DE4310172A1 - Beschleunigungssensor - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beschleunigungssen
sor, und insbesondere einen Beschleunigungssensor, der dazu
geeignet ist, eine große Änderung in der Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs zu detektieren, wie sie durch eine Kollision
oder dergleichen bewirkt wird. Der Begriff "Beschleunigung"
ist vorliegend also auch im Sinne von "Verzögerung" zu ver
stehen, da eine Verzögerung physikalisch gesehen eine nega
tive Beschleunigung ist.
Ein Beschleunigungssensor der vorstehend genannten Art ist in
der US-Patentschrift 4 827 091 beschrieben. Dieser bekannte
Sensor umfaßt einen aus leitfähigem Material hergestellten
Zylinder; ein magnetisiertes Trägheitsteil, das so in dem
Zylinder angebracht ist, daß es in Längsrichtung des Zylin
ders bewegbar ist; ein leitfähiges Teil, das wenigstens auf
der End- oder Stirnfläche des Trägheitsteils angebracht ist,
welche sich auf der Seite eines Längsendes des Zylinders
befindet; ein Paar Elektroden, die an dem einen Längsende des
Zylinders angeordnet sind; und ein Anziehungsteil, das in der
Nähe des anderen Längsendes des Zylinders angeordnet ist.
Wenn das leitfähige Teil des magnetisierten Trägheitsteils
die Elektroden kontaktiert, dann kommt es zu einer leitenden
Verbindung dieser Elektroden über das leitfähige Teil. Das
Anziehungsteil ist aus einem solchen magnetischen Material
hergestellt, daß sich das Anziehungsteil und das Trägheits
teil magnetisch aufeinanderzu anziehen.
In diesem Beschleunigungssensor ziehen, wie bereits erwähnt,
das Trägheitsteil und das Anziehungsteil einander an. Wenn
keine oder fast keine Beschleunigung auf den Sensor einwirkt,
befindet sich das Trägheitsteil an dem anderen Ende in dem
Zylinder in Ruhe.
Wenn eine relativ große Beschleunigung auf diesen Beschleuni
gungssensor einwirkt, dann bewegt sich das magnetisierte
Trägheitsteil entgegen der Anziehungskraft des Anziehungs
teils. Während der Bewegung des Trägheitsteils wird ein elek
trischer Strom in dem vorgenannten Zylinder induziert, durch
den eine Magnetkraft erzeugt wird, welche das Trägheitsteil
in der Richtung vorspannt, die der Bewegungsrichtung des
Trägheitsteils entgegensetzt ist. Daher wird das magneti
sierte Trägheitsteil gebremst, so daß die Bewegungsgeschwin
digkeit desselben vermindert wird.
Wenn die Beschleunigung geringer als eine vorbestimmte Größe
oder ein Schwellenwert ist, wird das magnetisierte Trägheits
teil gestoppt, bevor es das vordere Ende des Zylinders er
reicht. Dann wird das Trägheitsteil durch die Anziehungskraft
des Anziehungsteils zurückgezogen.
Wenn die Beschleunigung größer als die vorbestimmte Größe
oder der Schwellenwert ist, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug,
in dem dieser Beschleunigungssensor vorgesehen ist, mit einem
großen Objekt kollidiert, beispielsweise mit einem anderen
Fahrzeug zusammenstößt, dann kommt das Trägheitsteil an dem
einen Ende des Zylinders an. Jetzt, wenn das geschieht, kon
taktiert die leitfähige Schicht auf der vorderen End- oder
Stirnfläche des Trägheitsteils beide Elektroden, so daß sie
dieselben elektrisch miteinander verbindet. Wenn vorher eine
Spannung zwischen den Elektroden angelegt worden ist, fließt
ein elektrischer Strom, wenn die Elektroden in der vorgenann
ten Weise miteinander kurzgeschlossen werden. Dieser elektri
sche Strom gestattet die Detektion einer Kollision des mit
dem Beschleunigungssensor versehenen Fahrzeugs.
Die Elektroden bestehen aus Kupfer, das einen kleinen elek
trischen Widerstand hat, und das mit einem korrosionsbestän
digen Material galvanisiert oder plattiert ist, wie mit Gold
oder dergleichen.
In dem vorstehend beschriebenen konventionellen Sensor kommt
es, wenn sich das Trägheitsteil vorwärtsbewegt und die Elek
troden kontaktiert, dazu, daß die Elektroden auf das Träg
heitsteil aufprallen und zu kleinen Vibrationen angeregt wer
den, so daß die Elektroden in extrem kurzen Zeitdauern das
Trägheitsteil wiederholt kontaktieren und sich wiederholt von
dem Trägheitsteil trennen und auf diese Weise ein Kontakt
prellen erzeugt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, einen
Beschleunigungssensor zur Verfügung zu stellen, der fähig
ist, das Prellen bzw. Kontaktprellen zu verhindern.
Der neuartige Beschleunigungssensor gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt folgendes: einen Zylinder, der aus einem
leitfähigen Material hergestellt ist; ein magnetisiertes
Trägheitsteil, das so in dem Zylinder angebracht ist, daß es
längs des Zylinders bewegbar ist; ein leitfähiges Teil, das
auf der End- oder Stirnfläche des Trägheitsteils angebracht
ist, welche sich auf der Seite des einen Längsendes des
Zylinders befindet; ein Paar Elektroden, welche an diesem
einen Längsende des Zylinders angeordnet sind und welche,
wenn das leitfähige Teil des Trägheitsteils die Elektroden
kontaktiert, über das leitfähige Teil leitend verbunden wer
den; und ein Anziehungsteil, das in der Nähe des anderen
Längsendes des Zylinders angeordnet und aus einem magneti
schen Material hergestellt ist, welches nach dem Trägheits
teil zu angezogen wird. Wenigstens ein Teil der Elektroden
besteht aus einem magnetischen Material, welches das magneti
sierte Trägheitsteil magnetisch anzieht.
In diesem neuartigen Beschleunigungssensor gemäß der Erfin
dung kommt es, wenn sich das Trägheitsteil vorwärtsbewegt und
die Elektroden kontaktiert, dazu, daß die Elektroden das
Trägheitsteil magnetisch anziehen. Demgemäß kommt es nicht
dazu, daß die Elektroden dabei das magnetisierte Trägheits
teil häufig kontaktieren und sich häufig wieder von demselben
trennen, so daß auf diese Weise ein Prellen bzw. Kontaktprel
len verhindert wird.
Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung seien nachfolgend anhand einer besonders bevorzug
ten Ausführungsform näher beschrieben und erläutert, die in
der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt ist, welche eine
Querschnittsansicht durch einen Beschleunigungssensor gemäß
der Erfindung zeigt.
In der nun folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung
wird auf die einzige Figur der Zeichnung Bezug genommen, die
eine Ausführungsform eines Beschleunigungssensors gemäß der
Erfindung zeigt. Dieser Sensor hat einen im wesentlichen
zylindrischen oder langgestreckten Spulenkörper 10, der aus
einem nichtmagnetischen Material, wie beispielsweise einem
Kunstharz, hergestellt ist. Ein Zylinder 12, der aus einer
Kupferlegierung hergestellt ist, ist innerhalb des Spulen
körpers 10 gehaltert. Ein magnetisiertes Trägheitsteil oder
eine Magnetanordnung 14 ist in dem Zylinder 12 angebracht
oder angeordnet. Diese Anordnung 14 umfaßt einen Kern 16, der
aus einem zylindrischen Permanentmagneten hergestellt ist
oder besteht, sowie ein zylindrisches Gehäuse 18, das an dem
einen Ende einen Boden hat, und eine Packung 20, die aus
einem Kunstharz hergestellt ist. Das Gehäuse 18 ist aus einem
nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Material, wie bei
spielsweise Kupfer, hergestellt und umschließt den Kern 16.
Das Gehäuse 18 ist an seinem anderen Ende geöffnet. Die
Packung 20 wirkt dahingehend, daß sie den Kern 16 innerhalb
des Gehäuses 18 hält. Die Magnetanordnung 14 ist in dem
Zylinder 12 in einer solchen Art und Weise angebracht oder
angeordnet, daß sie sich in der Längsrichtung des Zylinders
12 bewegen kann.
Der Spulenkörper 12 hat einen Einlaßteil oder Einstülpteil 22
an seinem einen Ende. Dieser Einstülp- oder Einlaßteil 22
erstreckt sich in den Zylinder 12 hinein. Eine Öffnung 24 ist
an dem vorderen Ende des Einlaßteils 22 ausgebildet. Ein Paar
Flansche 26 und 28 stehen seitlich in der Nähe des vorderen
Endes des Einlaßteils 22 des Spulenkörpers 10 vor. Ein ring
förmiges Anziehungsteil 30 oder ein Rückführring 30, das bzw.
der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, wie zum
Beispiel Eisen, ist zwischen den Flanschen 26 und 28 gehal
tert.
Der Spulenkörper 10 hat einen weiteren Flansch 32. Zwischen
die Flansche 28 und 32 ist eine Spule 34 gewickelt oder ein
gefügt. Ein weiterer Flansch 36 ist an dem anderen Ende des
Spulenkörpers 10 ausgebildet. An diesem Flansch 36 ist ein
Kontakthalter 38 angebracht.
Dieser Kontakthalter 38 ist aus einem Kunstharz hergestellt.
In dem Kontakthalter 38 ist ein Paar Elektroden 40 und 42
vorgesehen, und zwar so, daß deren rückwärtige Enden in den
Kontakthalter 38 eingebettet sind. In der Mitte des Kon
takthalters 38 ist eine Öffnung 44 ausgebildet. Die vorderen
Enden der Elektroden 40 und 42 stehen in die Öffnung 44 vor.
Die Elektroden 40 und 42 haben bogenförmige vordere Endteile.
Teile der bogenförmigen vorderen Endteile sind im wesentli
chen bündig mit der vorderen End- oder Stirnfläche des Zylin
ders 12 bzw. stehen ein wenig in den Zylinder 12 hinein vor,
wie Fig. 1 zeigt.
Diese Elektroden 40 und 42 sind aus Kupfer mit einer darauf
galvanisierten oder plattierten Nickelgalvanisierungs- oder
-plattierungsschicht hergestellt.
Leitungsdrähte (nicht gezeigt) sind mit den rückwärtigen
Enden der Elektroden 40 und 42 verbunden, so daß es ermög
licht wird, eine Spannung zwischen den Elektroden 40 und 42
anzulegen.
Es sei nun die Funktionsweise des Beschleunigungssensors, der
in der vorstehend beschriebenen Art und Weise aufgebaut ist,
näher erläutert:
Wenn keine äußere Kraft einwirkt, ziehen die Magnetanordnung
14 und die Rückholscheibe 30 einander an. Unter dieser Bedin
gung ist das rückwärtige Ende der Magnetanordnung 14 in sei
ner rückwärtigsten Position, wo es sich gegen die vordere
End- oder Stirnfläche des Einstülp- oder Einlaßteils 22 ab
stützt. Wenn eine äußere Kraft in der durch den Pfeil A
angedeuteten Richtung wirkt, dann bewegt sich die Magnetan
ordnung 14 gegen die Anziehungskraft des Rückholrings 30 in
der durch den Pfeil A angegebenen Richtung. Diese Bewegung
induziert einen elektrischen Strom in dem zum Beispiel aus
Kupferlegierung hergestellten Zylinder 12, so daß auf diese
Weise ein Magnetfeld erzeugt wird. Dieses Magnetfeld übt eine
magnetische Kraft auf die Magnetanordnung 14 in der Richtung
aus, die entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung derselben ist.
Infolgedessen wird die Magnetanordnung 14 gebremst.
Wenn die auf den Beschleunigungssensor einwirkende äußere
Kraft klein ist, kommt es dazu, daß die Magnetanordnung 14
auf ihrem Weg zu dem einen Ende des Zylinders 12 stoppt,
bevor sie dieses eine Ende erreicht. Die Magnetanordnung 14
kehrt dann durch die Anziehungskraft, die zwischen dem Rück
holring 30 und der Magnetanordnung 14 wirkt, bald in ihre
rückwärtigste Position zurück, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Wenn eine große äußere Kraft in der durch den Pfeil A ange
deuteten Richtung angewandt wird, zum Beispiel dann, wenn ein
mit dem Beschleunigungssensor versehenes Fahrzeug kollidiert,
dann wird die Magnetanordnung 14 bis zu dem vorderen Ende des
Zylinders 12 vorwärtsbewegt und kommt in Kontakt mit den
Elektroden 40 und 42. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt das Gehäuse
18 der Magnetanordnung 14, das aus einem elektrisch leitfähi
gen Material hergestellt ist, einen Kurzschluß zwischen den
Elektroden 40 und 42, so daß dadurch ein elektrischer Strom
zwischen diesen Elektroden erzeugt wird, wenn, wie oben be
schrieben, eine Spannung zwischen die Elektroden angelegt
ist. Dieses ermöglicht die Detektion einer Beschleunigungsän
derung, die größer als der beabsichtigte oder vorgesehene
Schwellenwert ist. Infolgedessen wird die Kollision des Fahr
zeugs detektiert.
Da die Elektroden 40 und 42 mit der Nickelschicht galvani
siert oder plattiert sind, kommt es, wenn die Magnetanordnung
14 die Elektroden 40 und 42 kontaktiert, dazu, daß die Elek
troden 40 und 42 die Magnetanordnung 14 magnetisch anziehen,
so daß infolgedessen die Elektroden 40 und 42 nicht prellen
und daher ein starkes Vibrieren oder ein Kontaktprellen ver
hindert wird.
Die vorerwähnte Spule 34 wird zum Überprüfen der Funktion des
Beschleunigungssensors benutzt. Im einzelnen ist es so, daß
die Spule 34, wenn sie elektrisch erregt wird, ein Magnetfeld
erzeugt, welches die Magnetanordnung 14 in der durch den
Pfeil A angedeuteten Richtung vorspannt. Die Magnetanordnung
14 bewegt sich dann bis zu dem vorderen Ende des Zylinders
12, wo sie die Elektroden 40 und 42 kurzschließt. Auf diese
Weise wird die Spule 34 erregt, um die Magnetanordnung 14
durch magnetische Kraft in Bewegung zu setzen. Demgemäß ist
es möglich, eine Überprüfung dahingehend vorzunehmen, ob sich
die Magnetanordnung 14 ohne Störung, Defekt oder Schwierig
keiten vorwärts und zurück bewegen kann, und ob die Elektro
den 40 und 42 mittels der Magnetanordnung 14 kurzgeschlossen
werden können.
In der vorliegenden Ausführungsform, die oben beschrieben
wurde, sind die Elektroden 40 und 42 zwar mit Nickel galvani
siert oder plattiert. Jedoch kann eine Galvanisierung oder
Plattierung auch mit einem anderen Metall (unter Einschluß
einer Legierung) vorgenommen werden, das elektrisch leitfähig
ist, bevorzugt eine hohe Korrosionsbeständigkeit hat, und das
magnetische Anziehungskraft besitzt, wie zum Beispiel Kobalt-
Nickel-Legierung. Und außerdem können die Elektroden 40 und
42 selbst aus einem Material bestehen, das die oben beschrie
benen Eigenschaften hat, zumindest leitfähig und magnetisch
ist, so daß es von der Magnetanordnung 14 angezogen wird.
Oder die Elektroden können aus einem magnetischen Material
bestehen, das mit einem elektrisch leitfähigen Material von
bevorzugt hoher Korrosionsfestigkeit beschichtet ist.
Wie oben beschrieben wurde, wird es, da der Beschleunigungs
sensor der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut ist, daß
die Elektrode bzw. die Elektroden das Trägheitsteil magne
tisch anzieht bzw. anziehen, durch die Erfindung ermöglicht,
ein Prellen der Elektrode bzw. Elektroden zu verhindern.
Kurz zusammengefaßt wird mit der Erfindung ein Beschleuni
gungssensor zur Verfügung gestellt, der folgendes umfaßt:
einen Zylinder, der aus einem elektrisch leitfähigen Material
hergestellt ist; ein magnetisiertes Trägheitsteil, das so in
dem Zylinder vorgesehen ist, daß es in der Längsrichtung des
Zylinders bewegbar ist; ein leitfähiges Teil, das wenigstens
auf der End- oder Stirnfläche des Trägheitsteils angebracht
ist, die dem einen Längsende des Zylinders zugewandt ist; ein
Paar Elektroden, die an diesem einen Längsende des Zylinders
angeordnet sind; und ein Anziehungsteil, das in der Nähe des
anderen Längsendes des Zylinders angeordnet ist. Wenn das
leitfähige Teil des Trägheitsteils die Elektroden kontak
tiert, wird bewirkt, daß diese Elektroden über das leitfähige
Teil leiten bzw. leitend verbunden sind. Das Anziehungsteil
ist aus einem magnetischen Material derart hergestellt daß
sich das Anziehungsteil und das Trägheitsteil aufeinanderzu
magnetisch anziehen. Wenigstens ein Teil der beschriebenen
Elektroden ist aus einem magnetischen Material hergestellt,
welches das Trägheitsteil magnetisch anzieht.
Claims (5)
1. Beschleunigungssensor, umfassend:
einen Zylinder (12), der aus einem leitfähigen Material hergestellt ist;
ein magnetisiertes Trägheitsteil (16), das in dem Zylinder (12) so angebracht ist, daß es längs des Zylinders (12) bewegbar ist;
ein leitfähiges Teil (18), das wenigstens auf der End fläche des Trägheitsteils (16) angebracht ist, die sich auf der Seite des einen Längsendes des Zylinders (12) befindet;
ein Paar Elektroden (40, 42), welche an dem einen Längsende des Zylinders (12) angeordnet sind, und welche, wenn das leitfähige Teil (18) des Trägheitsteils (16) die Elektroden (40, 42) kontaktiert, über das leitfähige Teil (18) zum Leiten gebracht oder leitend verbunden werden; und
ein Anziehungsteil (30), das in der Nähe des anderen Längsendes des Zylinders (12) angeordnet und aus einem magne tischen Material hergestellt ist, wobei das Trägheitsteil (16) von dem Anziehungsteil (30) magnetisch angezogen wird, und wobei wenigstens ein Teil der Elektroden (40, 42) aus einem magnetischen Material hergestellt ist, welches das Trägheitsteil (16) magnetisch anzieht.
einen Zylinder (12), der aus einem leitfähigen Material hergestellt ist;
ein magnetisiertes Trägheitsteil (16), das in dem Zylinder (12) so angebracht ist, daß es längs des Zylinders (12) bewegbar ist;
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ein Anziehungsteil (30), das in der Nähe des anderen Längsendes des Zylinders (12) angeordnet und aus einem magne tischen Material hergestellt ist, wobei das Trägheitsteil (16) von dem Anziehungsteil (30) magnetisch angezogen wird, und wobei wenigstens ein Teil der Elektroden (40, 42) aus einem magnetischen Material hergestellt ist, welches das Trägheitsteil (16) magnetisch anzieht.
2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektroden (40, 42)
aus Kupfer hergestellt sind, und daß die Elektroden (40, 42)
mit einer Metallschicht galvanisiert oder plattiert sind,
welche einen Magneten anzieht oder von einem Magneten ange
zogen wird.
3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metall, welches einen
Magneten anzieht oder von einem Magneten angezogen wird,
Nickel und/oder Kobalt-Nickel-Legierung ist.
4. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß ein oder der gesamte Kör
per der Elektroden (40, 42) aus einem Metall besteht, welches
einen Magneten anzieht oder von einem Magneten angezogen
wird.
5. Beschleunigungssensor nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metall, welches einen
Magneten anzieht oder von einem Magneten angezogen wird,
Nickel und/oder Kobalt-Nickel-Legierung ist.
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