DE4124514A1 - Beschleunigungssensor, insbesondere zum selbsttaetigen ausloesen von insassenschutzvorrichtungen in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Beschleunigungssensor nach der Gat­ tung des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen, aus dem DE-GM 84 01 991.3 bekannten Beschleunigungssensor ist im Boden eines trichterförmigen Innenraums als seismische Masse eine Kugel angeord­ net. In Ruhestellung wird diese Kugel von einem Haltemagneten fixiert. Bei Auslenkung der Kugel durch eine angreifende Beschleu­ nigung wird eine im Deckel des Beschleunigungssensors angeordnete Membran elastisch verformt, so daß zwei Kontaktelemente geschlossen werden. Ferner ist zur Überwachung der seismischen Masse im Boden der Ausnehmung eine Lichtschranke ausgebildet, die bei Auslenkung der seismischen Masse geöffnet wird. Dieser Beschleunigungssensor baut aber sehr kompliziert. Da die Kugel die gesamte Schräge des Innenraums entlang rollen muß, um die Kontakte zu schließen, hat der Beschleunigungssensor eine relativ lange Ansprechzeit.

Bei einem aus der DE-OS 37 26 452 bekannten Beschleunigungsaufneh­ mer ist auf einem Hebel eine seismische Masse angeordnet. Das eine Ende des Hebels ist beweglich befestigt, während das andere, das freie Ende des Hebels einen Kontakt öffnen bzw. schließen kann. Durch die auf die seismische Masse einwirkende Beschleunigung werden die Kontakte geschlossen. Auch dieser Beschleunigungsaufnehmer weist eine relativ lange Ansprechzeit auf, da die Kontakte nur durch die Einwirkung der seismischen Masse und die Schwerkraft geschlossen werden.

Ferner ist aus der nachveröffentlichten DE-OS 41 06 103.9 ein Be­ schleunigungssensor bekannt, bei dem der Trägheitskörper einen auf einer Wippe angebrachten, beweglichen Kontakt steuert. Bei Auslen­ kung der Kugel aus ihrer Ruhelage wird der bewegliche Kontakt und der feststehende Kontakt geschlossen, so daß ein elektrischer Schaltkreis für die Auslösung von Insassenschutzvorrichtungen ge­ schlossen ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Beschleunigungsaufnehmer mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bereits bei relativ geringen Auslenkungen der Kugel die Kontakte geöffnet werden. Bereits nach einem sehr kurzen Weg gibt die Kugel die beiden beweglichen Kontakte frei, so daß eine Insassenschutzvor­ richtung ausgelöst werden kann. Die Kugel betätigt direkt die beiden Kontakte. In Grundstellung, d. h. ohne daß eine Beschleunigungskraft einwirkt, sind die Kontakte geschlossen, so daß die Funktionsfähig­ keit des Beschleunigungssensors jederzeit überprüft werden kann. Dadurch ist der Sensor auch in bestehenden Systemen einsetzbar. Fer­ ner ist der Beschleunigungssensor unempfindlich gegen vertikale Be­ schleunigungen. Der Sensor baut besonders kostengünstig. Bei bishe­ rigen Sensoren verwendete Bauteile können mit geringen Änderungen weiterverwendet werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Beschleunigungssensors möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor und

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-II nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Sensor bezeichnet, der zum Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen, z. B. Airbag oder Gurtstraffer, in Kraftfahrzeugen dient. Er weist ein Gehäuse 11 mit einem etwa trich­ terförmigen Innenraum 12 auf, dessen Boden 13 als Pfanne ausgebildet ist. Das Gehäuse 11 kann aus Kunststoff, insbesondere aus Thermo­ plast bestehen und im Spritzgußverfahren hergestellt sein. Der In­ nenraum 12 dieses Gehäuses 11 wird von einem Deckel 14 abgeschlos­ sen. Im Boden 13 liegt eine als seismische Masse bzw. als Trägheits­ körper dienende Kugel 15 auf, die als massive Stahlkugel ausgebildet sein kann. In der Fig. 1 ist hierbei die Kugel 15 in Grundstellung mit durchgezogenen Linien und in der sogenannten Auslösestellung mit gestrichelten Linien eingezeichnet. Es ist ferner auch möglich, die Kugel 15 aus einem anderen ferromagnetischen Material herzustellen oder mit einer Schicht aus diesem Material zu versehen. Die Kugel 15 steht in Wirkverbindung mit einem im Boden 13 angeordneten Magneten 16, der die Kugel 15 in ihrer Ruhestellung fixiert und dessen Stärke die Auslöseschwelle mitbestimmt. Als Magnet 16 kann sowohl ein Elek­ tromagnet oder, wie in der Fig. 1 dargestellt, ein Permanentmagnet verwendet werden. Der Magnet 16 ist dabei in einem schraubenförmigen Körper 17 angeordnet, der in eine Ausnehmung 18 des Gehäuses 10 eingeschraubt wird. Dadurch kann der Abstand zwischen dem Permanent­ magneten 16 und der Kugel 15 in einfacher Weise variiert werden, indem der Körper 17 mehr oder weniger tief in die Ausnehmung 18 eingeschraubt wird. Der Boden 13 kann z. B. als spitz zulaufender Trichter, als Kalotte oder als eine kegelstumpfförmige Pfanne, wie in der Fig. 1 dargestellt, ausgebildet sein. In allen Fällen ist aber im Grund dieser Pfanne eine Ausnehmung, z. B. eine durchgehende Bohrung 20 ausgebildet, durch die die Kugel 15 zu einem sehr geringen Teil in die Ausnehmung 18 ragt. Diese Bohrung 20 ist im Bereich des Magneten 16 ausgebildet, so daß die Achse des Permanent­ magneten 16 durch den Mittelpunkt der Kugel 15 verläuft. In den Bereich zwischen der Kugel 15 und dem Magneten 16 ragen zwei Kon­ taktfedern 22, 23, die mechanisch vorgespannt sind und an der Unter­ seite der Kugel 15, d. h. an dem durch die Bohrung 20 ragenden Be­ reich der Kugel 15 anliegen. Diese Kontaktfedern 22, 23 sind mit ihrem einen Ende an den Enden von Ableitleitungen 24, 25 ange­ schweißt. Diese Ableitleitungen 24, 25 führen zu nicht dargestellten Steuergeräten zum Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen. In Fig. 1 bzw. 2 sind die beiden Kontaktfedern 22, 23 über Kreuz angeordnet, d. h. die beiden Kontaktfedern 22, 23 liegen unter einem Winkel von 90° aufeinander. Diese Anordnung erweist sich als besonders vorteil­ haft, wenn die Kontaktfedern einen runden Querschnitt aufweisen. Durch diese Anordnung wird eine besonders gute Kontaktgabe zwischen den beiden Kontaktfedern ermöglicht. Als Kontaktfedern mit rundem Querschnitt können auf besonders einfache Weise Drähte verwendet werden. Verwendet man die Adern der Ableitleitungen gleichzeitig als Kontaktfedern, so kann man auf die Widerstandsschweißung verzichten, wodurch der Sensor zusätzlich noch vereinfacht wird. Durch die Aus­ bildung der Kontaktfedern als Drähte wird eine besonders kleine Auf­ lagefläche der Kontaktfedern untereinander ermöglicht, so daß eine sehr kurze Kontaktzeit möglich ist. Ferner sind die Kontaktfedern dann weniger schmutzempfindlich.

In der Ausgangsstellung des Beschleunigungssensors 10 befindet sich die Kugel 15 in der tiefsten Stelle der Kalotte, ragt durch die Boh­ rung 20 und wird dort von der magnetischen Kraft des Magneten 16 in dieser Lage fixiert. Ferner liegen in dieser Ausgangsstellung die Kontaktfedern 22, 23 möglichst im Überlappungsbereich aufgrund der mechanischen Vorspannung an der Kugel 15 an. Wirkt auf die Kugel 15 eine Beschleunigungskraft ein, so wird die Kugel 15 aus ihrer Ruhe­ lage ausgelenkt und rollt an den Seitenwänden 27 des Innenraums 12 hoch. Um eine Beschleunigungsschwelle vorzugeben, sind die Seiten­ wände 27 des Innenraums 12 um einen bestimmten Winkel geneigt. Für eine Schwelle von z. B. 0,4 g (g = Erdbeschleunigung) müssen die Seitenwände 27 einen Neigungswinkel von ca. 21,8° haben. Soll die Schwelle hingegen 4 g betragen, so sind die Seitenwände steiler aus­ zubilden und weisen z. B. einen Winkel von 30° auf. Bereits bei ge­ ringster Auslenkung der Kugel 15 aus der Ruhelage, d. h. die Kugel befindet sich in der in der Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Po­ sition, berühren sich die beiden Kontaktfedern 22, 23 nicht mehr. Dadurch ist der Stromkreis unterbrochen und die angeschlossenen In­ sassenschutzvorrichtungen werden ausgelöst. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Auslenkung der Kugel 15 und somit eine Erfassung einer Beschleunigung in allen Richtungen einer Ebene möglich. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Detektion einer Beschleunigung nur in einer bestimmten Richtung zu ermitteln. Hierzu weist der Innenraum des Gehäuses nur auf einer Seite, in der die Beschleunigung ermittelt werden soll, eine anstei­ gende Seitenwand auf.

Claims (10)

1. Beschleunigungssensor (10), insbesondere zum selbsttätigen Auslö­ sen von Insassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit einem Trägheitskörper (15) der bei angreifender Beschleunigungskraft ent­ lang einer ansteigenden Seitenwand (27) eines Innenraums (12) eines Gehäuses (11) rollt oder gleitet und in Ruhestellung von einem Magneten (16) in seiner Position fixiert wird, dadurch gekennzeich­ net, daß der Trägheitskörper (15) teilweise durch eine im Boden (13) des Gehäuses (10) ausgebildete Ausnehmung (20) ragt, daß der Träg­ heitskörper (15) in seiner Ruhestellung mit seinem durch die Ausneh­ mung (20) ragenden Ende an bewegliche, eine mechanische Vorspannung aufweisende Kontaktfedern (22, 23) anliegt und daß bei Auslenkung des Trägheitskörpers (15) die beiden Kontakte (22), (23) geschlossen oder geöffnet werden.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei beweg­ liche Kontaktfedern (22, 23) vorhanden sind, die unter einem Winkel von etwa 90° angeordnet sind.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontaktfedern (22, 23) Runddrähte sind.

4. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontaktfedern (22), (23) die Adern der Ableitleitungen (24, 25) des Sensors sind.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (16) auf der den Trägheitskörper (15) abgewandten Seite der Kontaktfedern (22, 23) angeordnet ist.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (16) ein Elektromagnet ist.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (16) ein Permanentmagnet ist.

8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Permanentmagneten (16) und dem Trägheitskörper (15) veränderbar ist.

9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) aus Thermoplast hergestellt ist.

10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehause (11) im Spritzgußverfahren hergestellt ist.