DE4238880C2 - Beschleunigungsschalter - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Beschleunigungsschalter nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein derartiger Be­ schleunigungsschalter bekannt, bei dem ein länglicher Kippkörper als seismische Masse in einem becherförmigen Gehäuse angeordnet ist. In eine Stirnseite des Kippkörpers ist ein Permanentmagnet eingelassen, der mit einem Reedschalter in Wirkverbindung steht. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Permanentmagneten und dem metallischen Kontakten des Reedschalters kann es aber zu einer geringen Anzugs­ kraft des Kippkörpers kommen. Dadurch wird die Gewichtskraft des Kippkörpers geringfügig verändert, was eine Streuung der Auslöse­ werte der verschiedenen Beschleunigungsschalter einer Serie zur Folge hat. Diese luftspaltabhängige Streuung der Auslösewerte beein­ trächtigt ferner die Zuverlässigkeit des Beschleunigungsschalters (DE-OS 40 36 567.0).

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Beschleunigungsschalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei den verschiedenen Schaltern einer Großserie eine geringe Streuung der Auslösewerte vorliegt. Dieser Schalter ist somit für eine Groß­ serie geeignet. Er kann leicht mit bisher in der Praxis verwendeten Beschleunigungsschaltern ausgetauscht werden. Das Prinzip, daß im nicht betätigten Zustand ein zweipoliger Schalter geschlossen werden soll, kann weiterhin beibehalten werden. Dadurch ist es auch weiter­ hin möglich, daß, wenn der Stromkreis an einer beliebigen Stelle unterbrochen wird, automatisch ein Auslösesignal erzeugt wird. Die notwendigen Auslösewege und Auslösezeiten sind relativ kurz, so daß bereits bei geringer Verkippung des Kippkörpers die angeschlossenen Schutzvorrichtungen im Kraftfahrzeug ausgelöst werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Beschleu­ nigungsschalters möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur eine perspektivische Darstellung mit teil­ weisem Aufriß eines Beschleunigungsschalters.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist mit 10 das etwa becherförmige Gehäuse eines Beschleu­ nigungsschalters 11 bezeichnet, dessen Innenraum Seitenwände 12 mit konstant ansteigendem Winkel α aufweist. Die Größe des Winkels α ist dabei auf die maximal zulässige Hysterese des Kippwinkels abge­ stimmt. Dieser Kippwinkel wird vom geforderten Auslösewinkel oder der Auslösebeschleunigung des Beschleunigungsschalters 11 bestimmt.

Auf dem Boden 13 des Innenraums liegt ein länglicher Kippkörper 15 auf, der als seismische Masse dient. In der Figur hat der Kippkörper 15 einen rechteckigen Querschnitt, wobei die kürzere Seite in Kipp­ richtung F ausgebildet ist. Dadurch erhält man eine definierte Kipp­ richtung des Kippkörpers 15 und somit Auslöserichtung des Beschleu­ nigungssensors 11, was bedeutet, daß der Beschleunigungsschalter 11 nur in einer Richtung auf einwirkende Beschleunigungen reagiert. Ferner weist der Kippkörper 15 zwei Kammern 16 auf, die zum Ein­ führen von Vollkörpern dienen, um eine Veränderung des Schwerpunkts des Kippkörpers 15 zu bewirken. Durch Veränderung des Schwerpunktes des Kippkörpers 15 kann die Auslöseschwelle des Beschleunigungs­ sensors 11 beeinflußt werden. Die dem Boden 13 zugewandten Kanten des Kippkörpers 15 sind leicht abgerundet, insbesondere müssen sie bei den Schaltern einer gesamten Serie eine genau definierte Form aufweisen, um ein exaktes, leichtes und reproduzierbares Verkippen des Kippkörpers im Innenraum des Gehäuses 10 zu ermöglichen. In der dem Boden 13 gegenüberliegenden Stirnseite des Kippkörpers 15 ist ein Aufsatz 17 angeordnet, in dem sich ein Magnetsystem 18 befindet.

Das Magnetsystem 18 besteht aus zwei axial magnetisierten Permanent­ magneten 19, 20, d. h. ihre Polarisationsrichtung ist parallel zu ihrer Längsachse. Ferner sind die beiden Permanentmagnete 19, 20 in etwa parallel nebeneinander angeordnet, wobei ihre Achse bzw. ihre Polaristationsrichtung senkrecht zur Kipprichtung bzw. parallel zur längeren Achse des rechteckigen Querschnittes des Kippkörpers 15 verläuft. Die beiden Permanentmagnete 19, 20 sind gegensinnig polarisiert, so daß der Permanentmagnet 19 mit dem Nordpol und der Permanentmagnet 20 mit dem Südpol etwa bündig mit der Außenwand des Aufsatzes 17 abschließt. Selbstverständlich wäre auch eine Polari­ sierung der beiden Permanentmagnete jeweils in entgegengesetzter Richtung möglich. Ferner sind die anderen Stirnseiten der beiden Permanentmagnete 19, 20 mit einem magnetischen Flußleit­ körper 21, zum Beispiel einem gemeinsamen Jochblech verbunden. Mit Hilfe dieses Flußleitkörpers 21 sind der Nord- bzw. der Südpol der Permanentmagnete 19, 20 miteinander verbunden. Auf diese Weise ent­ steht ein eng begrenzter Streufluß an den dem Flußleitkörper 21 gegenüberliegenden freien Stirnseiten der beiden Permanentmagnete 19, 20.

Gegenüber den freien Stirnseiten der Permanentmagnete 19, 20, d. h. auf der dem Flußleiterstück 21 abgewandten Seite der Permanent­ magnete 19, 20 befindet sich ein Reedschalter 25. Der Reedschalter ist im Aufriß dargestellt, so daß der obere Kontakt 26 und der untere Kontakt 27 zu erkennen sind. Der erste Kontakt 26 ist mit dem einen Pol des zweipoligen, am Gehäuse 10 angebauten Steckers 28 verbunden, während der zweite Kontakt 27 mit dem anderen Pol des Steckers 28 verbunden ist. Über den Stecker 28 ist der Beschleuni­ gungsschalter 11 mit einem Steuergerät und ferner mit Insassen­ schutzvorrichtungen für die Insassen eines Kraftfahrzeugs verbind­ bar. Ferner sind die beiden Kontakte 26, 27 des Reedschalters 25 in Kipprichtung des Kippkörpers 15, d. h. senkrecht zur Achse der beiden Permanentmagnete 19, 20 angeordnet. Da der Absatz 17 nicht die ganze Breite des Kippkörpers 15 umfaßt, kann der Reedschalter 25 neben dem Magnetsystem 18 angeordnet werden, was bedeutet, daß das Magnet­ system 18 und der Reedschalter 25 in einer Ebene nebeneinander liegen. Dadurch ist es möglich, daß das Magnetsystem 18 durch Streu­ fluß in Verbindung mit den Kontakten 26, 27 des Reedschalters 25 keine Anzugskraft auf den Kippkörper 15 ausüben kann. Ferner befin­ den sich die beiden Kontakte 26, 27 in der Grundstellung des Beschleunigungsschalters 11 in etwa in der magnetischen Achse des Magnetsystems 18. Da aufgrund des Flußleitkörpers 21 an den dem Reedschalter 25 zugewandten Stirnseiten der beiden Permanentmagnete 19, 20 ein Magnetfeld mit einem eng begrenzten Streufluß entsteht, ergibt sich ein konzentriertes Magnetfeld. Die Richtung des Magnet­ feldes kehrt sich innerhalb eines kleinen, insbesondere durch den Abstand der beiden Permanentmagnete 19, 20 vorgegebenen Wegs wieder um. Dadurch sind nur kurze Kippwege des Kippkörpers 15 zur Auslösung des Beschleunigungsschalters 11 notwendig. Insbesondere durch die seitliche Anordnung des Reedschalters 25 zum Magnetsystem 18 er­ reicht man, daß die Kraftwirkung der beiden Permanentmagnete 19, 20 auf die Kontakte 26, 27 des Reedschalters 25 keinen Einfluß auf den Auslöse- oder Kippwinkel des Kippkörpers 15 hat. Selbstverständlich muß der Kippkörper insbesondere im Bereich des Magnetsystems 18, d. h. zum Beispiel im Aufsatz 21 aus einem magnetisch nicht leitendem Material bestehen. Hierzu kann zum Beispiel Kunststoff verwendet werden. Zur Beeinflussung des Schwerpunktes können dann in die Kammern 16 ein oder mehrere Messingkörper eingesetzt werden. Bei dieser Anordnung der Permanentmagnete und der Kontakte des Reed­ schalters 25 erhält man einen sehr kurzen Kippweg des Kippkörpers 15 und damit verbunden eine kleine Hysterese des Schaltvorgangs des Beschleunigungsschalters 11. Der Abstand der beiden Permanentmagnete 19, 20 sollte dabei nicht größer als der Überlappungsbereich der beiden Kontakte 26, 27 des Reedschalters 25 sein.

Befindet sich der Beschleunigungsschalter 11 in seiner Grund­ stellung, d. h. in der in der Figur dargestellten Position, so sind die Kontakte 26, 27 des Reedschalters 25 in etwa in der magnetischen Achse des Magnetsystems 18 und somit den Polen der beiden Permanent­ magnete 19, 20 gegenüber angeordnet. In bekannter Weise verläuft der magnetische Fluß der beiden Permanentmagnete vom Nordpol des einen Permanentmagneten 19 zum Südpol des anderen Permanentmagneten 20. Auf der einen Stirnseite der beiden Permanentmagnete 19, 20 wird mit Hilfe des Flußleitstücks 21 der Magnetfluß geschlossen. Auf der dem Flußleitstück 21 abgewandten Stirnseite verläuft der Magnetfluß über den sich zwischen dem Permanentmagneten 19, 20 und dem Reed­ schalter 25 befindlichen Luftspalt und durch die Kontakte 26, 27 des Reedschalters 25. Aufgrund des Magnetflusses nehmen die beiden Kontakte 26, 27 eine unterschiedliche Polarität an, so daß sich die Kontakte 26, 27 in Grundstellung anziehen. Dadurch sind die Kontakte des Reedschalters 25 geschlossen, was einen geschlossenen Stromkreis bedeutet. Dieser geschlossene Stromkreis ist notwendig, da der Beschleunigungsschalter 11 kompatibel zu bereits verwendeten Schaltern sein soll und in einfacher Weise, d. h. ohne den sonstigen Einbau zu beeinflussen, gegenüber bisher verwendeten Kippschaltern austauschbar sein soll.

Wirkt auf den Schalter 11 eine Beschleunigung ein oder wird der Schalter um einen Winkel gekippt, so kippt der Kippkörper 15 um seine Kippachse. Dabei wird das Magnetsystem 18, gegenüber dem Reed­ schalter 25 aus der oben beschriebenen Grundstellung wegbewegt. Ferner bewirkt das Kippen des Körpers 15, daß das magnetische Feld der beiden Permanentmagnete 19, 20 mit verschoben wird. Der Reed­ schalter 25 ist hingegen ortsfest im Gehäuse 10 angeordnet und wird durch die angreifende Beschleunigung in seiner Position nicht ver­ ändert. Im gekippten Zustand des Kippkörpers 15 verlaufen die Fluß­ linien des magnetischen Felds der beiden Permanentmagnete 19, 20 nur noch durch einen Kontakt 26 bzw. 27 des Reedschalters 25. Welcher der beiden Kontakte 26 oder 27 nun noch von den Flußleitlinien durchströmt wird, ist davon abhängig, in welche Richtung der Kipp­ körper 15 kippt. Somit ist im gekippten Zustand nur noch einer der beiden Kontakte des Reedschalters 25 vom Magnetfeld erfaßt bzw. beeinflußt. Der andere Kontakt ist dabei nahezu magnetisch neutral, so daß zwischen den beiden Kontakten 26, 27 des Reedschalters 25 nur noch geringe magnetische Kräfte wirken. Die beiden Kontakte 26, 27 ziehen sich dadurch nicht mehr an, so daß der Reedschalter 25 im gekippten Zustand des Kippkörpers 15 geöffnet ist. Dadurch wird der Stromkreis nun unterbrochen, was ein Auslösesignal und somit ein Auslösen der Insassenschutzvorrichtungen bewirkt.

Claims (3)

1. Beschleunigungsschalter (11) mit einem Gehäuse (10), in dessen Gehäuseausnehmung ein als seismische Masse dienender Kippkörper (15) mit länglicher Gestalt angeordnet ist, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes mit Hilfe eines im Kippkörper (15) ange­ ordneten Magnetsystems (18) und einem Reedschalter (25) ein Steuer­ signal auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (18) mindestens zwei Permanentmagnete (19, 20) mit entgegengesetzter Polsarisationsrichtung aufweist, die auf der dem Reedschalter (25) abgewandten Stirnseite mit einem magnetischen Flußleitkörper (21) verbunden sind, daß die Kontakte (26, 27) des Reedschalters (25) im zwischen den Permanentmagneten (19, 20) liegenden Magnetfeld sich befinden, und daß die Polarisationsrichtungen der Permanentmagnete (19, 20) senkrecht zur Längsachse des Kippkörpers (15) verlaufen und die Kontakte (26, 27) des Reedschalters (25) in Kipprichtung des Kippkörpers (15) angeordnet sind.

2. Beschleunigungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (19, 20) und der Reedschalter (25) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Kippkörpers (15) angeordnet sind.

3. Beschleunigungsschalter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (18) in einem Fortsatz (17) des Kippkörpers (15) angeordnet ist.