DE4002845C1 - Electromechanical deceleration sensor operated magnetically - has permanent magnet system mounted on leaf spring esp. for safety retention appts. in motor vehicle - Google Patents
Electromechanical deceleration sensor operated magnetically - has permanent magnet system mounted on leaf spring esp. for safety retention appts. in motor vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Verzögerungssensor, der insbesonde re für Sicherheitseinrichtungen in Kraftfahrzeugen (z. B. Gurtstram mer, Airbag) verwendet werden kann. An derartige Sensoren werden sehr hohe Anforderungen gestellt, da sowohl das Nicht-Auslösen der Sicherheitseinrichtung trotz Vorliegen aller dafür notwendigen Krite rien als auch die Fehlauslösung bei nicht vorhandenen Bedingungen fatale Folgen für die Fahrzeuginsassen haben.The invention relates to a deceleration sensor, in particular right for safety devices in motor vehicles (e.g. seat belt mer, airbag) can be used. Such sensors very high demands, since both the non-triggering of the Safety device despite having all the necessary criteria and false triggering in the absence of conditions have fatal consequences for vehicle occupants.
In der Regel erfolgt deshalb aus Sicherheitsgründen die Erken nung eines Unfallvorgangs mittels zweier unabhängig voneinander durchgeführter Analysen, basierend auf einer elektronischen und ei ner elektromechanischen Signalverarbeitung. Dann und nur dann, wenn beide koinzidieren, wird das Kriterium "Unfall" erkannt. Die "intelligentere" Elektronik bestimmt den genauen Auslösezeitpunkt für die Sicherheitseinrichtung. Dem elektromechanischen Sensor kom men im wesentlichen die beiden Aufgaben zu, mit einer maximal zu lässigen Verzögerung zu schalten und den Schaltzustand ohne Prellen für eine Mindestzeit aufrechtzuerhalten. Analysen des Unfallgesche hens haben gezeigt, daß bei einem Crash hohe Spitzenverzögerungen in allen 3 Fahrzeugachsen auftreten, und zwar fahrzeug- und crash- spezifisch. Es ist deshalb insbesondere bei Airbag-Auslösegeräten wünschenswert, zumindest Längs- und Querkomponenten der Verzö gerung möglichst exakt und einzeln zu erfassen, um sie getrennt aus werten zu können.As a rule, this is done for security reasons of an accident by means of two independently of one another carried out analyzes, based on an electronic and ei ner electromechanical signal processing. Then and only then if both coincide, the criterion "accident" is recognized. The "Smarter" electronics determine the exact triggering time for the safety device. The electromechanical sensor com essentially increase the two tasks, with a maximum increase casual delay to switch and the switching state without bouncing to maintain for a minimum time. Analyzes of the accident story hens have shown that there are high peak decelerations in a crash occur in all 3 vehicle axes, namely vehicle and crash specific. It is therefore particularly useful in airbag deployment devices desirable, at least longitudinal and transverse components of the delay recording as precisely and individually as possible so that they can be separated to be able to evaluate.
Die in bisherigen Erfindungen beschriebenen Verzögerungssenso ren sind entweder so konzipiert, daß sie gleichzeitig in mindestens 2 Achsen ansprechen oder sie weisen, wenn sie nur für eine Verzöge rungskomponente ausgelegt sind, ungewollte Abhängigkeiten auch in den beiden anderen Achsen auf. Die vorliegende Erfindung vermei det diese Nachteile.The delay sensors described in previous inventions ren are either designed in such a way that they can be used in at least two Address axes or point them if they are only for a delay components, as well as unwanted dependencies in the other two axes. Avoid the present invention det these disadvantages.
In der Patentschrift DE 36 19 474 C2 wird ein Schalter be schrieben, der im Prinzip eine in allen Richtungen einer Ebene senk recht zur Längsachse des Reed-Kontaktes parallel zur x-y-Ebene glei che Ansprechschwelle aufweist, so daß ein aus beliebiger Richtung parallel zu dieser Ebene auf ihn wirkender Stoß einen Schaltvorgang auslöst. Das kann zwar für den Gurtstrammer von Vorteil sein, ist aber für Airbag-Ansteuerungen nicht erwünscht. Das Konstruktionsprinzip bedingt außerdem, daß Beschleunigungen in der Hochachse (d. h. der Längsachse des Reed-Schalters) die Ansprechschwelle verändern, was als Nachteil anzusehen ist.In the patent DE 36 19 474 C2 a switch is be wrote that in principle lower one in all directions of a plane right to the longitudinal axis of the reed contact parallel to the x-y plane che response threshold, so that from any direction parallel to this level impact on him a switching process triggers. This can be an advantage for the belt tensioner, but it is not desired for airbag controls. The construction principle also causes accelerations in the vertical axis (i.e. the Longitudinal axis of the reed switch) change the response threshold, what is to be regarded as a disadvantage.
In der Offenlegungsschrift DE 26 44 606 A1 und in der Patent schrift DE 33 38 287 C1 besteht das Dauermagnetsystem aus einem bzw. zwei Ringmagneten, die gleichzeitig die träge Masse darstellen. Die Magneten befinden sich mit ihrer Mittelöffnung auf einem Trag rohr, das sie axial führt und das den Reedschalter enthält. Durch axia les Beschleunigen und dadurch bedingtes Verschieben der trägen Mas se auf dem Rohr wird der Kontakt geschaltet. Beim Verschieben der Masse tritt Reibung zwischen Tragrohr und Ringmagnet auf, die umso stärker wirkt, je größer die Quer- bzw. Hochbeschleunigung ist. Sie be einflußt die Ansprechzeit des Sensors in einer nicht zu vernachlässigen den Größe (bis zu 100%).In the published patent application DE 26 44 606 A1 and in the patent Document DE 33 38 287 C1, the permanent magnet system consists of one or two ring magnets, which simultaneously represent the inert mass. The magnets are located on a support with their central opening tube that guides them axially and that contains the reed switch. By axia accelerate and thereby shift the sluggish mas The contact is switched on the tube. When moving the Mass occurs friction between the support tube and ring magnet, the all the more acts stronger, the greater the lateral or high acceleration. You be influences the response time of the sensor in a not negligible the size (up to 100%).
Der in der Patentschrift DE 32 16 321 C1 beschriebene Schalter ar beitet mit einem beweglichen Stabmagneten, der in einem Kanal ge führt wird, so daß auch hier erhöhte Reibung und damit eine ungün stige Veränderung der Ansprechzeit auftritt.The switch ar described in the patent specification DE 32 16 321 C1 works with a movable bar magnet that ge in a channel leads, so that here too increased friction and thus an unun constant change in the response time occurs.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vor bekannten Verzögerungssysteme so zu verbessern, daß die Schaltzei ten ausschließlich von einer Beschleunigungskomponente bestimmt werden und damit eindeutig reproduzierbar sind.The present invention is based on the object known delay systems to improve so that the Schaltzei determined exclusively by an acceleration component and are therefore clearly reproducible.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der (die) zur Betätigung der Reed-Kontakte erforderliche(n) Dauermagnet(e) quer zu der Richtung, in der das Ansprechen erfolgen soll, reibungsfrei ge führt wird (werden).To solve this problem, it is proposed that the (the) Actuation of the reed contacts required permanent magnet (s) across to the direction in which the response should take place will lead.
Die erfindungsgemäße reibungsfreie Führung sieht hierfür bei spielsweise eine Blattfeder vor, die einen Magneten trägt und ihn in einer Ruhestellung hält. Die Ruheposition kann zusätzlich durch eine Vorspannung der Feder oder durch magnetische Haltekräfte stabili siert werden.The smooth guidance according to the invention provides for this for example, a leaf spring that carries a magnet and it in holds a rest position. The rest position can also be determined by a Preload of the spring or stabilized by magnetic holding forces be settled.
Wirkt auf den Magneten eine Beschleunigung aus beliebiger Rich tung, so wird praktisch nur die Komponente wirksam, die in der Rich tung der minimalen Biegesteifigkeit bzw. der minimalen Federsteife der Blattfeder liegt. Der Magnet bewegt sich dabei auf dem Teil eines Kreisbogens, den man näherungsweise als Geradenstück (in Beschleu nigungsrichtung) auffassen kann. Kommt er dabei in den Wirkungsbe reich des Reed-Kontaktes, so wird ein Schaltvorgang ausgelöst. Mittels einer Sperrklinke kann der Magnet zusätzlich in seiner Arbeitsstellung arretiert werden.An acceleration from any direction acts on the magnet tion, only the component that is effective in the Rich minimum bending stiffness or minimum spring stiffness the leaf spring lies. The magnet moves on the part of one Circular arc, which can be approximated as a straight line (in direction). He comes into the action range of the reed contact, a switching process is triggered. Means The magnet can also be locked in its working position be locked.
Eine weitere erfindungsgemäße Lösung sieht die Führung der be wegten Masse mittels Kugel- oder Rollenlager vor. Hierfür sind z. B. folgende Varianten denkar:Another solution according to the invention is the management of be moved mass by means of ball or roller bearings. For this, z. B. the following variants of denkar:
- - Der stabförmige Magnet liegt ebenso wie der Reed-Schalter mit seiner Längsachse parallel zur x-Achse und wird durch Kugel- oder Rollenlager reibungsarm in x-Richtung zwangsgeführt. Als Gegen kraft dient beispielsweise eine Schraubenfeder.- Like the reed switch, the rod-shaped magnet is included its longitudinal axis parallel to the x-axis and is represented by spherical or Roller bearings with low friction in the x direction. As a counter For example, a coil spring serves as a force.
- - Der Magnet (1) umfaßt den Reed-Schalter ringförmig wie in den Ausführungen nach den Ansprüchen 8 bis 11 und wird auf dem Tragrohr 11 mittels Kugel- oder Rollenlager geführt. Die Zentrier spinne entfällt bei dieser Ausführungsform. Die Rückstellkräfte werden z. B. mittels Feder oder Gegenmagnet erzeugt.- The magnet ( 1 ) comprises the reed switch ring-shaped as in the embodiments according to claims 8 to 11 and is guided on the support tube 11 by means of ball or roller bearings. The centering spider is omitted in this embodiment. The restoring forces are e.g. B. generated by spring or counter magnet.
- - Der Magnet befindet sich auf einem Hebel ähnlich der Ausfüh rung nach Anspruch 1. Der Hebel ist aber nicht fest eingespannt, sondern drehbar gelagert. Die Rückstellkraft wird z. B. mittels ei ner Schraubenfeder erzeugt. Selbstverständlich sind andere Ausführungsformen im Rahmen dieser Erfindung möglich.- The magnet is located on a lever similar to the version tion according to claim 1. The lever is not firmly clamped, but rotatably mounted. The restoring force is e.g. B. by means of egg generated coil spring. Of course, other embodiments are within the scope this invention possible.
Die Erfindung wird anhand von 5 Figuren von speziellen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sensors beschrieben, die folgendes darstellen:The invention is based on of 5 figures of special embodiments described of the sensor according to the invention, which represent the following:
Fig. 1 einen Sensor mit Blattfeder und in y-Richtung orientiertem Reed-Kontakt sowie Magnetmasse in Ruhestellung, Fig. 1 a sensor with a leaf spring and in the y-direction oriented reed contact and magnetic mass in the rest position,
Fig. 2 einen Sensor mit Blattfeder wie in Fig. 1 und zusätzlicher Sperrfeder, gezeichnet in Arbeitsstellung, Fig. 2 shows a sensor with a leaf spring as shown in Fig. 1 and additional locking spring, drawn in working position,
Fig. 3 einen Sensor ähnlich dem in Fig. 1 mit kugel- oder rollengela gertem Hebel und Schraubenfeder zur Gegenkrafterzeugung, Fig. 3 is a sensor similar to the one in Fig. 1 with spherical or rollengela gertem lever and coil spring for counter-force generation,
Fig. 4 einen Sensor mit ringförmiger, kugel- oder rollengelagerter Magnetmasse, Fig. 4 shows a sensor with an annular, spherical or roller-bearing magnetic mass,
Fig. 5 einen Sensor mit stabförmiger kugel- oder rollengelagerter Magnetmasse, die achsenparallel zum Reed-Kontakt in x-Richtung ver schieblich ist. Fig. 5 shows a sensor with rod-shaped ball or roller-bearing magnetic mass, which is parallel to the reed contact in the x direction ver sliding.
Gemäß den Fig. 1 und 2 besitzt der erfindungsgemäße Sensor einen Permanentmagneten (1), der von einer Blattfeder (2) in Ruhela ge in einem gewissen Abstand vom Reed-Kontakt (3) gehalten wird. Der Abstand ist so gewählt, daß der Reed-Kontakt offen ist. Der Ma gnet liegt am Ruheanschlag (4) - wahlweise auch mit Vorspannung - an. Ruheanschlag, Arbeitsanschlag (6) und Feder (2) sind im Chassis (10) verankert. Der Ruheanschlag kann aus einem weichmagnetischen Material bestehen, um eine zusätzliche Haftkraft hervorzurufen, de ren Größe mittels nichtmagnetischer Zwischenlage zwischen (2) und (4) eingestellt werden kann.Referring to FIGS. 1 and 2, the inventive sensor having a permanent magnet (1) which is worn by a leaf spring (2) in Ruhela at a certain distance from the reed-contact (3) is held. The distance is chosen so that the reed contact is open. The magnet is at the resting stop ( 4 ) - optionally also with preload. The rest stop, work stop ( 6 ) and spring ( 2 ) are anchored in the chassis ( 10 ). The rest stop can be made of a soft magnetic material to create an additional adhesive force, the size of which can be adjusted between ( 2 ) and ( 4 ) by means of a non-magnetic intermediate layer.
Die erfindungsgemäße Konstruktion bewirkt, daß lediglich Be schleunigungen in x-Richtung eine Bewegung der trägen Masse nach positiven x-Werten hin ermöglichen, wenn sie eine Mindestschwelle überschreiten. Der Magnet nähert sich dabei dem Reed-Kontakt und betätigt ihn, kurz bevor er den Arbeitsanschlag (6) erreicht.The construction according to the invention has the effect that only accelerations in the x direction enable the inertial mass to move towards positive x values if they exceed a minimum threshold. The magnet approaches the reed contact and actuates it shortly before it reaches the work stop ( 6 ).
Die Schließzeit hängt ab vom dynamischen Verhalten der Feder- Masse-Anordnung und vom zeitlichen Beschleunigungsverlauf. In der Anordnung nach Fig. 1 kehrt die träge Masse (1) nach Abklingen der Verzögerung wieder in die Ruhelage zurück. Ist ein permanentes Schalten nach Abklingen der Verzögerung erwünscht, so läßt sich das erfindungsgemäß entsprechend Fig. 2 erzielen, indem eine Sperrfe der (5) hinter einer kleinen Nase auf der Blattfeder (2) einrastet und die Blattfeder arretiert, so daß die träge Masse (1) am Arbeitsanschlag fixiert wird.The closing time depends on the dynamic behavior of the spring-mass arrangement and on the acceleration curve over time. In the arrangement according to FIG. 1, the inert mass ( 1 ) returns to the rest position after the delay has subsided. If permanent switching is desired after the delay has subsided, this can be achieved according to the invention in accordance with FIG. 2 by a Sperrfe ( 5 ) engaging behind a small nose on the leaf spring ( 2 ) and locking the leaf spring so that the inert mass ( 1 ) is fixed to the work stop.
Anhand der Fig. 3 wird eine erfindungsgemäße Variante erläu tert, bei der die träge Magnetmasse (1), der Reed-Kontakt (3), Ruhe- und Arbeitsanschlag (4) und (6) analog zur Konstruktion nach Fig. 1 im Chassis (10) verankert sind. Der blattförmige Träger (14) des Ma gneten ist jedoch nicht federnd, sondern drehbar in (10) gelagert. Die Lagerung (12) kann dabei vorzugsweise aus mindestens einem Nadel lager oder aus einer entsprechenden Kugellagerkombination beste hen. Die Rückstellkraft für die träge Masse wird mittels einer Schrau benfeder (13) erzeugt, die im gezeichneten Fall auf Zug beansprucht wird, in einer anderen erfindungsgemäßen Variante aber auch als Druckfeder ausgebildet sein kann. Sie muß dann lediglich auf der rech ten Seite des Hebels (14) angeordnet sein. Selbstverständlich ist auch eine Kombination aus Zug- und Druckfeder möglich. A variant of the invention is tert erläu reference to FIG. 3, in which the inert magnetic mass (1), the reed contact (3), resting and working stop (4) and (6) analogously to the construction of Fig. 1 in the chassis ( 10 ) are anchored. The sheet-shaped support ( 14 ) of the magnet is not resilient, but rotatably mounted in ( 10 ). The storage ( 12 ) can preferably hen from at least one needle bearing or from a corresponding ball bearing combination. The restoring force for the inertial mass is generated by means of a screw benfeder ( 13 ), which is claimed in the drawn case, but in another variant according to the invention can also be designed as a compression spring. It then only has to be arranged on the right side of the lever ( 14 ). A combination of tension and compression springs is of course also possible.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Konstruktion nach Fig. 3 kann z. B. darin bestehen, daß der Magnet mittels Sperrfe der im Arbeitsanschlag arretiert wird analog zur Anordnung nach Fig. 2.A further embodiment of the construction according to the invention according to FIG . B. consist in that the magnet is locked by means of Sperrfe in the work stop analogous to the arrangement of FIG. 2nd
Fig. 4 zeigt eine Form der Erfindung, in der die ringförmige Ma gnetmasse (1) koaxial zum Reed-Schalter (3), der im Tragrohr (11) liegt, geführt wird. Die Führung erfolgt mittels mehrerer linear arbei tender Kugel- oder Rollenlager (15). Der Weg der Magnetmasse ist durch den Ruheanschlag (4) und den Arbeitsanschlag (6) begrenzt, die wahlweise aus weichmagnetischem Material bestehen können, um be stimmte Hafteigenschaften für das dynamische Verhalten des Ringma gneten zu erreichen. Die Rückstellkraft für die Magnetmasse wird im gezeigten Beispiel mittels der Schraubenfeder (8) erzeugt, kann aber auch von einem feststehenden Permanentmagneten stammen, der dann gleichzeitig den Arbeitsanschlag (6) darstellt. Fig. 4 shows a form of the invention in which the annular magnetic mass ( 1 ) coaxially to the reed switch ( 3 ), which lies in the support tube ( 11 ), is performed. The guidance takes place by means of several linearly working ball or roller bearings ( 15 ). The path of the magnetic mass is limited by the rest stop ( 4 ) and the work stop ( 6 ), which can optionally consist of soft magnetic material in order to achieve certain adhesive properties for the dynamic behavior of the ring magnet. The restoring force for the magnetic mass is generated in the example shown by means of the helical spring ( 8 ), but can also come from a fixed permanent magnet, which then also represents the work stop ( 6 ).
Eine weitere erfindungsgemäße Variante der kugel- oder rollen gelagerten Führung ist in Fig. 5 dargestellt. Hier bewegt sich die stabförmige Magnetmasse (1) mit ihrer Längsachse parallel zur Längs achse des Reed-Schalters (3). Beide Achsen sind in Verzögerungsrich tung (x-Richtung) orientiert. Die Gegenkraft wird wie im Falle des Bei spiels nach Fig. 4 durch eine Schraubenfeder (8) erzeugt. Selbstver ständlich kann sie - abweichend von der hier gekennzeichneten Form - wiederum von einem Festmagneten stammen, der sinngemäß zu der Anordnung nach Fig. 4 den Arbeitsanschlag (6) bildet. Um eine besse re Einkopplung des Magnetflusses in den Reed-Schalter zu erreichen, läßt sich der Permanentmagnet (1) auch in Form eines nach unten of fenen U ausbilden, so daß die Schenkel des U näher an den Reed- Schalter kommen. Dies ist in der Teil-Seitenansicht von Fig. 5 gezeigt.Another variant of the ball or roller-mounted guide according to the invention is shown in FIG. 5. Here the rod-shaped magnetic mass ( 1 ) moves with its longitudinal axis parallel to the longitudinal axis of the reed switch ( 3 ). Both axes are oriented in the deceleration direction (x direction). The counterforce is generated as in the case of the game according to FIG. 4 by a coil spring ( 8 ). Of course, it can - in derogation from the shape marked here - in turn come from a fixed magnet, which analogously to the arrangement of FIG. 4 forms the work stop ( 6 ). In order to achieve a better coupling of the magnetic flux into the reed switch, the permanent magnet ( 1 ) can also be designed in the form of a downwardly open U, so that the legs of the U come closer to the reed switch. This is shown in the partial side view of FIG. 5.
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