DE4035257C2 - Beschleunigungssensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche 1, 12 und 18.

Ein solcher Beschleunigungssensor ist aus US 3 619 524 be­ kannt.

Ein derartiger Beschleunigungssensor kann beispielsweise zum Betätigen eines automatisch sich anlegenden Sicherheitsgurts verwendet werden, dessen eines Ende an einem Halter befestigt ist, welcher sich im Bodenbereich des Fahrzeuginnenraumes be­ findet, und dessen anderes Ende vor- und zurückverschiebbar ist, entlang einer Schiene im Dachbereich, wenn die Tür geöffnet und geschlossen wird, oder auch in anderen Anwendungsfällen zum Betätigen einer Benzinpumpe. Z. B. kann der Beschleuni­ gungssensor verwendet werden, um das Verschieben des verschieb­ baren Endes des Sicherheitsgurts nach vorn zu verhindern, selbst wenn sich die Türe öffnet, oder zum Abschalten der Benzinpumpe, falls eine durch einen Unfall des Fahrzeugs verursachte Be­ schleunigung festgestellt wird.

Beschleunigungssensoren sind bekannt z. B. aus der JP 50- 14 345, US 4 326 111 und aus der JP 2-21 563. Bei diesen wird ein Trägheitskörper in einer Ausgangsstellung ge­ halten durch Gravitation und/oder Federkraft und/oder Magnet­ kraft. Erst wenn eine darauf einwirkende Beschleunigung einen Grenzwert überschreitet, wird der Trägheitskörper aus der Aus­ gangsstellung ausgelenkt und betätigt einen Schalter.

Jedoch benötigen die oben genannten, herkömmlichen Beschleuni­ gungssensoren einen speziellen Haltemechanismus, der eine Schnappbefestigung mit einer Feder verwendet, um den Träg­ heitskörper in ausgelenkter Stellung zu halten. Deswegen sind diese Sensoren aufwendig aufgebaut.

Bei dem aus der US 3 619 524 bekannten Beschleunigungssensor besteht der kugelförmige Trägheitskörper aus einem magnetischen und einem leitenden Material und stellt, wenn er durch eine auf ihn einwirkende Beschleunigung aus seiner Ruheposition ausgelenkt wird, einen elektrischen Kontakt zwischen einer Bodenplatte, auf der er abrollt und torusförmig und schräg über ihm angeordneten Kontaktfingern her. Die Kontaktfinger sind federnd so ausgebildet, daß sie der Kugel eine rücktrei­ bende Kraft in Richtung zu seiner Ruheposition verleihen. Mit­ tel, die den kugelförmigen Trägheitskörper in seiner ausgelenk­ ten Stellung halten, sind in dieser US 3 619 524 nicht be­ schrieben, und es läßt sich aus der federnden Ausbildung der Kontaktfinger schließen, daß eine solche Haltevorrichtung auch nicht gewünscht ist.

Aus der DE-AS 22 32 288 ist ein weiterer Beschleunigungssensor bekannt, welcher einen an einem federnden Stab pendelförmig aufgehängten Trägheitskörper aufweist, der mittels Magnetkraft in einer Ruhelage gehalten ist. Auch dieser bekannte Beschleu­ nigungssensor hat keine Mittel, die in der Lage sind, den Träg­ heitskörper in seiner ausgelenkten Position festzuhalten. Bei dem aus der DE-AS 22 32 288 bekannten Beschleunigungssensor kann eine beschleunigende Kraft nur in einer bestimmten gege­ benen Ansprechzone erfaßt werden. Der Trägheitskörper ist selbst als leitender Körper ausgebildet und stellt dadurch bei seiner Auslenkung den elektrischen Kontakt mit Kontaktfingern einer ihm gegenüber angeordneten Kontaktplatte her.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beschleunigungs­ sensor bereitzustellen, der die Magnetkraft eines Magneten nützt, um den Trägheitskörper in der Stellung zu halten, in welche der Trägheitskörper aufgrund der darauf einwirkenden Beschleunigung ausgelenkt wird, sobald diese einen Grenzwert überschreitet. Dadurch wird ein spezieller Haltemechanismus überflüssig und der Aufbau des Sensors vereinfacht.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den neben­ geordneten Ansprüchen 1, 12 und 18 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche 2 bis 11 kennzeichnen jeweils vorteilhafte Weiterbildungen davon. Die von Anspruch 12 abhängigen Ansprüche 13 bis 17 kennzeichnen jeweils vorteil­ hafte Ausbildungen davon. Die von Anspruch 18 abhängigen An­ sprüche 19 und 20 kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen davon.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen deutlich. Die der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbaren Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Beschleuni­ gungssensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch wesentliche Teile des Beschleu­ nigungssensors aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Ausschnitt, teilweise geschnitten, des Beschleu­ nigungssensors aus Fig. 1, wobei der Trägheitskörper auf der Oberfläche des Magneten ausgelenkt ist;

Fig. 4 einen Ausschnitt wie in Fig. 3, wobei der Trägheits­ körper am Rand des Magneten gehalten wird;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Magneten und des mit diesem verbundenen Magnetteils, die den Verlauf der magnetischen Feldlinien veranschaulicht;

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt des Beschleunigungs­ sensors, wobei der Trägheitskörper in Ruheposition in einem Halteteil des Beschleunigungssensors gehalten wird;

Fig. 7 einen Schnitt durch wesentliche Teile des Beschleuni­ gungssensors entsprechend einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 8 eine erläuternde Darstellung eines Magneten, der die Form einer länglichen Platte hat und in einem Be­ schleunigungssensor gemäß einer dritten Ausführungs­ form der Erfindung verwendet wird;

Fig. 9 einen Schnitt durch wesentliche Teile des Beschleu­ nigungssensors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors entsprechend einer vierten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 11 eine Ansicht eines in Fig. 10 gezeigten Schalter­ betätigungsteils, die dessen Oberfläche zeigt, die den Trägheitskörper berühren kann;

Fig. 12 einen Teilschnitt des Beschleunigungssensors aus Fig. 10, wobei das Rücksetzteil nach unten gedrückt wird;

Fig. 13 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 einen Teilschnitt des pendelförmigen Trägheitskörpers, wie er in Fig. 13 gezeigt ist, in ausgelenkter Stel­ lung;

Fig. 15 einen Teilschnitt, der den Trägheitskörper aus Fig. 13 zeigt, nützlich zum Erklären, wie der Trägheits­ körper in seine aufrechte Ruhelage zurückgestellt wird;

Fig. 16 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 17 einen Schnitt des in Fig. 16 gezeigten Magneten und Magnetteils, der den Verlauf der magnetischen Feld­ linien veranschaulicht;

Fig. 18 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 19 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Beschleunigungssensor 1 zum Feststellen einer einen Grenzwert überschreitenden Beschleunigung (z. B. durch Unfall des Fahrzeugs) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, enthält der Beschleunigungs­ sensor 1 einen kugelförmigen Trägheitskörper 2 bestimmter Masse aus Magnetwerkstoff. Ein Magnet 3 hat eine Halteöffnung (Halte­ teil) 3a, um den Trägheitskörper 2 in Ruheposition zu halten, solange die auf ihn einwirkende Beschleunigung einen Grenzwert nicht überschreitet. Ein Schalterbetätigungsteil 5, das von dem Trägheitskörper 2 betätigt wird, ändert die Stellung des Schalters 4, wenn sich der Trägheitskörper 2 aus der Halteöff­ nung 3a heraus über die erste Oberfläche 3b des Magneten 3 be­ wegt, infolge einer z. B. durch einen Unfall des Fahrzeugs auf den Trägheitskörper 2 einwirkenden, den Grenzwert überschrei­ tenden Beschleunigung. Ein Magnetteil 6 mit großer magnetischer Permeabilität ist mit der gesamten unteren Oberfläche 3c des Magneten 3 verbunden. Das Magnetteil 6 kann ein Joch sein.

Der Magnet 3 ist ringförmig und hat eine Halteöffnung 3a. Das Magnetteil 6 ist ebenfalls ringförmig mit einem nach oben ge­ bogenen Innenrand 6a (ein Ende), der die innere Umfangsoberflä­ che der Öffnung 3a überdeckt und einem nach oben gebogenen Außenrand 6b (anderes Ende), der die äußere Umfangsoberfläche (gegenüberliegendes Ende) des ringförmigen Magneten 3 überdeckt. Aufgrund der Form und der Anordnung des Magneten 3 und des Magnetteils 6 werden die magnetischen Feldlinien um die Halte­ öffnung 3a und am Außenrand 6b des Magneten 3 zusammengedrängt (siehe Fig. 5), da die magnetischen Feldlinien durch das Magnet­ teil 6 verlaufen, bedingt durch dessen große magnetische Per­ meabilität.

Das Schalterbetätigungsteil 5 wird vom Trägheitskörper 2 ange­ hoben, wenn dieser sich aufgrund der den Grenzwert überschrei­ benden Beschleunigung aus der Halteöffnung 3a heraus auf die Oberfläche 3b des Magneten 3 bewegt. Dadurch drückt die Mantel­ fläche 5a des Schalterbetätigungsteils 5 gegen einen Kontakt 4a des Schalters 4, wie in Fig. 3 gezeigt, und betätigt den Schalter 4 bzw. ändert die Schalterstellung. Ein mit dem Schal­ terbetätigungsteil 5 einstückiges Rücksetzteil 7 befindet sich an dessen Oberseite. Das Rücksetzteil 7 und das Schalterbetäti­ gungsteil 5 sind in vertikaler Richtung verschiebbar in Bezug zum Gehäuse 8. Sie werden von einer nicht dargestellten Feder nach unten gedrückt, wodurch eine Berühroberfläche 5b des Schal­ terbetätigungsteils 5 den Trägheitskörper 2 berührt. Desweiteren hat die Berühroberfläche 5b des Schalterbetätigungsteils 5 einen schrägen Abschnitt 5c. Dadurch wird der Trägheitskörper 2 zurück zu der Halteöffnung 3a bewegt, wenn das Rücksetzteil 7 und damit das Schalterbetätigungsteil 5 nach unten gedrückt wird, während sich der Trägheitskörper 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 befindet (eine in Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigte Stellung).

Der Schalter 4 kann Teil eines Systems sein, das automatisch einen Sicherheitsgurt anlegt und ein Signal für einen nicht dargestellten Steuerkreis desselben erzeugen, um das Verschieben des einen Endes des Sicherheitsgurts nach vorn entlang einer Schiene im Dachbereich zu verhindern, wenn sich die Tür bei einem Unfall des Fahrzeugs öffnet.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Beschleunigungssensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Normalerweise wird der Trägheitskörper 2 in seiner Ruhestel­ lung gehalten, d. h. er befindet sich in der Halteöffnung 3a aufgrund der Kraft der erwähnten, nicht dargestellten Feder, die von oben (Fig. 2) auf das Schalterbetätigungsteil 5 drückt, aufgrund der Gravitation und aufgrund der Magnetkraft des Mag­ neten 3. In der Nähe der Halteöffnung 3a des Magneten 3 wird durch die Dichte der magnetischen Feldlinien um die Halteöffnung 3a eine starke Magnetkraft erzeugt, wie in Fig. 5 veranschau­ licht. Aufgrund der starken Magnetkraft wird der Trägheitskörper 2 in der Halteöffnung 3a zuverlässig gehalten. Der Grenzwert der zu erfassenden Beschleunigung läßt sich erhöhen durch Ver­ stärken der auf den Trägheitskörper 2 wirkenden Haltekraft. Außerdem ist der kleinste zu erfassende Grenzwert der Beschleu­ nigung einstellbar durch Verändern der Höhe der Stufe A der Halteöffnung 3a (siehe Fig. 6), der Magnetkraft und der Kraft der nicht dargestellten Feder.

Wenn die auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung den so ein­ gestellten Grenzwert überschreitet, bewegt sich der Trägheits­ körper 2 aus seiner Ruhestellung in der Halteöffnung 3a des Magneten 3 heraus über dessen erste Oberfläche 3b und dort in Richtung zum Außenrand des Magneten 3. Dabei wird das Schalter­ betätigungsteil 5 durch den Trägheitskörper 2 angehoben, und die äußere Umfangsoberfläche 5a des Schalterbetätigungsteils 5 drückt gegen den beweglichen Kontakt 4a des Schalters 4 und betätigt diesen (siehe Fig. 3). Bewegt sich der Trägheitskörper 2 auf der ersten Oberfläche 3b des Magneten 3 weiter von der in Fig. 3 gezeigten Stellung zu dessen Außenrand, so wird der Trägheitskörper 2 durch eine starke Magnetkraft in Richtung des Außenrandes des Magneten 3 gezogen und dort gehalten (siehe Fig. 4). Diese starke Magnetkraft am Außenrand des Magneten 3 wird durch die Dichte der magnetischen Feldlinien bewirkt, die wie in Fig. 5 veranschaulicht verlaufen.

Um den Trägheitskörper 2 in maximal ausgelenkter Stellung zu halten (wie in Fig. 4 gezeigt), in welche dieser aufgrund der auf ihn einwirkenden, den Grenzwert überschreitenden Beschleu­ nigung, aus seiner Ruhestellung in der Halteöffnung 3a gelangt ist, nutzt der erfindungsgemäße Beschleunigungssensor 1 die von dem Magneten 3 auf den Trägheitskörper 2 in der maximal ausgelenkten Stellung wirkende starke Magnetkraft. Dadurch kann auf einen speziellen Haltemechanismus verzichtet werden, und der Aufbau des Sensors ist vereinfacht.

Wird das Rücksetzteil 7 hinuntergedrückt, während sich der Trägheitskörper 2 in der in Fig. 4 gezeigten maximal ausgelenk­ ten Stellung befindet, wird damit zwangsweise auch das Schalter­ betätigungsteil 5 nach unten gedrückt, wodurch der Trägheits­ körper 2 über die erste Oberfläche 3b des Magneten 3 in Richtung der Halteöffnung 3a bewegt wird aufgrund der Schräge des schrä­ gen Abschnitts 5c des Schalterbetätigungsteils 5. Kommt der Trägheitskörper 2 in die Nähe der Halteöffnung 3a, wird er durch die starke Magnetkraft um die Halteöffnung 3a in deren Richtung gezogen und gelangt dort wieder in seine Ruhestellung. Dadurch wird das Rücksetzen des Beschleunigungssensors 1 be­ wirkt.

Da während der Bewegung des Trägheitskörpers 2 auf der ersten Oberfläche 3b des Magneten 3 in Richtung auf die Halteöffnung 3a und von dieser weg die Magnetkraft des Magneten 3 auf den Trägheitskörper 2 wirkt, wird zuverlässig verhindert, daß der Trägheitskörper 2 über den Rand des Magneten 3 hinausgelangt.

Fig. 7 zeigt wesentliche Teile eines Beschleunigungssensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Bei der ersten Ausführungsform ist der ringförmige Magnet 3 eben. Da­ gegen wird bei der zweiten Ausführungsform ein ringförmiger Magnet 3′ verwendet, der die Form eines stumpfen Kegels hat. Der Magnet 3′ verläuft von seinem Innenrand zu seinem Außenrand schräg nach oben. Dementsprechend hat das Magnetteil 6′ bei dieser Ausführungsform ebenfalls die Form eines stumpfen Kegels, passend zur Form des Magneten 3′. Die anderen Teile dieser Ausführungsform entsprechen denen der ersten Ausführungsform.

Bei dieser zweiten Ausführungsform des Beschleunigungssensors 1 läßt sich der Trägheitskörper 2 leichter aus der in Fig. 4 gezeigten ausgelenkten Stellung in die Ruhelage in der Halteöff­ nung 3a zurückbewegen.

Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die Fig. 8 und 9.

Bei der dritten Ausführungsform wird ein Magnet 3′′ verwendet, der die Form einer länglichen Platte hat. Einen solchen Magneten erhielte man, wenn man den Magneten 3 der ersten Ausführungsform entlang der strichpunktierten Linien in Fig. 8 schnitte. Das Magnetteil 6′′ dieser Ausführungsform hat ebenfalls die Form einer länglichen, dem Magneten 3′′ angepaßten Platte. An einem Ende des Magneten 3′′ befindet sich ein Halteteil 3a′, an dem der Trägheitskörper 2 in seiner Ruhelage gehalten wird, wenn die auf den Trägheitskörper 2 einwirkende Beschleunigung einen Grenzwert nicht überschreitet. Ein Ende 6′′a des Magnetteils 6′′ ist nach oben gebogen und überdeckt ein Ende 3′′a des Magneten 3′′. Das andere Ende 6′′b des Magnetteils 6′′ ist ebenfalls nach oben gebogen und überdeckt das andere Ende 3′′b des Magneten 3′′. Als Schalterbetätigungsteil 5 ist bei dieser Ausführungsform ein schwenkbarer Hebel 5′ vorgesehen, dessen eines Ende 5′a um eine ortsfeste Achse 9 schwenkbar ist. Dieser Hebel 5′ wird vom Trägheitskörper 2 betätigt, wenn dieser sich aus dem Halte­ teil 3a′ heraus auf die Oberfläche des Magneten 3′′ bewegt und führt eine Schwenkbewegung um die Achse 9 aus entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch der Schalter 4 betätigt wird.

Die Beschleunigungssensoren gemäß der ersten und zweiten Aus­ führungsform der Erfindung sind geeignet, eine in jeglicherer Richtung wirkende Beschleunigung zu erfassen, wogegen der Be­ schleunigungssensor gemäß der dritten Ausführungsform geeignet ist, eine Beschleunigung zu erfassen, die nur in einer Rich­ tung wirkt.

Im folgenden wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die Fig. 10 bis 12.

Beim Beschleunigungssensor 1 gemäß der vierten Ausführungsform ist das Rücksetzteil 7 im Schalterbetätigungsteil 5 in verti­ kaler Richtung verschiebbar. Eine Feder 10 ist zwischen dem Rücksetzteil 7 und dem Schalterbetätigungsteil 5 angeordnet und bewirkt, daß das Schalterbetätigungsteil 5 den Trägheits­ körper 2 berührt. Das Schalterbetätigungsteil 5 hat eine Viel­ zahl von Durchbrüchen 5d. Das Rücksetzteil 7 hat eine überein­ stimmende Anzahl Füße 7a, die in den Durchbrüchen 5d verschieb­ bar sind. Wenn das Rücksetzteil 7 hinuntergedrückt wird, stehen die Füße 7a aus den Durchbrüchen 5d hervor und drücken auf den Trägheitskörper 2. Jeder Fuß 7a hat eine schräge Berührober­ fläche 7b, die den Trägheitskörper 2 berühren kann und die dann den Trägheitskörper 2 zur Halteöffnung 3a zurückbewegt, wenn das Rücksetzteil 7 hinuntergedrückt wird, während sich der Trägheitskörper 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 befindet.

Desweiteren ist bei der vierten Ausführungsform der äußere Rand 6b des Magnetteils 6 nach oben gebogen, so daß dort die Kante höher ist als bei der ersten Ausführungsform. Dadurch wirkt das Magnetteil 6 auch als Begrenzung für den Trägheits­ körper 2.

Im folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die Fig. 13 bis 15.

Der Beschleunigungssensor 1 gemäß der fünften Ausführungsform enhält ein Trägheitssystem 60 in Gestalt eines Pendels. Der Trägheitskörper 2 ist mittels eines Stabs 51 mit einem halbku­ gelförmigen Gelenkteil 50 verbunden, das als Schalterbetäti­ gungsteil dient. Das Gehäuse 8 hat eine Öffnung 8a in seiner unteren Wand mit einem bestimmten Durchmesser. Im Gehäuse 8 ist eine Halterung 52 verschiebbar angeordnet, in der der Schal­ ter 4 befestigt ist. Die Halterung 52 wird von einer Feder 53 nach unten gedrückt. Die Halterung 52 hat eine halbkugelförmige Gelenkoberfläche 52a mit einer mit der Öffnung 8a fluchtenden Mittelöffnung. Ferner hat die Halterung 52 einen inneren Hohl­ raum 52b, in den der bewegliche Kontakt 4a des Schalters 4 hineinragt und der das halbkugelförmige Gelenkteil 50 enthält. Auf der Oberseite der Halterung 52 befindet sich ein Griff 70, der als Rücksetzteil dient.

Desweiteren befindet sich bei der fünften Ausführungsform ein zylindrischer Vorsprung 6a′ einstückig mit dem Magnetteil 6 in dessen Mitte, der in die Halteöffnung 3a des Magneten 3 hinein­ ragt.

In dem so aufgebauten Beschleunigungssensor 1 wird der Träg­ heitskörper 2 des Trägheitssystems 60 in seiner Ruheposition in der Halteöffnung 3a so gehalten, wie die durchgezogene Linien in Fig. 13 zeigen. Dabei nimmt das Trägheitssystem 60 eine aufrechte Stellung ein. In dieser Stellung des Trägheitssystems 60 ist das halbkugelförmige Gelenkteil 50 von der halbkugelför­ migen Gelenkoberfläche 52a nach oben abgehoben und drückt gegen den beweglichen Kontakt 4a des Schalters 4.

Wirkt eine Beschleunigung auf den Sensor, die einen Grenzwert überschreitet, bewegt sich der Trägheitskörper 2 aus der Halte­ öffnung 3a des Magneten 3 heraus auf die Oberfläche 3b und weiter in Richtung des Außenrandes des Magneten 3. Dabei wird der Trägheitskörper 2 von einer starken Magnetkraft angezogen, die im Bereich des Außenrandes des Magneten 3 wirkt, und am Außenrand des Magneten 3 gehalten (wie die strichpunktierten Linien in Fig. 13 veranschaulichen). Während der Bewegung des Trägheitskörpers 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 zu dessen Außenrand hin neigt sich das Trägheitssystem 60 aus der aufrechten Stellung. Dabei bewegt sich das halbkugelförmige Gelenkteil 50 nach unten und löst sich von dem beweglichen Kontakt 4a, wodurch der Schalter 4 betätigt wird. Das halbkugel­ förmige Gelenkteil 50 kommt an der halbkugelförmigen Gelenkober­ fläche 52a zur Anlage.

Wird der Griff 70 und damit die Halterung 52 nach oben gezogen während das Trägheitssystem 60 ausgelenkt ist, so wird auch das halbkugelförmige Gelenkteil 50 mittels der halbkugelförmigen Gelenkoberfläche 52a angehoben. Während der Aufwärtsbewegung der Halterung 52 verbleibt das Gehäuse 8 ortsfest, so daß sich die halbkugelförmige Gelenkoberfläche 52a und das halbkugelför­ mige Gelenkteil 50 nach oben bewegen von der Öffnung 8a des Gehäuses 8 weg. Außerdem bewegt sich der Stab 51 nach oben, während er den Rand der Öffnung 8a weiterhin berührt, so daß das Trägheitssystem 60 aus der geneigten Stellung wieder in die aufrechte Ausgangsstellung zurückkehrt. Kommt der Trägheits­ körper 2 in die Nähe der Halteöffnung 3a, wird er von einer starken Magnetkraft angezogen, die um die Halteöffnung 3a wirkt, und gelangt in die Halteöffnung 3a. Das Trägheitssystem 60 nimmt wieder seine aufrechte Ruhestellung ein, wodurch das Rücksetzen des Sensors 1 erreicht ist.

Im folgenden wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf Fig. 16.

Beim Beschleunigungssensor 1 gemäß der sechsten Ausführungsform hat der Magnet 3 die Form einer ebenen Scheibe. Das Magnetteil 6 hat die Form eines niedrigen Tellers und ist im gesamten Bereich der unteren Oberfläche 3c des Magneten 3 mit diesem verbunden. Der Außenrand 6b des Magnetteils 6 ist nach oben gebogen und überdeckt die äußere Umfangsoberfläche des Magneten 3. Die dem Magneten 3 zugewandte untere Oberfläche des Schalter­ betätigungsteils 5 weist eine geneigte Oberfläche 5b′ auf, die sich von der Mitte 5e zum Rand nach unten neigt, so daß sie am Rand näher am Magneten 3 ist als in der Mitte. In der Ruheposi­ tion berührt der Trägheitskörper 2 das Schalterbetätigungsteil 5 in bzw. nahe der Mitte 5e. Zusätzlich drückt eine Schrauben­ feder 70 den Trägheitskörper 2 über das Schalterbetätigungsteil 5 gegen die erste Oberfläche 3b des Magneten 3, wodurch der Trägheitskörper 2 in seiner mittleren Ruhestellung gehalten wird.

Entsprechend dem beschriebenen Aufbau der sechsten Ausführungs­ form - anders als bei der ersten bis fünften Ausführungsform - sind die magnetischen Feldlinien nur am Außenrand des Magneten 3 zusammengedrängt (wie in Fig. 17 veranschaulicht). Der Träg­ heitskörper 2 wird hauptsächlich durch die Kraft der Feder 70 und die schräge Oberfläche 5b′ des Schalterbetätigungsteils 5b′ in der Ruheposition gehalten.

Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß der Grenzwert der zu erfassenden Beschleunigung sehr klein gewählt werden kann.

Bei allen Ausführungsformen außer der sechsten kann, wenn der mit dem Beschleunigungssensor zu erfassende Grenzwert der Be­ schleunigung niedrig gewählt wird, der Trägheitskörper nicht zuverlässig am Rand des Magneten gehalten werden. Das kommt daher, weil der Trägheitskörper 2 aufgrund der Magnetkraft, der Kraft der nicht dargestellten Feder und der Gravitation in der Ruhestellung gehalten wird. Dagegen wird er am Rand des Magneten 3 nur durch Magnetkraft gehalten. Um den Grenzwert der Beschleunigung zu verringern, ist es notwendig, die Halte­ öffnung 3a zu verkleinern oder die Magnetkraft zu verringern. Da die Halteöffnung 3a nicht beliebig verkleinert werden kann, um sie noch ausreichend genau fertigen zu können, muß die Mag­ netkraft verringert werden. Damit verringert sich die Magnet­ kraft, die den Trägheitskörper 2 am Rand des Magneten 3 hält, ebenfalls, und die Magnetkraft wird zu gering, um den Trägheits­ körper 2 zuverlässig am Rand des Magneten 3 zu halten.

Um dieses Problem zu lösen wird gemäß der sechsten Ausführungs­ form der Trägheitskörper 2 von einer von der Magnetkraft unab­ hängigen Kraft in seiner Ruhestellung gehalten. Durch geeignete Wahl der Kraft der Feder 70, der Steigung der schrägen Ober­ fläche 5b′ usw. ist es möglich, die Haltekräfte, die auf den Trägheitskörper 2 wirken, zu verringern und dadurch den zu erfassenden Grenzwert der Beschleunigung zu verkleinern. Die Magnetkraft des Magneten 3 muß bei dieser Ausführungsform nicht verringert werden, und daher kann eine starke Magnetkraft am Außenrand des Magneten 3 bewirkt werden. Dadurch wird der Träg­ heitskörper 2 von einer starken Magnetkraft zum Außenrand des Magneten 3 gezogen, wenn die Beschleunigung in Richtung des Pfeils in Fig. 17 auf den Trägheitskörper 2 wirkt und diesen auf der Oberfläche des Magneten 3 in Richtung zum Außenrand bewegt. Der Trägheitskörper 2 wird zuverlässig am Rand des Magneten 3 gehalten.

Die schräge Oberfläche 5b′ kann dieselbe Funktion haben wie die schräge Oberfläche 5c in Fig. 3. Das Rücksetzen des Beschleuni­ gungssensors 1 erfolgt in diesem Fall wiederum durch Hinunter­ drücken des Rücksetzteils 7, wodurch der Trägheitskörper 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 zurück in die Ruhestellung bewegt wird.

Im folgenden wird eine siebte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf Fig. 18.

Der Aufbau des Beschleunigungssensors 1 gemäß der siebten Aus­ führungsform entspricht im wesentlichen dem der sechsten Aus­ führungsform. Die untere Oberfläche des Schalterbetätigungsteils 5 ist ähnlich derjenigen in der ersten Ausführungsform geformt. Im Unterschied zur sechsten Ausführungsform befindet sich in der Mitte der Oberfläche 3b des Magneten 3 eine konkave Vertie­ fung 3d zur Aufnahme des Trägheitskörpers 2. Anordnung und Aufbau der anderen Elemente und Teile stimmen im wesentlichen mit denjenigen der sechsten Ausführungsform überein (Fig. 16).

Gemäß der siebten Ausführungsform wird der Trägheitskörper 2 durch eine kleine von der konkaven Vertiefung 3d bewirkten Haltekraft in seiner Ruheposition gehalten. Daher ist ähnlich der sechsten Ausführungsform der Grenzwert der erfaßbaren Beschleunigung klein wählbar.

Im folgenden wird eine achte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf Fig. 19.

Beim Beschleunigungssensor 1 gemäß der achten Ausführungsform ist ein nicht-magnetisches Teil 9, mit der Form einer Scheibe auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 angeordnet. Wahlweise kann die Oberfläche 3b des Magneten 3 mit einer nicht-magnetischen Schicht überzogen sein. Fig. 19 zeigt ein Beispiel einer nicht- magnetischen Scheibe 9, die in einem Beschleunigungssensor 1 vorgesehen ist, der denselben Aufbau hat wie die in Fig. 2 gezeigte erste Ausführungsform. Die Verwendung des nicht-mag­ netischen Teils 9 ist nicht auf die achte Ausführungsform be­ schränkt, sondern kann bei allen erfindungsgemäßen Beschleuni­ gungssensoren angewendet werden.

Die Verwendung des unmagnetischen Teils 9 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 verhindert, daß sich der Magnet 3 und der Trägheitskörper 2 direkt berühren. Dadurch wird der Reibungs­ widerstand verringert und die Beschädigung der Oberfläche 3b des Magneten 3 vermieden.

Claims (20)

1. Beschleunigungssensor mit
einem insbesondere kugelförmigen Trägheitskörper (2) aus Magnetwerkstoff;
einem Magneten (3) mit einem Halteteil (3a), das den Träg­ heitskörper (2) in seiner Ruhestellung hält, wobei der Magnet eine erste Oberfläche (3b) und eine der ersten Ober­ fläche (3b) gegenüberliegende zweite Oberfläche (3c) hat, und mit einem durch eine Auslenkung des Trägheitskörpers (2) aus seiner Ruhestellung betätigten Schalter (4);
gekennzeichnet durch:
ein Schalterbetätigungsteil (5), das von dem Trägheitskör­ per (2) betätigt wird und das die Stellung des Schalters (4) ändert, wenn sich der Trägheitskörper (2) bei einer auf ihn einwirkenden, einen bestimmten Grenzwert über­ schreitenden Beschleunigung über die erste Oberfläche (3b) des Magneten (3) bewegt;
ein mit der zweiten Oberfläche (3c) des Magneten (3) ver­ bundenes Magnetteil (6), dessen eine Seite (6a) sich im Halteteil (3a) befindet, wobei eine andere Seite des Mag­ netteils (6) so geformt ist, daß sie einander gegenüberlie­ gende Seiten des Magneten (3) überdeckt derart, daß die magnetischen Feldlinien um das Halteteil (3a) und an den einander gegenüberliegenden Seiten des Magneten (3) ver­ dichtet sind.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Magnet (3) ringförmig ist mit einer inneren Umfangsfläche, die eine Halteöffnung als Halteteil (3a) bildet und mit einer äußeren Umfangsfläche,
daß das Magnetteil (6) ebenfalls ringförmig ist und im gesamten Bereich mit der zweiten Oberfläche (3c) des Mag­ neten (3) verbunden ist, daß der Innenrand des Magnetteils (6) gebogen ist und die innere Umfangsfläche des Magneten (3) überdeckt und daß der Außenrand des Magnetteils (6) gebogen ist und die äußere Umfangsoberfläche des Magneten (3) überdeckt.

3. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterbetätigungsteil (5) verschiebbar ist.

4. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterbetätigungsteil (5) eine Berühroberfläche (5b) hat, die den Trägheitskörper (2) berührt.

5. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Rücksetzteil (7) auf­ weist, das auf dem Schalterbetätigungsteil (5) vorgesehen ist, um das Schalterbetätigungsteil (5) gegen den Träg­ heitskörper (2) zu drücken, und
die Berühroberfläche (5b) des Schalterbetätigungsteils (5) eine schräge Oberfläche (5c) hat, durch die der Träg­ heitskörper (2) zum Halteteil (3a) zurückbewegbar ist,
wenn das Rücksetzteil (7) hinuntergedrückt wird und dadurch das Schalterbetätigungsteil (5) gegen den Trägheitskörper (2) drückt, während sich der Trägheitskörper (2) auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) befindet.

6. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Rücksetzteil (7) auf­ weist, das an einer Seite des Schalterbetätigungsteils (5) im Abstand vom Trägheitskörper (2) angeordnet und relativ zum Schalterbetätigungsteil (5) beweglich ist, eine Feder (10) zwischen dem Rücksetzteil (7) und dem Schalterbetätigungsteil (5) vorgesehen ist, die bewirkt, daß das Schalterbetätigungsteil (5) den Trägheitskörper (2) berührt, und daß das Rücksetzteil (7) eine geneigte Oberfläche gegenüber dem Trägheitskörper (2) hat, um diesen zum Halte­ teil (3a) zurückzubewegen, wenn das Rücksetzteil (7) hinun­ tergedrückt wird, während sich der Trägheitskörper (2) auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) befindet.

7. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-4, da­ durch gekennzeichnet, daß er ein Rücksetzteil (7) aufweist, das verschiebbar im Schalterbetätigungsteil (5) an dessen dem Trägheitskörper (2) abgewandten Seite angeordnet ist, daß eine Feder (10) zwischen dem Rücksetzteil (7) und dem Schalterbetätigungsteil (5) vorgesehen ist, die bewirkt, daß das Schalterbetätigungsteil (5) den Trägheitskörper (2) berührt, daß das Schalterbetätigungsteil (5) eine Vielzahl Durch­ brüche (5d) hat, daß das Rücksetzteil (7) eine Vielzahl in den entsprechenden Durchbrüchen (5d) verschiebbare Füße (7a) hat, die aus den Durchbrüchen (5d) hervorstehen und auf den Trägheitskörper (2) drücken, wenn das Rück­ setzteil (7) hinuntergedrückt wird, und daß jeder der Füße (7a) eine schräge Berühroberfläche (7b) aufweist, um den Trägheitskörper (2) zum Halteteil (3a) zurückzubewegen, wenn das Rücksetzteil (7) hinuntergedrückt wird, während sich der Trägheitskörper (2) auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) befindet.

8. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Magnet (3′′) die Form einer länglichen Platte hat;
am einen Ende (3′′a) des Magneten (3′′) befindet sich das Halteteil (3a′);
das Magnetteil (6′′) hat die Form einer länglichen Platte und ist über den gesamten Bereich mit der zweiten Ober­ fläche des Magneten (3′′) verbunden;
das eine Ende (6′′a) des Magnetteils (6′′) ist gebogen und überdeckt das eine Ende (3′′a) des Magneten (3′′);
das andere Ende (6′′b) des Magnetteils (6′′) ist gebogen und überdeckt das andere Ende (3b′′) des Magneten (3′′).

9. Beschleunigungssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schalterbetätigungsteil (5′) schwenkbar an­ geordnet ist, um die Stellung des Schalters (4) zu ändern, wenn sich der Trägheitskörper (2) aus dem Halteteil (3a′) heraus auf die erste Oberfläche des Magneten (3′′) bewegt.

10. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Trägheitssystem (60) in Gestalt eines Pendels mit einem Stab (51) aufweist,
der Trägheitskörper (2) ist an einem Ende des Stabs (51) befestigt;
ein Gelenkteil (50) ist am anderen Ende des Stabs (51) befestigt, das als Schalterbetätigungsteil dient;
eine Halterung (52) hält das Gelenkteil (50) und ermöglicht ein Schwenken des Trägheitssystems (60) um das Gelenkteil (50), wenn sich der Trägheitskörper (2) aus dem Halteteil (3a) heraus über die erste Oberfläche (3b) des Magneten (3) bewegt, wodurch sich das Schalterbetätigungsteil (50) bewegt und die Stellung des Schalters (4) ändert.

11. Beschleunigungssensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine unmagnetische Scheibe (9) bzw. eine unmagnetische Schicht auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) angeordnet ist.

12. Beschleunigungssensor mit einem insbesondere kugelförmigen Trägheitskörper (2) aus Magnetwerkstoff,
einem Halteteil (3b, 5e), das den Trägheitskörper (2) in seiner Ruheposition hält,
Haltemitteln (70), um den Trägheitskörper (2) mechanisch am Halteteil (3b, 5e) zu halten,
einem Magneten (3) mit einer ersten Oberfläche (3b) und mit einer der ersten Oberfläche (3b) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (3c), sowie einem durch die Auslenkung des Trägheitskörpers (2) aus der Ruheposition betätigten Schalter (4);
gekennzeichnet durch,
ein Schalterbetätigungsteil (5), das durch den Trägheits­ körper (2) betätigt wird und das die Stellung des Schalters (4) ändert, wenn sich der Trägheitskörper (2) vom Halteteil (3b) entlang der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) infolge einer auf den Trägheitskörper (2) einwirkenden, einen Grenzwert überschreitenden Beschleunigung bewegt; und
ein mit der zweiten Oberfläche (3c) des Magneten (3) ver­ bundenes Magnetteil (6), dessen Außenseiten (6b) so geformt sind, daß sie einander gegenüberliegende Seiten des Mag­ neten (3) überdecken, derart daß die magnetischen Feld­ linien nur auf diesen einander gegenüberliegenden Seiten des Magneten (3) verdichtet sind.

13. Beschleunigungssensor nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Magnet (3) die Form einer ebenen Scheibe hat und das Magnetteil (6) tellerförmig ist.

14. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 12-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel Druckmittel (70) aufweisen, die den Trägheitskörper (2) gegen den Magneten (3) drücken.

15. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Richtung des Magneten (3) weisende Oberfläche (5b′) des Schalterbetätigungsteils (5) eine von der Mitte zum Rand abfallende Schräge so aufweist, daß diese Oberfläche (5b′) am Rand näher am Magneten (3) liegt und Teil des Halteteils ist.

16. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß er eine konkave Vertiefung (3d) in der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) auf­ weist, wobei die konkave Vertiefung (3d) Teil des Halte­ teils ist.

17. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß eine unmagnetische Scheibe (9) bzw. eine unmagnetische Schicht auf der ersten Ober­ fläche (3b) des Magneten (3) angeordnet ist.

18. Beschleunigungssensor mit einem Trägheitskörper (2) aus Magnetwerkstoff;
einem Magneten (3), der eine erste Oberfläche (3b) und eine der ersten Oberfläche (3b) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (3c); und mit
einem Schalter (4);
gekennzeichnet durch:
ein Schalterbetätigungsteil (5), das von dem Trägheits­ körper (2) betätigt wird und das die Stellung des Schal­ ters (4) ändert, wenn der Trägheitskörper (2) sich infolge einer auf ihn einwirkenden, einen Grenzwert überschreiten­ den Beschleunigung aus einer Ruhestellung auf die erste Oberfläche (3b) des Magneten (3) bewegt;
ein mit der zweiten Oberfläche (3c) des Magneten (3) ver­ bundenes Magnetteil (6), das die magnetischen Feldlinien zumindest an der von der Ausgangsstellung des Trägheits­ körpers (2) abgewandten Seite des Magneten (3) und gege­ benenfalls bei der Ruhestellung des Trägheitskörpers (2) verdichtet.

19. Beschleunigungssensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (3) und das Schalterbetätigungsteil (5) ein Halteteil (3a, 5e) bilden, das den Trägheitskörper (2) in seiner Ruhestellung hält.

20. Beschleunigungssensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetteil (6) ein Joch ist.