhelage von einer aus Flugzeit des Trägheitskörpers (2) erfaßt und einem Sender (8) und Empfänger (9) bestehenden Licht- 15 Beschleunigungsrechner zugeführt ist
schranke (8,9) überwacht ist

2. Bcschlcunigungsgrcnzwertschaltcr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpfenige Hohlraum (la) im Bereich der Trägheitskörperruhelage in eine Kugelkalotte (Ib) über- 20

geht und daß die Lichtschranke (8,9) die Kugelkalot- Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleuni-

te(ltydurchstrahlt gungsgrenzwertschalter der im Gattungsbegriff ge-

3. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach An- nannten Art

spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus dem Hauptpatent 33 13 033 ist ein Beschleuni-

Gehäuse (1) im Bereich der optischen Achse (E, F) 25 gungsgrenzwertschalter bekannt geworden, der eine

durchgehende Bohrungen (ic, Id;aufweist magnetisch gehaiiene Kugel in einem trichterförmigen

4. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach An- Hohlraum und einen den Hohlraum abschließenden spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bon- Deckel aufweist, auf dem die Kontaktierung über minrungen (lc; id) eine Leuchtdiode (8) und eine Emp- destens eine leitfähige, mit Kontaktmater versehene fängerdiode (9) eingesetzt sind und daß diese Bautei- 30 Membran erfolgt Dieser Schalter kann bei Verwen-Ie nach außen abgedichtet sind. dung eines Dauermagneten nur einen einzigen, ur-

5. Beschleuniguugsgrer-wertschalter nach An- sprünglich eingestellten Grenzwert der Beschleunigung spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erfassen. Der Grenzwert ist so hoch gewählt, daß der

. Gehäuse (1) aus lichtdurchi .ssigem Kunststoff be- Schalter nur bei echten Unfällen, nicht aber beim Übersteht und zur Aufnahme der Lichtschranke (8, 9) 35 fahren harter Schlaglöcher oder bei Vollbremsungen Sacklöcher vorgesehen sind, die zur Kugelkalotte anspricht Für eine Unfallanalyse ist jedoch nicht nur der (lignin in optische Fenster übergehen. Primärstoß wichtig, sondern auch die nachfolgenden Se-

6. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach An- kundär- oder Tertiärstöße, die durch Überschläge oder spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trag- Berührung mit Leitplanken oder dergl. ausgelöst sein heitskörper (2) durch einen zur Kegelachse (CD) 40 können. Bei einer Variante des bekannten Schalters ist symmetrischen Elektromagneten (3, 4, 5) gehalten der Ansprechwert durch Verwendung eines Elektromaist, dessen Spule (4) von einem einstellbaren Rück- gneten steuerbar.

schlußkörper (5) umgeben ist In der genannten Patentschrift sind die unterschiedli- Ü 7. Beschleuni.gungsgrenzwertschalter nach An- chen Anforderungen an einen Beschleunigungsgrenz- || spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trag- 45 wertschalter ausführlich dargestellt Es hat sich aber gell heitskörper (2) durch einen Dauermagneten gehal- zeigt, daß die Steuerbarkeit des Grenzwertes allein I) ten ist noch nicht befriedigt, wenn die aufeinanderfolgenden J₁ 8. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach An- Kontaktschließuagen zur Steuerung von Rückhalte-'» spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und Warnsystemen oder zur Unfallanalyse elektronisch (6) infolge ihrer Federkennlinie unter dem Gewicht 50 ausgewertet werden sollen.

¹V des Trägheitskörpers (2) keinen Kontakt gibt Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ei-

> 9- Beschleunigungsgrenzwertschalter nach An- nen Beschleunigungsgrenzwertschalter vom Ja/Nein-

H spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den kegel- Sensor zu einem vielseitig messenden Sensor auszubau-

j stumpfartigen Hohlraum (la) prismenartige Rippen en.

j (le, if, ig) eingearbeitet sind, die ein Trudeln des 55 Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß der

Trägheitskörpers (2) abbremsen. den Trägheitskörper aufnehmende Hohlraum quer zur

! 10. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach An- Symmetrieachse im Bereich der Trägheitskörperruhela-

' i spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht- ge von einer aus Sender und Empfänger bestehenden

, schranke (8,9) und dem Leiterplattenkontakt (6, T) Lichtschranke überwacht ist.

j eine Auswerteelektronik naehgesehaltet ist, die das so Die zweifache Kontaktgabe mit unterschiedliehen

' Abheben des Trägheitskörpers (2), seinen Aufschlag Systemen bietet dem Anwender eine ganze Reihe von

■ auf die Leiterplatte (7) und seine Rückkehr in die Vorteilen:

■ Ruhelage im Zeitablauf erfaßt und daraus Steuerbefehle ableitet. 1. wird die Ansprechsicherheit durch Redundanz er-

11. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach An- 65 höht,

spruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei 2. kann der Abreißzeitpunkt unabhängig vom Auf-

" Überschreitung einer bestimmten Beschleunigungs- schlagzeitpunkt gemessen werden,

: Zeit-Fläche ein Ausgangskontakt erfolgt. 3. kann man die Flugzeit des Trägheitskörpers und