DE4031329A1 - Beschleunigungssensor zur feststellung von geschwindigkeitsaenderungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungssensor insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen zum Feststellen von plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen und zum Aktivieren eines Insassen-Rückhaltesystems, beispielsweise eines Luft­ sacks. Ein derartiger Beschleunigungssensor enthält ein Sensor- Element, das bei einer plötzlichen Verzögerung in eine vorbe­ stimmte Stellung gelangt, um einen elektrischen Kontakt zu schließen, wodurch das Rückhaltesystem aktiviert wird.

Studien haben ergeben, daß Verletzungen bei Unfällen mit Kraft­ fahrzeugen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, durch Verwendung von Insassen-Rückhaltesystemen beträchtlich ver­ ringert oder vermieden werden können. Diese Systeme enthalten häufig einen aufblasbaren Luftsack, der im Normalzustand im Instrumentenbrett oder im Lenkrad untergebracht ist. Wenn das Kraftfahrzeug einer plötzlichen Verzögerung unterworfen wird, wird der Luftsack automatisch aufgeblasen, und er entfaltet sich derart, daß er die Insassen abfängt, ihre Bewegung be­ grenzt und einen Kontakt zwischen ihnen und Fahrzeugteilen, wie der Windschutzscheibe, dem Lenkrad, der Instrumententafel und dgl. vermeidet.

Ein entscheidendes Element aller derartiger Systeme ist der Beschleunigungssensor, der das Aufblasen und Entfalten des Luftsacks auslöst. Die Bewegung des Kraftfahrzeuges muß sorgfältig und präzis überwacht werden, so daß die Luftsäcke im Bedarfsfall sehr schnell entfaltet werden, bevor die Insassen ernsthaft verletzt werden.

Ein bekannter Beschleunigungssensor (US-PS 43 29 549) weist ein rohrförmiges Gehäuse auf, das eine metallische Hülse, eine Metallkugel und einen Permanentmagneten enthält, dessen Magnetfeld bestrebt ist, die Kugel an einem ersten Ende der Hülse zu halten. Am anderen Ende der Hülse befindet sich ein Paar elektrischer Kontaktzungen. Der Sensor wird im Kraftfahr­ zeug derart angeordnet, daß dann, wenn das Kraftfahrzeug einer Verzögerung unterworfen wird, die einen vorbestimmten Wert übersteigt, die Kugel sich von dem ersten zu dem zweiten Ende der Hülse hin bewegt und mit den beiden Kontaktzungen Kontakt macht. Da die Zungen und die Kugel elektrisch leitend sind, wird eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktzungen hergestellt, wenn die Kugel die Kontaktzungen berührt. Diese elektrische Verbindung wird dazu benutzt, ein Signal für das Entfalten der Luftsäcke zu erzeugen.

Die Genauigkeit des bekannten Sensors hängt vor allem von der richtigen Lage der beiden elektrischen Kontaktzungen ab. Die Empfindlichkeit, d. h. die Mindestverzögerung, bei der der Sensor anspicht, wird von der Stärke des Magneten und von der Anfangsstellung der Kugel bestimmt. Es hat sich herausgestellt, daß aufgrund von Dimensionsschwankungen des Sensors bei der Herstellung der Sensor eine Toleranz von etwa +/-3,2 kmh (2 mph) hat. In der Praxis ist diese Toleranz nicht akzeptabel, denn wenn der Sensor bei einer Verzögerung anspricht, die zu niedrig ist, kann das Rückhaltesystem ausgelöst werden, auch wenn das Fahrzeug nicht in einen Crash verwickelt ist, d. h. beispielsweise schon bei 13 kmh (8 mph), wodurch der Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug verlieren kann. Wenn das Rückhaltesystem so eingestellt ist, daß es nur dann ausgelöst wird, wenn das Fahrzeug einer hohen Verzögerung ausgesetzt ist, d. h. beispielsweise bei einem Crash mit einer Geschwindigkeit über 20 kmh (12 mph), kann es eintreten, daß der Luftsack im Bedarfsfall nicht aufgeblasen wird und somit seine Funktion, die Passagiere zu schützen, nicht erfüllen kann.

Im Hinblick auf die vorstehend aufgeführten Nachteile des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Er­ findung, einen Beschleunigungssensor zu schaffen, der beim Einsatz in ein Insassen-Rückhaltesystem auf einen bestimmten Verzögerungswert, bei welchem das Rückhaltesystem ausgelöst wird, voreingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Beschleunigungssensor zur Feststellung von Geschwindig­ keitsänderungen, der ein Gehäuse mit einem Hohlraum, einen in dem Hohlraum zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbares Sensorelement, Rückhaltemittel, welche bestrebt sind, das Sensorelement in der ersten Stellung zu halten, und Kontakte aufweist, mit denen das Sensorelement in seiner zweiten Stellung in Kontakt kommt, eine Einstellvorrichtung zur Veränderung der ersten Stellung des Sensorelements vorgesehen ist.

Die Einstellvorrichtung wird nach dem Zusammenbau des Sensors justiert, um geringfügige Schwankungen in den Abmessungen seiner Komponenten auszugleichen und in dem Fall, in welchem die Haltemittel von einem Magneten gebildet werden, Schwankun­ gen der magnetischen Feldstärke zu kompensieren. Mit diesem Merkmal können Beschleunigungssensoren hergestellt werden, welche so justiert werden können, daß sie beim Einsatz in ein Insassen-Rückhaltesystem dieses System bei einem Crash mit einer bestimmten Geschwindigkeit auslösen, wobei der Sensor mit einer Auslöse-Genauigkeit von +/-1,6 kmh (1 mph) voreinge­ stellt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Beschleunigungssensors,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Beschleunigungssensors, und

Fig. 3 einen Teilschnitt einer abgewandelten Ausführung.

Der in Fig. 2 dargestellte Sensor 10 entspricht weitgehend dem in der US-PS 43 29 549 dargestellten Sensor und er weist ein Gehäuse 12 mit einer inneren Hülse 14 auf, die aus magnetisch permeablem Material besteht. Das Gehäuse 12 hat zwei gegenüber­ liegende Stirnwände 24, 26. An der Stirnwand 26 sind zwei Kontaktzungen 18, 20 angebracht, die bei dieser Ausführung gleiche Größen und Formen haben. Außerhalb des Gehäuses 12 ist ein Permanentmagnet 34 angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 12 befindet sich eine Kugel 16, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse 14. Die Kugel 16 besteht ebenfalls aus magnetisch permeablem Material. Die Hülse 14, die Kugel 16 und der Magnet 34 sind so ausgebildet und angeordnet, daß das magnetische Feld des Magneten 34 bestrebt ist, die Kugel 16 in ihrer in Fig. 2 dargestellten Ruhestellung zu halten.

Der Sensor ist in dem Kraftfahrzeug derart angeordnet, daß, wenn das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Minimalgeschwin­ digkeit auf ein Hindernis auftrifft, die Kugel 16 unter dem Einfluß der Verzögerung die Haltekraft des Magnetfeldes des Magneten 34 überwindet und sich in der Hülse 14 in Richtung auf die Stirnwand 26 bewegt. Wenn die Kugel 16 die Kontaktzungen 18, 20 berührt, wird in bekannter Weise ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses Signal wird beispielsweise über Leitungen 36, 38 einem Insassen-Rückhaltesystem 40 zugeführt, um dieses zu aktivieren.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Anordnung einer Einstellschraube 22, die sich durch die Stirnwand 24 des Gehäuses 12 erstreckt und in ein entsprechendes Gewinde eingeschraubt ist, wobei ihr Kopf 28 außerhalb des Gehäuses 12 liegt, während ihr Ende 30 die Kugel 16 in ihrer Ruhestellung berührt.

Das Ansprechen des Sensors hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, nämlich dem Gewicht der Kugel 16, den Abmessungen des Sensors, der Kraft des Magnetfeldes des Permanentmagneten 34 usw. Durch Veränderung dieser Parameter kann der Sensor zum Ansprechen auf eine voreingestellte Verzögerung gebaut werden. Beispielsweise können die Parameter so ausgewählt werden, daß der Sensor das Insassen-Rückhaltesystem aktiviert, wenn ein Crash bei einer Nominalgeschwindigkeit von 16 kmh (10 mph) festgestellt wird. Aufgrund von Schwankungen dieser Parameter, die während des Herstellungsprozesses auftreten, hat der Sensor einen charakteristischen Fehler oder eine Toleranz von etwa +/- 3,2 kmh (2 mph). Wie eingangs ausgeführt, ist diese Toleranz nicht akzeptabel. Bei dem erfindungsgemäßen Sensor kann diese Toleranz beträchtlich verringert werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Ruhestellung der Kugel 16 mit der Einstell­ schraube 22 justiert werden kann. Ein Einschrauben der Schraube bewirkt, daß die Kugel 16 etwas von der Stirnwand 24 weg bewegt wird, und ein Herausschrauben der Schraube aus dem Gehäuse bewirkt, daß die Kugel 16 etwas näher zur Stirnwand 24 hin bewegt wird. Auf diese Weise kann die voreingestellte Ge­ schwindigkeit bzw. Verzögerung, bei welcher der Sensor ein Insassen-Rückhaltesystem aktiviert, mit einer Genauigkeit oder Toleranz von +/-1,6 kmh (1 mph) eingestellt werden.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 liegt die Einstell­ schraube 22 mit ihrem Ende 30 direkt an der Kugel 16 an. Es kann jedoch gemäß Fig. 3 eine Scheibe 32 am Ende 30 der Schrau­ be 22 angeordnet sein. Auf diese Weise wird der Verschleiß zwischen Schraube und Kugel beträchtlich verringert. Diese Wirkung wird noch verstärkt, wenn die Scheibe 32 drehbar an der Schraube 22 befestigt ist.

Claims (5)

1. Beschleunigungssensor zur Feststellung von Geschwindig­ keitsänderungen, mit

• a) einem Gehäuse (12) mit einem Hohlraum (14),
• b) einem Sensorelement (16), das in dem Hohlraum (14) zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung beweglich ist,
• c) Rückhaltemittel (34), die bestrebt sind, das Sensorelement (16) in seiner ersten Stellung zu halten, und
• d) Kontaktmittel (18, 20), die so angeordnet sind, daß sie feststellen, wenn das Sensorelement (16) in seine zweite Stellung gelangt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• e) eine Einstellvorrichtung (22) vorgesehen ist, um die erste Stellung des Sensorelements (16) zu verändern.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstellvorrichtung von einer Einstell­ schraube (22) gebildet ist, die sich durch das Gehäuse (12) hindurch in den Hohlraum (14) erstreckt.

3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einstellvorrichtung (22) von außerhalb des Gehäuses (12) durch eine Stirnwand (24) des Gehäuses in den Hohlraum (14) erstreckt und von außen einstellbar ist.

4. Insassen-Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug, gekenn­ zeichnet durch einen Beschleunigungssensor entsprechend einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zum Aktivieren des Rückhaltesystems, wenn die Verzögerung des Fahrzeuges einen vorbestimmten Wert übersteigt.