Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Aufnehmer nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 35 40 948 ist bereits ein Beschleuni
gungsaufnehmer bekannt, bei dem als seismische Masse eine Kugel im
Mittelpunkt einer Pfanne mit ansteigenden Flanken angeordnet ist. Im
Boden dieser Pfanne befindet sich ein optischer Reflexsensor. Bei
Überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigungsschwelle oder bei
Neigung des Kraftfahrzeugs um einen vorgegebenen Winkel wird die Ku
gel aus ihrer Ruhelage ausgelenkt. Dadurch werden die Reflexionsver
hältnisse so stark verändert, daß am Ausgang des Reflexsensors ein
elektrisches Signal abgegriffen werden kann. Dieser Sensor hat aber
den Nachteil, daß die Kugel überschwingt und dadurch Mehrfachschal
tungen durch den Reflexsensor entstehen können. Ferner kann bereits
durch während der Fahrt auftretende Rüttelbewegungen die Kugel aus
ihrer Ruhestellung ausgelenkt werden.The invention relates to a sensor according to the genus
Main claim. From DE-OS 35 40 948 is an accelerator
gungsaufnehmer known in which a ball in the seismic mass
The center of a pan is arranged with rising flanks. in the
At the bottom of this pan there is an optical reflex sensor. At
Exceeding a predetermined acceleration threshold or at
The inclination of the motor vehicle by a predetermined angle is the Ku
gel deflected from its rest position. As a result, the Reflexionsver
Ratios changed so much that a at the output of the reflex sensor
electrical signal can be tapped. But this sensor has
the disadvantage that the ball overshoots and thus multiple scarf
can be caused by the reflex sensor. Furthermore, already
due to vibrations occurring while driving the ball
be deflected from their rest position.
Ferner ist aus der DE-AS 27 48 173 ein Beschleunigungssensor be
kannt, bei dem die seismische Masse mit Hilfe einer Tellerfeder fi
xiert wird und in Ruhestellung in die Pfanne gedrückt wird. Dadurch
ergeben sich aber Montage- und Justageprobleme. Beim Einsetzen
der Tellerfeder ist genau darauf zu achten, daß die Vorspannung ei
nen bestimmten Wert einhält, der auch bei allen Sensoren einer Serie
gleichbleiben muß. Durch eine unterschiedliche Vorspannung kann das
Meßsignal verfälscht werden.Furthermore, from DE-AS 27 48 173 an acceleration sensor be
knows, in which the seismic mass fi with the help of a disc spring
is fixed and pressed into the pan at rest. Thereby
however, there are assembly and adjustment problems. When inserting
the disc spring must be carefully observed that the preload ei
maintains a certain value, which also applies to all sensors in a series
must remain the same. A different preload can do that
Measurement signal can be falsified.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der erfindungsgemäße Aufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er einfach und ro
bust baut. Aufgrund der lose auf der Kugel aufliegenden Scheibe wird
die Funktionssicherheit verbessert. Die Hysterese des Sensors, das
heißt der Bereich des Auslösewinkels in dem im Meßsignal erkannt
werden muß, ob die vorgeschriebene Neigung oder Beschleunigung er
reicht ist, soll möglichst klein sein und zum Beispiel ± 2° be
tragen. Bei Einhaltung eines möglichst kleinen Bauvolumens kann eine
relativ große Kugel von zum Beispiel 12 mm verwendet werden.
Ferner ist ein relativ kleiner Rollweg von ca. 2 mm möglich, wodurch
geringe Schaltzeiten des Sensors erreicht werden. Die Montage der
Einzelteile des Sensors wird vereinfacht. Insbesondere durch die lo
se aufliegende Scheibe entfällt jeglicher Justageaufwand. Der Be
schleunigungssensor weist eine relativ hohe mechanische Robustheit
auf und ist somit für den Einsatz in Kraftfahrzeugen gut geeignet.
Mit nur einem elektronischen Bauteil kann ein digitales Schaltsignal
gewonnen werden. Ohne zusätzlichen Aufwand kann der Sensor auf seine
Funktionsfähigkeit sowohl im eingebauten als auch im nicht eingebau
ten Zustand überprüft werden.The sensor according to the invention with the characteristic features of
Main claim has the advantage that it is simple and ro
bust builds. Due to the disc lying loosely on the ball
improved functional reliability. The hysteresis of the sensor that
is called the range of the trigger angle in the detected in the measurement signal
must be whether the prescribed inclination or acceleration he
is sufficient, should be as small as possible and, for example, be ± 2 °
wear. If the construction volume is as small as possible, a
relatively large ball of, for example, 12 mm can be used.
Furthermore, a relatively small taxiway of approximately 2 mm is possible, which means
short switching times of the sensor can be achieved. The assembly of the
Individual parts of the sensor are simplified. In particular through the lo
There is no need for any adjustment effort on this disc. The Be
acceleration sensor has a relatively high mechanical robustness
and is therefore well suited for use in motor vehicles.
A digital switching signal can be generated with just one electronic component
be won. The sensor can be switched on without any additional effort
Functionality both in the installed and in the non-installed
checked condition.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Aufneh
mers möglich.
The measures listed in the subclaims provide for
partial further developments of the recording specified in the main claim
possible.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Beschleunigungsaufnehmer und
Fig. 2 eine Abwandlung.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1, there is shown in FIGS. A longitudinal section through an accelerometer and Fig. 2 shows a modification.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In der Fig. 1 ist mit 10 das Gehäuse eines Beschleunigungsaufneh
mers 11 bezeichnet, das einen etwa quaderförmigen Innenraum 12 auf
weist. Der Aufnehmer 11 kann aber auch als Neigungssensor verwen
det werden. Die Bodenfläche des Innenraums 12 ist als Pfanne 14 mit
konstant ansteigendem Flankenwinkel α ausgebildet, der in einen Ra
dius ausläuft, der seinerseits zur Geräuschminderung beim Anschlagen
der Kugel an die Gehäusewand beiträgt. Dieser Radius ist größer als
der Kugelradius. Die Größe des Flankenwinkels α und somit die Nei
gung der Flanke 15 ist auf die definierte Beschleunigungsschwelle
abzustimmen. Hierbei ist ein Flankenwinkel α von 18-24° angestrebt.
In der Mitte der Pfanne 14 ist eine Bohrung 16 ausgebildet, in der
fest ein optischer Reflexsensor 17 angeordnet ist. Ferner liegt im
Innenraum 12 im Mittelpunkt der Pfanne 14 eine Kugel 18 auf, die aus
lichtundurchlässigem reflektierendem Material besteht und als Re
flektor für den Reflexsensor 17 dient. In Ruhestellung des Beschleu
nigungsaufnehmers 11 liegt die Kugel 18 so auf der Pfanne 14 auf,
daß sich der Mittelpunkt der Kugel 18 auf der Trennlinie zwischen
dem Sender und dem Empfänger des Reflexsensors 17 befindet. Ferner
liegt auf der Kugel 18 auf der dem Reflexsensor 17 gegenüberliegen
den Seite lose ein Körper 20 auf, der zum Beispiel eine Scheibe oder
ein Quader sein kann. Der Körper 20 wird dabei nicht an der Innen
wand des Gehäuses 10 geführt, so daß keinerlei Reibungsverluste auf
treten können. Die Kugel 18 hat einen Durchmesser von etwa 12 mm
bei einer Gehäuseabmessung von 20 × 20 mm, so daß ihr Durchmesser so
groß ist, daß der Körper 20 lose auf der Kugel 18 aufliegt ohne her
abzufallen und im Innenraum 12 zu verkanten. Als zusätzliche Sicher
heitseinrichtung sind in der Fig. 2 an der Innenwand des Gehäuses 10
Nasen 23 ausgebildet. Diese Nasen 23 sind so angebracht, daß sie sich
in Ruhestellung der Kugel 18 unterhalb des Körpers 20 befinden.In Fig. 1, 10 denotes the housing of an acceleration mers 11 , which has an approximately cuboid interior 12 . The sensor 11 can also be used as an inclination sensor. The bottom surface of the interior 12 is designed as a pan 14 with a constantly increasing flank angle α, which ends in a radius, which in turn contributes to noise reduction when the ball strikes the housing wall. This radius is larger than the sphere radius. The size of the flank angle α and thus the inclination of the flank 15 is to be matched to the defined acceleration threshold. Here, a flank angle α of 18-24 ° is aimed for. In the middle of the pan 14 , a bore 16 is formed, in which an optical reflex sensor 17 is arranged. Furthermore, in the interior 12 in the center of the pan 14 is a ball 18 , which consists of opaque reflective material and serves as a reflector for the reflex sensor 17 . In the rest position of the acceleration sensor 11 , the ball 18 rests on the pan 14 so that the center of the ball 18 is on the dividing line between the transmitter and the receiver of the reflex sensor 17 . Furthermore, a body 20 , which can be, for example, a disk or a cuboid, lies loosely on the ball 18 on the side opposite the reflex sensor 17 . The body 20 is not guided on the inner wall of the housing 10 , so that no frictional losses can occur. The ball 18 has a diameter of about 12 mm with a housing dimension of 20 × 20 mm, so that its diameter is so large that the body 20 lies loosely on the ball 18 without falling off and tilting in the interior 12 . As an additional safety device 10 lugs 23 are formed in Fig. 2 on the inner wall of the housing. These lugs 23 are attached so that they are in the rest position of the ball 18 below the body 20 .
Tritt eine Beschleunigung auf, so beschreibt die Kugel 18 eine
translatorische Bewegung entlang der Flanke 15 der Pfanne 14. Dabei
wird die Kugel 18 aus dem Mittelpunkt der Pfanne 14 herausbewegt,
wobei sich gleichzeitig der Reflexionswinkel der auftreffenden opti
schen Strahlung, zum Beispiel Infrarot-Licht verändert. Durch diese
Änderung des Reflexionswinkels wird im Reflexsensor 17 eine Signal
änderung hervorgerufen, das heißt das vom Sender ausgestrahlte Licht
trifft nicht mehr in vollem Umfang auf den Empfänger auf. Diese Sig
naländerung wird von einer bestimmten, vorher definierten Schwelle
zur Auslösung der Sicherheitseinrichtungen verwendet. Da in der Ru
hestellung von der Oberfläche der Kugel 18 die gesamte Strahlung re
flektiert wird, ist der Beschleunigungssensor 11 jederzeit in seiner
Funktionsfähigkeit überprüfbar. Durch den lose aufliegenden Körper
20 wird beim Zurückrollen der Kugel 18 in die Ruhestellung ein Über
schwingen der Kugel 18 verhindert. Würde die Kugel 18 über den Mit
telpunkt der Pfanne 14 wieder hinausbewegt werden, so würde erneut
ein Meßsignal erzeugt und dadurch eine Mehrfachschaltung bewirkt.
Das Überschwingen der Kugel 18 wird durch den lose aufliegenden Kör
per 20 bedämpft. Ebenfalls wird durch die Masse des Körpers 20 eine
Auslenkung der Kugel 18 durch auftretende Rüttelbewegungen bedämpft.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, daß die Masse
des Körpers 20 etwa 2,5% der Masse der Kugel 18 beträgt. In einem
Ausführungsbeispiel haben sich dabei als Masse des Körpers (20)
0,22 g und als Masse der Kugel (18) 9 g ergeben.
If acceleration occurs, the ball 18 describes a translational movement along the flank 15 of the pan 14 . The ball 18 is moved out of the center of the pan 14 , the angle of reflection of the incident optical radiation, for example infrared light, changing at the same time. This change in the angle of reflection causes a signal change in the reflex sensor 17 , that is to say the light emitted by the transmitter no longer strikes the receiver in full. This signal change is used by a certain, previously defined threshold to trigger the safety devices. Since in the Ru position from the surface of the ball 18 all the radiation is reflected, the acceleration sensor 11 can be checked at any time in its functionality. By loosely resting body 20 over rolling the ball 18 is prevented when the ball 18 rolls back into the rest position. If the ball 18 were moved beyond the center point of the pan 14 again, a measurement signal would be generated again, thereby causing a multiple switching. The overshoot of the ball 18 is dampened by the loose body 20 by 20 . Likewise, the mass of the body 20 dampens a deflection of the ball 18 as a result of shaking movements. It has proven to be particularly advantageous that the mass of the body 20 is approximately 2.5% of the mass of the ball 18 . In one embodiment, the mass of the body ( 20 ) was 0.22 g and the mass of the ball ( 18 ) was 9 g.
Als Strahlungsquelle des Reflexsensors 17 kann zum Beispiel eine Lu
mineszenzdiode (LED = light emitting diode) oder eine Infrarotlicht
quelle verwendet werden. Mit Hilfe des vom Beschleunigungsaufnehmer
11 erzeugten Meßsignals ist es möglich, die Sicherheitseinrichtung
von Kraftfahrzeugen zu steuern. Mit dem erzeugten Signal soll zum
Beispiel eine automatische Gurtblockiereinrichtung ausgelöst werden.
Ferner ist es notwendig, daß bei Cabriofahrzeugen bei Gefahr eines
bevorstehenden Fahrzeugüberschlags der Überrollbügel rechtzeitig
ausklappt. Insbesondere hierbei wird vom Beschleunigungsaufnehmer
ein extrem schnelles Ansprechen erwartet.For example, a luminescent diode (LED = light emitting diode) or an infrared light source can be used as the radiation source of the reflex sensor 17 . With the aid of the measurement signal generated by the acceleration sensor 11 , it is possible to control the safety device of motor vehicles. An automatic belt blocking device is to be triggered, for example, with the generated signal. It is also necessary that in convertible vehicles the roll-over bar folds out in good time if there is a risk of an impending vehicle rollover. In particular, the accelerometer is expected to respond extremely quickly.