DE4315072C2 - Beschleunigungssensor für fahrzeugsensitive Systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor für fahrzeug­ sensitive Systeme nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Trägheitsmasse kann beispielsweise aus einer einen Hebel bewegenden Masse, einer schwenkbar gelagerten Masse oder einer gegen Federkraft beweglichen Masse bestehen, die mit einem Stößel oder einem Hebel versehen ist. Das Halteteil kann in üblicher Weise mit einer Basis versehen sein, die eine kugelpfan­ nenförmige Ausnehmung und ein Lagerteil für den Hebel aufweist, der zwischen seiner Spitze und seiner Lagerung an sei­ nem Lagerteil zu einer kugelpfannenförmigen Kappe verbreitert ist, wobei zwischen der Kappe und der Ausnehmung eine die Träg­ heitsmasse bildende Kugel gehaltert ist und eine mit der Spitze des Hebels in Berührung stehende oder nahezu in Berührung stehende Steuerklinke vorgesehen ist, die von der Spitze des Hebels verschwenkt wird, wenn die Trägheitsmasse durch Be­ schleunigungen vorbestimmter Größe aus ihrer Ruhelage bewegt wird.

Bei einem aus EP 0 315 955 A2 bekannten Beschleunigungssensor dieser Art ist das Halteteil um eine Achse schwenkbar gelagert, die durch den Bereich der Spitze des Impulshebels oder durch den Berührungsbereich der Spitze des Impulshebels mit der Steuer­ klinke verläuft, so daß der Angriffspunkt der Spitze des Impuls­ hebels an der Steuerklinke nach einem Verschwenken des Halte­ teils des Beschleunigungssensors erhalten bleibt. Bei dem be­ kannten Beschleunigungssensor ist aber nicht berücksichtigt wor­ den, daß selbst dann, wenn der Angriffspunkt der Spitze des Im­ pulshebels an der Steuerklinke bei einem Verschwenken nicht ver­ ändert wird, sich dennoch das von dem Impulshebel auf die Klinke übertragenen Drehmoment wegen der Richtung der von dem Impulshe­ bel übertragenen Kraft derart verändern kann, daß eine zuverläs­ sige Funktion nicht mehr gewährleistet ist.

Aus GB-A-21 18 929 ist ein Sicherheitsgurtsystem mit einem Be­ schleunigungssensor bekannt, bei dem bei einem Verschwenken des Sicherheitsgurtsystems das die aus einer Kugel bestehende Träg­ heitsmasse halternde Halteteil derart um eine horizontale Achse schwenkbar ist, daß der kugelschalenförmige Teil des Halteteils in der horizontalen Stellung verbleibt. Die Kugel wirkt dabei mit einem abgewinkelten Betätigungshebel in der Drehachse des Halteteils mit der Sperrklinke zusammen, daß sich die wirksame Hebellänge der Sperrklinke bei einem Verschwenken des Halteteils nicht ändert. Diese Funk­ tion wird bei diesem bekannten Beschleunigungssensor bei einer Verstel­ lung nur erreicht, wenn diese um eine Achse erfolgt, die quer zur Achse des Gurtaufrollers liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Beschleunigungssensor der eingangs angegebenen Art derart zu verbessern, daß in jeder Schwenkstellung des Halteteils des Beschleunigungssensors von dem Hebel ein im wesentlichen gleiches Drehmoment auf die Steuerklinke übertragen wird, so daß die Steuerklinke zuverläs­ sig das von dieser beaufschlagte Teil, beispielsweise ein Steuer­ rad eines Gurtaufrollers steuern kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Beschleunigungssen­ sor der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Steuer­ klinke mit einer mit der Spitze des Hebels zusammenwirken­ den Steuerkurve versehen ist und die Steuerkurve derart geformt ist, daß der Hebel in jeder Schwenkstellung des Halteteils bei seiner Aktivierung die Steuerklinke mit einer ein etwa gleiches Drehmoment erzeugenden Kraft beaufschlagt.

Der Impulshebel beaufschlagt nach einer bevorzugten Ausführungs­ form die Steuerklinke dann mit einer ein etwa gleichbleibendes Drehmoment erzeugenden Kraft, wenn die Form der Steuerkurve der­ art geformt ist, daß in jeder Relativstellung des Hebels zu der Steuerkurve das Winkel-Übersetzungsverhältnis von Hebel und Steuerklinke konstant ist.

Eine besonders günstige Kraftübertragung ist dann gewährleistet, wenn die Spitze des Hebels rechtwinkelig auf die Steuer­ kurve einwirkt, weil dann die Reibungseinflüsse reduziert sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, daß die von der Spitze des Hebels auf die Steuerkurve ausge­ übte Kraft rechtwinkelig auf der Tangente der Steuerkurve steht und daß ihr wirksamer Hebelarm um die Schwenkachse der Steuerklinke in allen Stellungen der der Spitze auf der Steuerkurve gleich ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorge­ sehen, daß das Halteteil einerseits schwenkbar an einem in einer Kreisbogenführung geführten und von einer Schneckenwelle ange­ triebenen Zahnsegment gelagert ist und andererseits durch einen Gleitstein oder einer Rolle in einer zweiten Kurvenführung geführt ist. Durch diese Schwenklagerung des Halteteils läßt sich die gewünschte Bewegung der Spitze des Hebels erzeugen.

Das Verschwenken eines Halteteils eines Beschleunigungs­ sensors durch ein von einer Schneckenwelle angetriebenen Zahnsegment ist aus der EP 0 315 955 A2 bekannt.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Halteteil mit zwei an einem die Steuerklinke tragenden Gehäuse angelenkten Lenkern ein Vier-Gelenk bildet und ein Lenker ein zu seiner Schwenkachse konzentrisches Zahnsegment trägt, das mit einer Schneckenwelle kämmt.

Aus der DE-PS 26 58 747 ist ein fahrzeugsensitiver Beschleunigungssensor bekannt, der in einen Sitz oder eine Sitzlehne eines Kraftfahrzeuges inte­ griert ist und der sich nach einer Sitz- oder Sitzlehnenverstel­ lung dadurch an eine neue Lage anpassen läßt, daß der Beschleunigungssensor auf einer schwenkbaren Tragplatte angeordnet ist, die durch ein Vier-Gelenk bzw. eine Kurvenführung in eine Stellung ver­ schwenkbar ist, in der sich die Hochachse der fahrzeugsensitiven Blockiervorrichtung relativ zum Fahrzeugboden nicht verändert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gurtaufrollers mit ver­ schwenkbarem fahrzeugsensitivem Beschleunigungssensor,

Fig. 2 und Fig. 3 den Beschleunigungssensor nach Fig. 1 in den Endstellungen seiner Schwenkbewegungen,

Fig. 4 eine Seitenansicht des unteren Teils einer zwei­ ten Ausführungsform eines Gurtaufrollers mit verschwenk­ barem fahrzeugsensitivem Beschleunigungssensor,

Fig. 5 und Fig. 6 den Beschleunigungssensor gemäß Fig. 4 in den Endstellungen seiner Schwenkbewegungen,

Fig. 7 die relative Zuordnung des Impulshebels des Be­ schleunigungssensors zu der Steuerklinke,

Fig. 8 die Winkel des Impulshebels und der Steuerklinke zur Waagerechten und zur Senkrechten sowie die sich aus den Winkelzuordnungen ergebenden Kraftrichtungen und

Fig. 9 die Konstruktion der Steuerkurve bei rechtwinke­ lig auf diese von dem Impulshebel ausgeübter Kraft.

Der in den Fig. 1 bis Fig. 6 dargestellte Gurtaufroller besteht aus einem U-förmigen Rahmen 1, über den der Gurtaufroller beispielsweise an einer verschwenkbaren Rückenlehne befestigt ist. In dem Rahmen 1 ist über besondere Lagerteile die Wickel­ rolle gelagert. Mit einem Schenkel des Rahmens 1 ist die Mecha­ nikgrundplatte aus Kunststoff verbunden. An der Mechanikgrund­ platte ist eine Steuerscheibe 2 schwenkbar gelagert. Um einen Zapfen 3 der Steuerscheibe 2 ist eine zweiarmige Steuerklinke 4 schwenkbar gelagert, deren Sperrzahn 5 in eine Verzahnung 6 eines Steuerrades 7 einfällt, wenn eine Spitze 8 eines Hebels 9 durch Verschwenkung auf einer durch einen Nocken gebildeten Steuer­ kurve 10 der Steuerklinke 4 gleitet und diese dadurch in die Ver­ zahnung 6 des Steuerrades 7 einschwenkt. Das Steuerrad 7 ist mit der Welle der Wickelrolle verbunden.

Der sogenannte fahrzeugsensitive Beschleunigungssensor 12 besteht aus einem Halteteil 13 mit einer kugelpfannenförmigen Vertiefung und dem Hebel 9, der an einem mit dem Halteteil 13 verbundenen Lagerteil 14 um eine Achse 15 schwenkbar gelagert ist. Das Halteteil 13 und das Lagerteil 14 bilden zusammen den Rahmen des Beschleunigungssensors. Der Hebel 9 weist zwischen seinem Lager und seiner Spitze 8 eine kugelpfannenförmige Kappe 16 auf, wobei zwischen dieser Kappe und der Vertiefung des Halteteils 13 die Sensor­ kugel 17 gehaltert ist.

Das Halteteil 13 ist durch eine Schwenkachse 20 an einem Zahnsegment 21 angelenkt, das über einen gekrümmten Steg oder Gleitsteine in einer kreisbogenförmigen Schlitzführung 22 ge­ führt ist, die in dem Rahmen 1 angeordnet ist. Mit dem Zahn­ segment 21 kämmt eine in dem Rahmen 1 gelagerte Schneckenwelle 23. Das Halteteil 13 ist an seinem vorderen Ende mit einem Gleitstein 24 versehen, der in einer schlitzför­ migen Kurvenführung 25 geführt ist.

Der Gurtaufroller ist eine verschwenkbare Sitzlehne eingebaut. Die Sitzlehnenverstellung erfolgt über einen Servomotor mit dazu­ gehörigem Getriebe. Zwischen dem Antriebsmotor und dem Sitzlehnenverstellgetriebe ist ein Getriebe geschaltet, von dem der Antrieb der Schneckenwelle 35 abgeleitet ist. Die Drehzahl des Servomotors wird im vorgegebenen Verhältnis zu der Sitzlehnenver­ stellung auf die Schneckenwelle 23 übertragen, so daß je nach der Sitzlehnenverstellung immer eine entsprechende Nachstellung des Halteteiles 13 erfolgt, das dadurch in ihrer waagerechten Stellung unabhängig von einer Verstellung der Sitzlehne gehalten wird. Dabei erfolgt die Verstellung durch die Kurvenführungen 22, 25 in der Weise, daß die Spitze 8 des Hebels 9 der Kon­ tur der Steuerkurve 10 folgt, wobei diese Kontur derart gewählt ist, daß die von der Spitze 8 des Hebels 9 auf die Steuer­ kurve 10 übertragene Kraft an der Steuerklinke 4 in jeder Stel­ lung ein gleichbleibendes Drehmoment erzeugt.

Die Endstellungen der Spitze 8 des Hebels 9 auf der Steuer­ kurve 10 sind aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 4 bis Fig. 6 ist ein Zahn­ segment 30 mit einem Lenker 31 fest verbunden, der um eine Achse 32 in dem Rahmen 1 schwenkbar gelagert ist. Auf dem Zahnseg­ ment 30 ist das Halteteil 13 um eine Achse 33 schwenkbar gela­ gert. Das vordere Ende des Halteteils 13 ist um eine Achse 34 schwenkbar an einem Lenker 35 gelagert, dessen anderes Ende um eine Achse 36 in dem Rahmen 1 gelagert ist. Durch Verschwenkung des Zahnsegments 30 über die Schneckenwelle 23 wird das Halteteil 13 in einer Weise verschwenkt, daß es in jeder Schwenkstellung in seiner waagerechten Stellung verbleibt. Während dieser Schwenkbewegung führt die Spitze 8 des Hebels 9 auf der Steuerkurve 10 eine derarti­ ge Bewegung aus, daß die von der Spitze 8 auf die Steuerkurve 10 übertragene Kraft an der Steuerklinke 4 immer das gleiche Drehmo­ ment erzeugt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, bilden die Lenker 31, 35 mit dem Halteteil 13, 14 ein Vier-Gelenk mit den Gelenken 32, 33, 34, 36.

An Hand der Fig. 7 bis Fig. 9 werden nun die zweckmäßigen Gestal­ tungen der Steuerkurve 10 erläutert.

Bei der ersten an Hand der Fig. 7 und Fig. 8 abgeleiteten Form der Steuerkurve wird vorausgesetzt, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hebel 9 und der Steuerklinke 4 bei jeder Sitz­ verstellung gleichbleibt. Unter dieser Bedingung gilt für die Form der Steuerkurve 10 folgende mathematische Ableitung:

Bestimmung der Form der Steuerkurve

Das Übersetzungsverhältnis

Wird nach einer bevorzugten Ausführungsform vorausgesetzt, daß die Spitze 8 des Hebels 9 immer senkrecht auf der Tangente der Steuerkurve 10 steht, gilt für die Form der Steuerkurve 10 folgende mathematische Ableitung:

Nach der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 9 soll die Spitze des Impulshebels senkrecht auf der Steuerkurve stehen.

Daraus folgt R₂ = f (α₂), wobei β = α₁

Für die praktische Ausgestaltung der Steuerkurve läßt sich nur der obere Kurvenast in Fig. 9 praktisch verwenden, weil der Hebel die Steuerkurve nicht von ihrer konkaven Seite her berühren kann.

Claims (5)

1. Beschleunigungssensor für fahrzeugsensitive Systeme
mit einem Halteteil (13, 14), auf dem eine einen Hebel (9) oder einen Stößel unter der Wirkung von Beschleunigungen oder Verzögerungen bewegende Trägheitsmasse (17) gehaltert ist, mit einer
mit der Spitze (8) des Hebels (9) oder Stößels in Berührung stehenden oder nahezu in Berührung stehenden Steuerklinke (4), die von der Spitze (8) verschwenkt wird, wenn die Trägheits­ masse (17) durch Beschleunigungen vorbestimmter Größe aus ihrer Ruhelage bewegt wird,
wobei das Halteteil (13, 14) an einem verschwenkbaren Fahr­ zeugteil, beispielsweise einem Sitz oder einer Sitzlehne, beweglich gelagert ist und
wobei das Halteteil (13, 14) mit einer Stelleinrichtung (21, 22) versehen ist, die dieses bei Verschwenken des Fahr­ zeugteils derart bewegt, daß sich die Richtung des Halte­ teils (13, 14) relativ zu dem Fahrzeugboden nicht verändert,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerklinke (4) mit einer mit der Spitze (8) des Hebels (9) oder Stößels zusammenwirkenden Steuerkurve (10) versehen ist und die Steuerkurve (10) derart geformt ist, daß die Spitze (8) in jeder Lage des Halteteils (13, 14) bei ihrer Aktivierung die Steuerklinke (4) mit einer ein etwa gleiches Drehmoment er­ zeugenden Kraft beaufschlagt.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Form der Steuerkurve (10) derart geformt ist, daß in jeder relativen Stellung des Hebels (9) zu der Steuerkurve (10) das Winkel-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hebel (9) und der Steuerklinke (4) konstant ist.

3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von der Spitze (8) auf die Steuerkurve (10) ausgeübte Kraft rechtwinkelig auf der Tangente der Steuerkurve (10) steht und daß ihr wirksamer Hebelarm um die Schwenk­ achse (3) der Steuerklinke (4) in allen Stellungen der Spitze (8) auf der Steuerkurve (10) gleich ist.

4. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halteteil (13,14) einerseits schwenkbar an einem in einer Kreisbogenführung (22) geführ­ ten und von einer Schneckenwelle (23) angetriebenen Zahnseg­ ment (21) gelagert und andererseits durch einen Gleitstein (24) oder eine Rolle in einer Kurvenführung (25) ge­ führt ist.

5. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halteteil (13, 14) mit zwei an einem die Steuerklinke (4) tragenden Gehäuse angelenkten Len­ kern (31, 35) ein Vier-Gelenk bildet und ein Lenker (31) ein zu seiner Schwenkachse (32) konzentrisches Zahnseg­ ment (30) trägt, das mit einer Schneckenwelle (23) kämmt.