DE3540947A1

DE3540947A1 - Beschleunigungsaufnehmer

Info

Publication number: DE3540947A1
Application number: DE19853540947
Authority: DE
Inventors: Frieder Heintz; Peter Dr Knoll; Winfried Dr Koenig; Franz Pachner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-11-19
Filing date: 1985-11-19
Publication date: 1987-05-21
Also published as: WO1987002946A1; EP0245316A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Beschleunigungsaufneh mer nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein derartiger Beschleunigungsaufnehmer bekannt, bei dem eine seismische Masse im Mittelpunkt einer Pfanne mit an steigenden Flanken angeordnet ist. Wird die seismische Masse aus ihrer Ruhelage entweder bei Überschreiten ei ner vorgegebenen Beschleunigungsschwelle oder bei Kip pen des Kraftfahrzeugs um einen vorgegebenen Winkel aus gelenkt, so führt sie eine Hubbewegung aus. Mit Hilfe ei nes optischen Verfahrens kann durch diese Hubbewegung ein elektrisches Steuersignal erzeugt werden, das einer elek tronischen Schaltvorrichtung zur Auswertung zugeführt wird. Dadurch ist es möglich, abhängig von der vorgegebenen Be schleunigungsschwelle Sicherheitseinrichtungen für die In sassen eines Kraftfahrzeugs auszulösen. Diese Beschleuni gungsaufnehmer haben aber den Nachteil, daß sie nur inner halb eines sehr kleinen Beschleunigungsbereichs einsetzbar sind. Insbesondere hohe Beschleunigungswerte, z.B. 4 g (g = Erdbeschleunigung) sind nur schwer einstellbar.

Ferner ist es bekannt, als seismische Masse einen Metall zylinder zu verwenden, der von einer Feder gegen einen ebenen Gehäuseboden gedrückt wird. Dabei kippt bei einer bestimmten, vorgegebenen Beschleunigungsschwelle der Me tallzylinder aus seiner Ruhelage gegen das ihn umgebende Gehäuse und löst dabei mittels eines elektrischen Kon takts ein Steuersignal aus. Dabei hat sich aber in der Praxis herausgestellt, daß die Feder leicht ermüdet. Auf grund der Federtoleranzen ist jeweils ein individueller Abgleich des Beschleunigungsaufnehmers erforderlich, was hohe Kosten und große Fertigungsprobleme mit sich bringt. Ferner ist im Ruhezustand keine ständige Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Beschleunigungsaufnehmers möglich.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Beschleunigungsaufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demge genüber den Vorteil, daß er einfach und robust baut. Im Ruhezustand ist seine Funktionsfähigkeit ständig überprüf bar, so daß seine Störanfälligkeit und Ausfallwahrschein lichkeit gering ist. Ebenfalls arbeitet der Beschleuni gungsaufnehmer weitgehend verschleißfrei. Sehr wesentlich ist, daß die Beschleunigungsschwelle des Beschleunigungs sensors abhängig von der Dimensionierung der seismischen Masse innerhalb eines sehr großen Beschleunigungsbereichs gewählt werden kann. Dabei kann für alle verschiedenen Ansprechschwellen das gleiche Gehäuse und die gleiche elektronische Auswerteschaltung verwendet werden. Alleine die Geometrie der seismischen Masse muß verändert werden. Da keine Änderungen der äußeren Form des Gehäuses notwen dig sind, kann der Beschleunigungssensor selbst bei Serienfertigung bei verschiedenen Kraftfahrzeugen einge setzt werden. Außerdem läßt er sich mit hoher Lebensdauer, Funktionssicherheit und Fertigungssicherheit preiswert herstellen und so klein bauen, daß er für den Einsatz in Serienautomobilen geeignet ist.

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

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1, 2 und 3 je einen Längsschnitt durch einen Beschleunigungsaufnehmer.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei Beschleunigungsaufnehmern für Sicherheitseinrichtungen von Kraftfahrzeugen ist es notwendig, daß sie bei Über schreiten einer Beschleunigungsschwelle von 0,4 g (g = Erd beschleunigung) in beliebiger horizontaler Fahrzeugrichtung ansprechen sollen. Dabei muß ein Signal erzeugt werden, das z.B. zur Steuerung einer automatischen Gurtblockiereinrich tung verwendet wird. Auch soll der Beschleunigungsaufnehmer die Gefahr eines bevorstehenden Fahrzeugüberschlags erken nen und rechtzeitig, z.B. bei Cabrio-Fahrzeugen, den Über rollbügel ausklappen. Dazu wird vom Beschleunigungsaufneh mer ein extrem schnelles Ansprechen erwartet. Dieses schnelle Ansprechen ist gleichzusetzen mit einem sehr klei nen Verschieben des Masseschwerpunktes, das heißt z.B. ei ner Kipp- oder Hubbewegung der seismischen Masse. Aus kon struktiven Überlegungen sollte diese Verschiebung auf etwa 0,5 mm begrenzt sein. Insbesondere bei von 0,4 g abweichen den Beschleunigungswerten haben sich Probleme mit dieser konstruktiven Ausgestaltung ergeben.

In Fig. 1 ist mit 10 das etwa becherförmige Gehäuse ei nes Beschleunigungsaufnehmers 11 bezeichnet, dessen In nenraum 12 zwei Abschnitte 13, 14 mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Im Abschnitt 14 mit dem größeren Durchmesser ist ein hülsenförmiges Einsetzteil 15 ange ordnet, das an seiner Innenwand einen konstant anstei genden Flankenwinkel α aufweist. Ferner ist in der In nenwand an dem dem Abschnitt 13 zugewandten Ende des Ein setzteils 15 eine Ringnut 16 ausgebildet. Die Länge des Einsetzteils 15 ist dabei so bemessen, daß sich die Ring nut 16 etwa in der Mitte des Innenraums 12 befindet.

Der Innenraum 12 ist an seiner Unterseite von einer Scheibe 17 mit einer mittigen Bohrung 18 abgeschlossen, auf der sich mittig im Innenraum 12 ein Zylinder 20 befindet; die ser dient als seismische Masse. Er hat eine dünne, durch gehende Längsbohrung 21, die mit der Bohrung 18 der Scheibe 17 achsgleich ist. Ferner weist der Zylinder 20 an seiner der Scheibe 17 zugewandten Stirnseite eine zylindrische Aufnehmung 22 auf. Abhängig von der Größe oder Lage der Ausnehmung 22 wird die Lage des Schwerpunktes des Zylin ders 20 verändert. Dadurch ist es möglich, kleinere Be schleunigungen als 0,4 g zu bestimmen.

Diametral gegenüber der Bohrung 18 der Scheibe 17 ist im Gehäuse eine Bohrung 25 ausgebildet, in deren Bereich sich ein optischer Empfänger 26 befindet. Außerhalb des Gehäuses 10 ist an der Scheibe 17 anliegend und im Bereich der Bohrung 18 eine Strahlungsquelle 27 angeordnet, die mit dem Empfänger 26 über die Längsbohrung 21 im Zylinder 20 in Wirkverbindung steht. Die Strahlungsquelle 27 und der Empfänger 26 weisen einen nicht dargestellten Halblei ter-Kristall, z.B. aus Gallium-Arsenid, auf.

Befindet sich der Zylinder 20 in Ruhelage, so trifft die Strahlung der Strahlungsquelle 27 durch die Längsboh rung 21 des ZyIinders 20 und die Bohrung 25 auf den Emp fänger 26 auf. Die Strahlung des Halbleiterkristalls der Strahlungsquelle 27 wird dabei genau auf dem Halbleiter kristall des Empfängers 26 abgebildet. Der im Empfänger 26 somit erzeugte Fotostrom wird einer nicht dargestellten elektronischen Auswerteschaltung zugeführt.

Wird der Zylinder 20 durch eine Beschleunigung aus sei ner Ruhelage bewegt (gekippt), so trifft die Strahlung von der Strahlungsquelle 27 nicht mehr vollständig auf den Empfänger 26 auf. Kippt der Zylinder 20 weiter, so trifft keine Strahlung mehr auf den Empfänger 26 auf. Es wird kein Fotostrom mehr erzeugt. Die nachgeschaltete Auswerteelektronik löst nun die Sicherheitsvorrichtungen aus. Der Kippweg des Zylinders 20 ist dabei durch die Geometrie des ihn umgebenden Gehäuses 10 begrenzt. Der Zeitpunkt, ab dem der Zylinder 20 kippt, ist auf die ge wünschte Beschleunigungsschwelle abgestimmt. Er ist ab hängig von der Geometrie des Zylinders und insbesondere der Lage seines Schwerpunktes.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 durch die konstruktive Ausbildung der seismischen Masse, also vom Zylinder 20. Die Be schleunigungsschwelle, bei der diese Sicherheitseinrich tungen ausgelöst werden, soll möglichst bei hohen Be schleunigungswerten festgelegt werden, z.B. bei 2 g. Da zu muß der Schwerpunkt der seismischen Masse möglichst tief, d.h. möglichst nahe bei der Scheibe 17, liegen. Die seismische Masse ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ein Körper 30, der im Querschnitt T-förmiges Pro fil hat und mit seinem Querteil 31 auf der Scheibe 17 aufliegt. Je dünner das Querteil 31 ist, desto tiefer liegt der Schwerpunkt des Körpers 30. Die Wirkungsweise des Beschleunigungsaufnehmers 11 bleibt unverändert und entspricht somit dem des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Ferner können das Gehäuse 10 und die verwendete elek tronische Auswerteschaltung völlig gleich bleiben. Alleine durch Verändern der Form der seismischen Masse sind unter schiedliche Beschleunigungsschwellen möglich.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die seismische Masse als Scheibe 35 ausgebildet, die in der Ringnut 16 des Einsetzteils 15 angeordnet ist und auf dem von der Ringnut gebildeten Absatz aufliegt. Die Scheibe 35 hat eine geneigte Mantelfläche. Ferner weist die Scheibe 35 eine mittige, durchgehende Bohrung 36 auf, in der ein Rohr 37 angeordnet ist, das etwa die Länge des Innenraums 12 hat. Beide über die Stirnflächen der Scheibe 35 hinaus ragenden Abschnitte 38, 39 des Rohrs 37 haben dieselbe Länge, so daß bei Kippen der Scheibe 35 durch das Rohr 37 keine zusätzliche Hebelwirkung entsteht. Die Scheibe 35 befindet sich etwa in der Mitte zwischen der Strahlungs quelle 27 und dem Empfänger 26. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erlaubt die Beschleunigungsschwelle bis ca. 4 g anzuheben, die insbesondere für die Auslösung von Fahrgastschutzeinrichtungen, z.B. Warnblinkanlage, beim Aufprall benötigt wird. Da die seismische Masse nicht mehr auf der Scheibe 17 aufliegt, muß der Beschleunigungs sensor 11 stärker gekippt werden, um die seismische Masse aus ihrer Ruhelage zu bewegen. Dadurch ist es möglich, die Beschleunigungsschwelle auf 4 g anzuheben, wobei aber wieder das gleiche Gehäuse und die gleiche elektronische Auswerteschaltung verwendet werden kann.

Claims

1. Beschleunigungsaufnehmer (11), insbesondere zum selbst tätigen Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen in Kraft fahrzeugen bei einem Unfall, mit einem Gehäuse (10), in dessen Gehäuseausnehmung (12) ein als seismische Masse dienender Körper (20) angeordnet ist, der sich bei Über schreiten einer vorgegebenen Beschleunigungsamplitude verlagert, worauf mit Hilfe eines optischen Verfahrens ein Steuersignal ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (20) eine Form hat, die eine einer belie bigen Beschleunigungsamplitude angepaßten Lage seines Schwerpunktes ermöglicht.

2. Beschleunigungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Körper (20) im Querschnitt ein T-Profil hat und mit seinem Querteil (31) einer Strah lungsquelle (27) zugewandt ist und eine durchgehende Längsbohrung (21) aufweist.

3. Beschleunigungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Körper (20) als Zylinder ausgebil det ist und auf seiner einer Strahlungsquelle (27) zuge wandten Stirnseite eine Ausnehmung (22) aufweist.

4. Beschleunigungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Körper (20) als Zylinder ausgebil det ist und auf seiner einer Strahlungsquelle (22) abge wandten Stirnseite eine Ausnehmung (22) aufweist.

5. Beschleunigungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Körper aus einer Scheibe (35) und einem in ihrer mittigen Bohrung (36) befestigten Rohr (37) angeordnet ist.

6. Beschleunigungsaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rohr (37) auf beiden Seiten gleich weit über die Scheibe (35) vorsteht.

7. Beschleunigungsaufnehmer nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Scheibe (35) etwa in der Mitte zwischen einer Strahlungsquelle (27) und einem optischen Empfänger (26) befindet.

8. Beschleunigungsaufnehmer nach Anspruch 5 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (37) auf beiden Sei ten verschieden weit über die Scheibe (35) vorsteht.