DE3803914A1 - Aufprallsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufprallsensor, der insbesondere für Sicherheitseinrichtungen in Kraftfahrzeugen verwendbar ist.

Ein Beschleunigungssensor ist z.B. in der DE 21 58 800 B2 beschrieben. Bei Auftreten einer Beschleunigungskraft wird eine Kugel, die in Ruhe­ stellung von einem Permantentmagneten angezogen ist, durch Überwindung der Anziehungskraft von diesem wegbewegt und löst einen Schaltvorgang aus. Nachteilig ist hierbei, daß der Schalter ein Mikroschalter mit einem durch Federkraft belasteten Betätigungsstößel ist.

Um die Nachteile der Verwendung von Federn in solchen Systemen zu überwinden, wurde auch bereits vorgeschlagen (DE 33 38 287 C1) bei einem Beschleunigungssensor ein Dauermagnetsystem zu verwenden, das aus zwei Dauermagneten besteht, die mit gleichnamigen Polen einander zugewandt und in Richtung ihrer Längsachsen verschiebbar angeordnet sind. Die Dauermagneten sind Ringmagnete, innerhalb derselben ein Reed-Schalter angeordnet ist. Man kann bei einer solchen Anordnung u.U. auf Federn verzichten. Die Schaltbedingungen für den Reed-Schalter sind jedoch in der Praxis äußerst schwierig; insbesondere ist ein Prellen der Kontakte häufig.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Aufprallsensor für Sicherheitsein­ richtungen zu schaffen, der auch unter schwierigen Anwendungs- und Schaltbedingungen nach konstruktiv vorgegebener Charakteristik exakt arbeitet und dies über eine lange Lebensdauer hinweg.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Aufprallsensor gemäß Anspruch 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen, der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen, ohne hierauf be­ schränkt zu sein. Zur Erfindung gehören ausdrücklich auch alle Kombi­ nationen der beanspruchten, beschriebenen und dargestellten Merkmale miteinander.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schema­ tisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a den magnetischen Kreis und seine Teile;

Fig. 1b einen Längsschnitt durch das Gehäuse des Sensors;

Fig. 1c eine Draufsicht auf den Freiraum für die Kugel im Gehäuse.

Fig. 1d eine Abwandlung zu Fig. 1b mit Einbeziehung der Schwerkraft zur Kugelrückstellung neben der Magnetkraft und für Rundumcharakteristik.

Der Aufprallsensor besteht aus einem Permanentmagnet und zwei parallel­ geschalteten Weichmagnetkreisen unterschiedlichen magnetischen Wider­ standes. Der Kreis mit dem niedrigeren magnetischen Widerstand ist mit einer der Trägheitskraft ausgesetzten Kugel geschlossen. Bei Einwirkung einer Beschleunigung oder Verzögerung über eine bestimmte Zeit bewegt sich die Kugel aus ihrer Ausgangsposition. Der magnetische Widerstand steigt stark an. Dadurch steigt die magnetische Spannung an und das im Kreis höheren magnetischen Widerstands befindliche Reedrelais als magnetisch betätigbarer Ein- bzw. Umschalter, schaltet dadurch um oder ein. Hört die Einwirkung der äußeren Kraft auf, so wird die Kugel vom Magnetfeld wieder in die Ausgangsposition zurückgezogen. Das Reed-Relais geht wieder in die ursprüngliche Schaltposition.

Die Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden insbesondere anhand der Fig. 1b und 1c deutlich. Durch die Gestaltung des Kugelfreiraumes sowohl in der x-y-Ebene als auch in der Z-Dimension kann die Ansprech­ charakteristik gestaltet werden, wie z.B. kreisausschnittförmig (x-y- Ebene-Gestaltung) oder auch ellipsenausschnittförmig (auch in z-Rich­ tung-Gestaltung möglich bzw. erforderlich). Die Ansprechschwelle, die Ansprechempfindlichkeit und die Einschaltdauer sind durch die konstruk­ tive Ausgestaltung den gewünschten Werten weitgehend anzupassen. Durch die elektrische Kontaktgabe mit Hilfe eines Reed-Relais ist hohe Zuver­ lässigkeit, z.B. in der Auslöseschaltung eines Airbag-Systems, eines Gurtstrammers oder ähnlichen bekannten Sicherheitssystemen, gewährleis­ tet.

Der Sensor weist in seinem Gehäuse 3, 4 eine ferromagnetische Masse 2, z. B. in Kugelform in seinem Innenraum oder Freiraum 10 auf. Das Gehäuse weist ein oberes ferromagnetisch leitendes Blechteil 3 und ein unteres ferrromagnetisch leitendes Blechteil 4 auf.

Der Reedschalter ist im elektrisch und magnetisch nichtleitenden Gehäu­ seteil 6 angeordnet.

Die Kennlinie insbesondere der magnetischen Kräfteeinwirkung auf die Kugel 2 ist durch Formgestaltung des Freiraums im Gehäuse weitgehend frei gestaltbar. Die Form der Gehäusewandung, die den Freiraum 10 umschließt, bestimmt auch die Bewegungsbahngrenzen der Kugel 2 von der Ruhestellung 2′ auf dem dem Magneten 1 zugekehrten Ruhesitz 7′ in die dem Reed-Schalter 5 und seiner Kontaktzunge zugekehrte Schaltstellung 2′′ (siehe Fig. 1c).

Im Prinzipschaltbild des Magnetsystems nach Fig. 1a ist mit 8 symbolisch dargestellt der magnetische Leitwert des Magnetkreises 1-3-2-4 und mit 9 der magnetische Leitwert des Magnetkreises 1-3-3′-5-4′-4.

Dabei sind die Magnetjochbleche 3′ und 4′ in Fig. 1b genau hinterein­ ander angeordnet, d.h. in dieser Ansicht verdeckt das Jochblech 4′ das Jochblech 3′. Beide zusammen halten in einem Ausschnitt den Reed-Schal­ ter 5, insbesondere dessen Glasmantelrohr 11, das sich an den Enden mit den Anschlüssen 12 verjüngt.

Fig. 1d stellt eine Abwandlung dar, bei der der Magnet 1 wie in Fig. 1b dem Ruhesitz (Kegel) der Kugel 2 benachbart ist und diese normalerweise hält. Jedoch ist in Fig. 1d der Magnet im Abstand zwischen Ruhesitz für die Kugel 2 und Reed-Schalter 5 angeordnet. Neben der Magnetrückholkraft wirkt hier zusätzlich die Schwerkraft (bei entsprechender Lage zum Gravitationsfeld) als Rückstellkraft für die Kugel in die Ausgangsposi­ tion. Fernerhin zeigt Fig. 1d die Ausführungsform für eine Rundumcharak­ teristik.

Claims (5)

1. Aufprallsensor, insbesondere für Sicherheitseinrichtungen in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei von einem Magneten (1), z.B. Permanentmagneten, gespeisten magnetisch parallelge­ schalteten variablen Magnetkreisen (3, 2, 4 und 3, 2′, 5, 4′, 4) besteht und einer der Magnetkreise durch eine einwirkende Beschleunigung derart beeinflußt wird, daß ein im anderen Magnetkreis magnetisch in Serie geschalteter magnetisch betätigbarer Kontakt, z.B. ein Reed-Relais, betätigt wird.

2. Aufprallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beschleunigungsabhängige Magnetkreis eine magnetisch in Serie geschal­ tete ferromagnetische Masse, z.B. eine Kugel oder eine, an eine Feder mit Vorspannung in Richtung Ruhelage befestigte Masse geeigneter Form enthält, welcher konstruktiv ein Bewegungsfreiraum vorgegeben ist, innerhalb dessen sich die Masse bei Einwirkung von Beschleunigung und Rückholkraft des Magnetkreisfeldes und ggf. der Befestigungsfeder bewegen kann und daß durch die Gestaltung von Masse (2), Freiraum (3, 4, 5), Magnetkreis (1, 3, 3′, 5, 4′, 4) und ggf. Feder eine gewünschte Ansprechcharakteristik erhalten wird.

3. Aufprallsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse im beschleunigungsabhängigen Magnetkreis in Ruheposition - dem Wirken - nach einen Kurzschluß im Magnetkreis (1, 3, 2, 4) darstellt und dadurch am Magnetkreis (3, 3′, 5, 4′, 4) - dem Wirken nach - keine magnetische Spannung anliegt.

4. Aufprallsensor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus jeder möglichen Lage durch die wirkende Magnetkraft des beschleunigungsabhängigen Magnetkreises und ggf. der zusätzlich wirkenden Federkraft ohne oder nach Abklingen einer äußeren Beschleuni­ gungseinwirkung unter ein vorgegebenes Maß in die Ruheposition zurück­ geführt wird.

5. Aufprallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Betätigen des Kontaktes (5) den magnetischen Wider­ stand des Kreises (3, 3′, 5, 4′, 4) reduziert und dadurch ein Hysterese­ effekt auftritt.