DE4400206A1 - Stoßfeststellungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Feststellen von Stößen (im folgenden als "Stoßsensor" bezeichnet), ins­ besondere zur Feststellung von sich ändernden Beschleunigungen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, in beispielsweise Situationen von Kollisionen, plötzlichem Halten, plötzlichem Anfahren oder plötzlichem Beschleunigungen. Im besonderen weist dieser Stoßsensor einen magnetischen Reed-Schalter auf, der Stöße feststellt, die Fahrzeuge bei Kollisionen und anderen Verkehrs­ unfällen erfahren, und ein Signal zur Betätigung einer Schutzvor­ richtung, wie eines Airbags oder eines Sicherheitsgurtsystems ausgibt.

Es sind viele Beispiele von Stoßsensoren, die magnetische Reed-Schalter verwenden bekannt. Diese Stoßsensoren haben ein innerhalb des Fahrzeugs angebrachtes Gehäuse, wobei das Schalter­ gehäuse in der Richtung angeordnet ist, in der der Stoß festzu­ stellen ist, beispielsweise in der Richtung, in der sich das Kraftfahrzeug bewegt. In dem Schaltergehäuse ist der magnetische Reed-Schalter angebracht, und ein Magnet zylindrischer Form ist koaxial zum Schaltergehäuse auf diesem angeordnet. Dieser Magnet wird durch eine Schraubenfeder so belastet, daß er längs des Schaltergehäuses gleiten kann.

Wenn ein Kraftfahrzeug infolge eines Zusammenstoßes oder aus einem anderen Grund plötzlich anhält, erhält der Stoßsensor die erhebliche Verzögerung, wodurch sich der Magnet in dem Stoßsensor aufgrund seiner Masseträgheit längs des Schaltergehäuses gegen den Widerstand der Kraft der Schraubenfeder bewegt.

Wenn die auf dem Kontaktabschnitt des magnetischen Reed-Schalters ausgeübte Magnetkraft einen bestimmten Wert über­ schreitet, schließen die Kontaktabschnitte, was bewirkt, daß der Schalter einschaltet. Danach, wenn das Fahrzeug steht, wird die Zugspannung der Feder größer als die Trägheitskraft des Magnets, und der Magnet bewegt sich längs der Außenseite des Schalterge­ häuses in die umgekehrte Richtung zurück in seine Ausgangs­ position vor dem Zusammenstoß. Die auf dem magnetischen Reed- Schalter ausgeübte Magnetkraft nimmt dabei allmählich ab, und der Kontaktabschnitt des Schalters geht in den ausgeschalteten Zustand über, wenn die Magnetkraft unter dem bestimmten Wert abnimmt.

Der magnetische Reed-Schalter verbleibt in dem eingeschalte­ ten Zustand vom Zeitpunkt, zu dem die Kontaktabschnitte ge­ schlossen werden, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kontakt­ abschnitte öffnen. Der Ein-Zustand der Kontaktabschnitte wird durch eine bestimmte Nachweisschaltung festgestellt, und das Signal der Nachweisschaltung wird einer Steuerschaltung für das Fahrgastschutzsystem, etwa Airbags, eingegeben.

Wenn jedoch der auf den herkömmlichen Stoßsensor aufgebrach­ te Stoß extrem groß wird, nimmt die Geschwindigkeit des sich längs der Außenfläche des Schaltergehäuses bewegenden Magneten zu, was zur Folge hat, daß der Ein-Zustand des magnetischen Reed- Schalters nach sehr kurzer Zeit endet, und es kann sein, daß das Stoßnachweissignal der Nachweisschaltung ebenfalls für eine sehr kurze Zeit ausgegeben wird.

Ferner ist bei einem herkömmlichen Stoßsensor die Verwindung der Schraubenfeder in Richtung ihres Durchmessers beschränkt, so daß eine solche nur eintritt, wenn die Schraubenfeder sehr stark zusammengepreßt wird, was zu einem Problem dahingehend führt, daß die Zeitdauer, während welcher die magnetische Reed-Schalter im Ein-Zustand verbleibt, von Fall zu Fall unterschiedlich ist.

Bei der Montage des herkömmlichen Stoßsensors kann die Schraubenfeder zwischen das Gehäuse und das Schaltergehäuse gesetzt werden, und es kann passieren, daß das zum Verschließen des Reed-Schalters verwendete Harz an der zwischen dem Gehäuse und dem Schaltergehäuse angeordneten Feder anhaftet. Dies kann Expansions- und Kontraktionsbewegungen der Schraubenfeder verhindern, was Fehlfunktionen der Stoßnachweiseinrichtung zur Folge haben kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Stoßsensors, der in der rage ist, einen Stoß auch dann sicher nachzuweisen, wenn der von dem Sensor erfahrene Stoß erheblich ist.

Ferner schafft die Erfindung einen Stoßsensor, bei welchem die Zeitdauer, während der der magnetische Reed-Schalter fortgesetzt im Ein-Zustand ist, konstant ist. Ferner schafft die Erfindung einen Stoßsensor, der dies mit einem einfachen Aufbau erreicht. Ferner schafft die Erfindung einen Stoßsensor, bei welchem nicht die Gefahr besteht, daß sich die Schraubenfeder innen verfängt, wenn die Komponenten des Stoßsensors montiert werden. Ferner schafft die Erfindung einen Stoßsensor für ein zuverlässiges Arbeiten der Schutzvorrichtungen, wie etwa Airbags. Ferner schafft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für Schutzvorrichtungen, die den Stoßsensor enthält.

Der Sensor zur Feststellung von Stößen gemäß der Erfindung weist ein Schaltelement, welches durch den Einfluß einer Magnetkraft eingeschaltet wird, und ein bewegliches Element mit einem Magneten, welches sich längs des Schalters unter dem Einfluß der als Folge des Aufbringens eines Stoßes entstehenden Trägheitskraft bewegt, auf. Das bewegliche Element ist so anzuordnen, daß es sich in der Richtung bewegt, in der die Stöße nachgewiesen werden sollen. Ferner umfaßt der Sensor Erstreckungs­ mittel zum Ausdehnen der Zeitdauer, für die das bewegliche Element in der Stellung verbleibt, in welcher das Schaltelement im Ein-Zustand gehalten wird, wenn die Stöße auf das bewegliche Element aufgebracht werden.

Ein Beispiel für solche Erstreckungsmittel ist ein am beweglichen Element angebrachtes Gewichtselement zur Erhöhung der Dichte bzw. Masse des beweglichen Elements. Dieses Gewichts­ element besteht aus einem Material mit einer Dichte, die größer als diejenige des Materials des Magneten ist. Der Magnet besteht aus einem magnetischen Kunststoff.

Um eine solche Erstreckung zu ermöglichen, ist auch vorgesehen, daß sich die Schraubenfeder, ein elastisches Element, welches das bewegliche Element in einer bestimmten Richtung, wie in die Richtung der Stöße, belastet, sich auch in Richtung ihres Durchmessers sowie in Längsrichtung verformen kann. Zur Ermögli­ chung einer solchen Verformung ist ein Spielraum zwischen der Schraubenfeder und dem Schaltelement vorgesehen, so daß sich die Schraubenfeder in Richtung ihres Durchmessers verformen kann. Ein größerer Durchmesser der Schraubenfeder ist bevorzugt.

Das bewegliche Element weist einen Teil auf, der geringeren Durchmesser als andere Teile hat, und der Teil geringeren Durchmessers ist in die Schraubenfeder eingesetzt. Die Länge des Abschnittes mit geringerem Durchmesser ist vorzugsweise kürzer als die Länge der Schraubenfeder, wenn diese vollständig zusammengedrückt ist.

Das Schaltelement wird durch Aufbringen von Stößen, die als Folge eines Fahrzeugzusammenstoßes erfahren werden, eingeschal­ tet. Dieser Stoßsensor ist mit einer Nachweisschaltung zum Nachweisen des Ein-Zustandes des Schalters verbunden.

Ferner ist der Schalter in beispielsweise einem Glasgehäuse untergebracht. Das elastische Element ist zwischen dem Gehäuse und dem beweglichen Element angeordnet. Der Endabschnitt des elastischen Elements wird beispielsweise durch eine auf dem Gehäuse ausgebildete Ausnehmung abgestützt. Ein Beispiel des Schaltelements ist ein magnetischer Reed-Schalter. Es ist annehmbar, wenn das bewegliche Element allein aus Magneten besteht. Es ist auch annehmbar, wenn das bewegliche Element aus einem Magneten vergleichsweise hoher Masse bzw. Dichte besteht.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Sicherheitsein­ richtung zur Gewährleistung der Sicherheit von Fahrgästen, wenn Fahrzeuge Stöße erfahren. Diese Einrichtung gibt ein vom Stoßsensor erzeugtes Nachweissignal auf Fahrgastschutzvor­ richtungen, wie etwa Airbags, aus. Dadurch betätigt der Stoßsen­ sor die Fahrzeugschutzvorrichtung sicher, wenn ein Fahrzeug in einen Unfall, wie etwa einem Zusammenstoß, verwickelt ist.

Ein solcher Stoßsensor ist hinsichtlich des Nachweises von Stößen auch dann zuverlässig, wenn der auf ein Fahrzeug aufge­ brachter Stoß erheblich ist. Ferner weist der Stoßsensor Stöße in einer Weise nach, daß die Zeitdauer, während das Schaltelement im Ein-Zustand gehalten wird, konstant ist. Ferner stellt der Sensor Stöße unter Verwendung eines einfachen Aufbaus fest.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Auf diesen zeigt bzw. entspricht

Fig. 1 den Grundaufbau eines Stoßsensors, wobei ein Teil im Querschnitt gezeigt ist,

Fig. 2 den Aufbau der ersten Ausführungsform eines Stoßsen­ sors gemäß der Erfindung, wobei ein Teil im Querschnitt gezeigt ist,

Fig. 3 den Aufbau einer zweiten Ausführungsform des Stoßsensors gemäß der Erfindung, wobei ein Teil im Querschnitt gezeigt ist,

Fig. 4 den Stoßsensor der Fig. 3 in einem Zustand, in dem die Schraubenfeder vollständig zusammengedrückt ist,

Fig. 5 den Aufbau eines Stoßsensors ohne Spielraum zwischen einer Schraubenfeder und einem Gehäuse, wobei ein Teil im Quer­ schnitt gezeigt ist,

Fig. 6 einen Detailaufbau des Stoßsensors gemäß Fig. 2, wobei Fig. 6 einen Querschnitt eines Stoßsensors im Schnitt in Längsrichtung senkrecht zur Schwerkraftrichtung zeigt,

Fig. 7 einen Aufbau eines Stoßsensors der Fig. 6, der mit einem Harz verschlossen ist, wobei Fig. 7 einen Querschnitt des Stoßsensors mit Schnitt in Längsrichtung parallel zur Schwer­ kraftrichtung zeigt,

Fig. 8 der Fig. 6 für eine dritte Ausführungsform des Stoßsensors gemäß der Erfindung und

Fig. 9 der Fig. 7 für die dritte Ausführungsform des Stoßsensors gemäß der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht den Grundaufbau des gegenständlichen Stoßsensors. Der Stoßsensor 10 weist ein Gehäuse 14 auf, welches im Fahrzeug montiert ist. Anbringungsteile 16, die als integrale Teile des Gehäuses 14 vorgesehen sind, dienen der Anbringung des Gehäuses 14 an der Karosserie eines Fahrzeugs, wie etwa eines Kraftfahrzeugs.

Innerhalb des Raumes zwischen Wänden 12A und 12B ist in Längsrichtung des Gehäuses 14 ein Rohrelement 18 eingefügt und festgelegt, dessen Längsrichtung in der Richtung liegt, in der ein Stoß nachgewiesen werden wird, beispielsweise in der Richtung, in der sich das Fahrzeug fortbewegt. Das Innere des Elements 18 ist als hohlzylindrische Form ausgebildet. In dem Bereich innerhalb des Rohrelements 18, der in der Zeichnung auf der linken Seite gezeigt ist, ist ein magnetischer Reed-Schalter 20 eingesetzt und festgelegt. Um das Rohrelement 18 herum ist ein bewegliches Element 22, welches aus einem Magneten 22A zylin­ drischer Form besteht, angeordnet. Dieser Magnet 22A ist koaxial zum Rohrelement 18 angeordnet und gehalten. Dieser Magnet 22A kann sich auf dem Rohrelement 18 dieses umgebend in Längsrichtung hin- und herbewegen. Das bewegliche Element 22 ist so anzuordnen, daß es sich in der Richtung bewegen kann, in der die Stöße nachgewiesen werden sollen. Mit 23 ist eine Schraubenfeder bezeichnet, die zwischen einer Endfläche 21 des Magneten 22A, die dem Schalter 20 benachbart ist, und der anderen Endfläche 13 des Gehäuses 14, die dieser zugekehrt ist, angeordnet ist. Die Schraubenfeder belastet den Magneten 22A in der Richtung weg vom Schalter 20 (nach rechts in der Zeichnung).

Jeder von zwei Verbindungsanschlüssen 24 im Reed-Schalter ist mit der Leitung 26 verbunden, wodurch das Schließen der Verbindungsanschlüsse auf die nicht gezeigte Nachweisschaltung ausgegeben werden kann. Das bewegliche Element 22 ist durch einen Magneten 22A gebildet, es kann aber auch ein weiteres kreisförmi­ ges Element aufweisen, an dem der Magnet angebracht ist. Mit 25 ist ein Anschlag bezeichnet, der die Bewegung des Magneten am Endabschnitt 22A, der entgegengesetzt zur Schraubenfeder 23 liegt, beschränkt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines gegenständlichen Stoßsensors. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich vom in Fig. 1 gezeigten Grundaufbau dadurch, daß ein Gewichtselement 28 zylindrische Form aus einem Material mit höherer Dichte als das für den Magneten 22A verwendete als ein mit dem Magneten fest verbundener Teil vorgesehen ist. Mit anderen Worten, das Gewichtselement weist in seiner Mitte einen kreisförmigen Hohlraum so auf, daß der Magnet 22A satt in den Hohlraum des Gewichtselements 28 eingesetzt werden kann. Dadurch bilden Gewichtselement 28 und Magnet 22A eine Einheit.

Nun wird die Arbeitsweise dieser bevorzugten Ausführungsform erläutert. Wenn ein Kraftfahrzeug anhält oder sich im Normalbe­ trieb befindet, d. h. etwa mit konstanter oder sich ändernden Geschwindigkeiten gefahren wird, erfährt der Stoßsensor keine nennenswerten Beschleunigungen oder Verzögerungen und der Magnet 22A zusammen mit dem Gewichtselement 28 ist durch die Spannung der Feder so vorbelastet, daß diese den am rechten Rand des Rohrelements 18 angeordneten Anschlag berühren. Die Magnetkraft wirkt daher nicht auf den magnetischen Reed-Schalter, weil der Magnet im Abstand vom Schalter liegt, so daß die Kontaktabschnit­ te des magnetischen Reed-Schalters offen sind.

Wenn aus einem solchen Zustand das Kraftfahrzeug oder andere Fahrzeug einen Stoß entgegengesetzt zur Richtung, in der sich das Fahrzeug bewegt, d. h. nach rechts in der Zeichnung, infolge eines Zusammenstoßes und dgl. erfährt und abrupt anhält, erfährt der Stoßsensor 10, wie durch Pfeil C gezeigt, eine erhebliche Verzögerung nach rechts in der Zeichnung vom Moment des Stoßes an.

Das bewegliche Element bewegt sich infolge der Trägheits­ kraft, die durch die träge Masse des Magneten 22A und des Gewichtselements 28 bewirkt wird, bezüglich des Rohrelements 18 in Richtung nach links, in die sich das Fahrzeug fortbewegt. In diesem Augenblick gleitet der Magnet 22A auf der Außenfläche des Rohrelements 18 gegen die Spannung der Feder 23, welche das bewegliche Element 22 in Richtung des Stoßes belastet, zum benachbarten Ende des Schalters 20 und hält an, wenn er den Punkt erreicht, an dem die Feder vollständig zusammengedrückt ist. Dabei nimmt die auf den Kontaktabschnitt 24 des magnetischen Reed-Schalters einwirkende magnetische Kraft allmählich zu, und wenn sie einen bestimmten Wert überschreitet, wird der Kontakt­ abschnitt 24 geschlossen, was bewirkt, daß der Schalter 20 durchschaltet.

Wenn das Fahrzeug zum Stehen kommt und die auf das be­ wegliche Element 22 aufgebrachte Beschleunigung unter einen bestimmten Wert abfällt, ist der Magnet nicht mehr in der Lage, die Spannung der Feder zu überwinden und bewegt sich in die umgekehrte Richtung längs der Außenfläche des Rohrabschnitts 18 in die Position, die der vor dem Zusammenstoß eingenommen hat. Infolge dieses Vorgangs nimmt die auf den Kontaktabschnitt des magnetischen Reed-Schalters einwirkende Magnetkraft allmählich ab, und wenn die Magnetkraft unter einen bestimmten Wert abfällt, öffnet der Kontaktabschnitt 24, was bewirkt, daß der Schalter 20 aus dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand übergeht.

Da das Gewichtselement 28 am Magneten 22A angebracht ist und mit diesem eine Einheit bildet, ist die träge Masse des be­ weglichen Elements 22 aus dem Magneten und dem Gewichtselement 28 erhöht. Mit anderen Worten, die kinetische Energie des beweglichen Elements 22 ist nach dem vollständigen Drücken der Feder erhöht. Diese erhöhte kinetische Energie wird in eine Verformung des Gehäuses oder der Feder oder in Schwingungsenergie desselben umgesetzt, wonach diese Energie in kinetische Energie des beweglichen Elements rückumgewandelt wird.

Die Verformung oder Schwingung des Elements nimmt dabei mit Zunahme der kinetischen Energie des beweglichen Elements zu, weshalb mehr Zeit erforderlich ist, die Energie umzuwandeln, d. h. die Energie zu übertragen, wobei der Teil der Energie, der im Zuge der Umwandlung verzehrt wird, vom Wirkungsgrad der Energie­ umwandlung abhängt. Mit anderen Worten, es ist mehr Zeit erforderlich, die Richtung der Geschwindigkeit des beweglichen Elements zu ändern und ebenso nimmt die Geschwindigkeit des beweglichen Elements nach dem Auftreten der Richtungsänderung ab, weshalb der Magnet die Tendenz hat, in der Stellung zu ver­ bleiben, wo der Kontaktabschnitt des Reed-Schalters 20 im Ein- Zustand ist. Mit anderen Worten, die Zeitdauer, während der der Kontaktabschnitt 24 in geschlossener Stellung ist, wird tenden­ ziell vergrößert. Die Zeitdauer zwischen der Zeit, zu der sich der Magnet zu bewegen beginnt, und der Zeit, zu der der Magnet in seine Ausgangsstellung vor dem Erhalt des auf die Kollision zurückgehenden Stoßes zurückkehrt, wird ausgedehnt, weil es länger dauert, die Energie umzuwandeln, d. h. die Energie zu übertragen, und die Energie, welche während einer solchen Umwandlung verzehrt wird, wie oben angegeben.

Infolgedessen verbleibt der Reed-Schalter 20 für eine längere Zeitdauer im Ein-Zustand, was den Nachweis des Ein- Zustands des Schalters durch die Nachweisschaltung gewährleistet. Infolgedessen nimmt die Steuerung, welche Schutzvorrichtungen, wie etwa Airbags steuert, mit Sicherheit durch das ausgegebene lange Ausgangssignal wahr, daß das Fahrzeug einen Stoß erfahren hat. Dementsprechend wird die Steuerung in der Lage sein, Airbags oder Gurtstrammer-Vorrichtungen sicher zu betätigen.

Umgekehrt ist ohne Anbringung des Gewichtselements am beweglichen Element die kinetische Energie des beweglichen Elements geringer, so daß der Reed-Schalter nur für eine kürzere seit im Ein-Zustand gehalten wird. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, daß die Steuerung das Nachweissignal möglicher­ weise nicht erkennt, weil das Nachweissignal der Nachweis­ schaltung nur für eine kürzere Zeitdauer ausgegeben wird.

Der Magnet 22A besteht beispielsweise aus einem magnetischen Kunststoffmaterial. Dieser Magnet ist in den Raum eingesetzt, der innerhalb des Gewichtselements 28, das aus Metall etc. besteht und dessen Dichte größere als diejenige des magnetischen Kunststoffmaterials ist, vorgesehen ist. Dieses Gewichtselement kann unter magnetischen oder nicht-magnetischen Materialien ausgewählt werden. Vorzugsweise soll das Gewicht des Gewichts­ elements so bestimmt werden, daß es in einem Bereich liegt, wo der Reed-Schalter im Ein-Zustand während der gewünschten Zeitdauer verbleibt, insbesondere innerhalb des Bereiches, wo das bewegliche Element kinetische Energie noch nicht verloren hat, auch wenn die Schraubenfeder vollständig zusammengedrückt ist.

Auch wenn der Magnet aus einem leichten Material, wie etwa Kunststoff, besteht, kann das Gewicht des beweglichen Elements durch Verwendung des Gewichtselements erhöht werden.

Der in dieser Ausführungsform gezeigte Stoßsensor hat einen einfachen Aufbau insofern, als der Magnet einfach in den innerhalb des Gewichtselements vorgesehenen Raum eingeführt ist, weshalb er bei verhältnismäßig geringen Kosten hergestellt werden kann.

Als nächstes wird die zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. Fig. 3 veranschaulicht den Aufbau dieser Ausführungs­ form, die sich von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform in folgenden Punkten unterscheidet: Zunächst ist der Durchmesser der Schraubenfeder 23 auf ungefähr das Doppelte des Durchmessers des Schaltergehäuses (äquivalent zum Rohrabschnitt) 18 erweitert, wobei ein Spiel 30 zwischen der Schraubenfeder 23 und dem in die Schraubenfeder eingesetzten Schaltergehäuse 18 besteht. Zum anderen hat ein Abschnitt des Magneten 22A, der zum Reed-Schalter benachbart liegt, ungefähr die halbe Länge des gesamten Magneten, einen kleineren Außendurchmesser als der übrige Abschnitt, und der Kopfabschnitt 23A der Schraubenfeder 23 liegt um diesen Abschnitt 32 mit kleinerem Durchmesser herum, so daß das Kopfende der Schraubenfeder die Endfläche 34 am Fußabschnitt des klein­ durchmessrigen Abschnitts berührt.

Wenn ein Fahrzeug einen Stoß durch eine Kollision etc. erfährt, gleitet bei diesem Stoßsensor der Magnet 22A längs der Außenfläche des Gehäuses 18 gegen die Spannung der Schraubenfeder und drückt die Schraubenfeder vollständig zusammen. Wegen des Spielraums 30 zwischen der Schraubenfeder 23 und dem Rohr­ abschnitt 18 kann sich die Schraubenfeder 23 auch ohne Schwierig­ keiten in Richtung ihres Durchmessers verformen, mit anderen Worten, die Schraubenfeder kann sich unter Wellenbewegungen, wie in Fig. 4 gezeigt, verformen. Das den Magneten 22A enthaltende bewegliche Element hält an, wenn die Verformung vollständig ist.

Infolgedessen wird die Energie des beweglichen Elements 22 in eine Verformung der Schraubenfeder 23 in ihrer Längs- und in ihrer Durchmesserrichtung bzw. in eine Schwingung der Feder umgewandelt, wonach diese Verformung in die kinetische Energie des beweglichen Elements rückumgewandelt wird. Das bewegliche Element benötigt daher mehr Zeit, um seine Richtung zu ändern und in seine Ausgangsstellung zurückzukehren, und die auf das bewegliche Element aufgebrachte Beschleunigung nimmt ab, beruhend auf dem Verlust aus der Energieumwandlung aus der Verformung der Feder in Richtung ihres Durchmessers in die kinetische Energie des beweglichen Elements. Mit der Verformung der Feder in ihrer Durchmesserrichtung nimmt die Verformung und Schwingung des Materials zu. Außerdem wird, wenn die Feder in ihrer Durch­ messerrichtung verformt wird, der Magnet ebenfalls in Durch­ messerrichtung belastet, wenn sie aus ihrem zusammengedrückten Zustand in ihren gestreckten Ausgangszustand zurückkehrt. Dies bedeutet, daß der Magnet gegen die Wand des Rohrelements 18 gedrückt wird. Durch diesen Vorgang vermindert sich die kineti­ sche Energie des Magneten, und der Magnet benötigt mehr Zeit, um in seine Ausgangsstellung zurückzukehren.

Infolgedessen ist die Zeitdauer, während welcher der magnetische Reed-Schalter im Ein-Zustand verbleibt, verlängert.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Stoßsensor kann die Zeitdauer, während welcher der magnetische Reed-Schalter im Ein-Zustand verbleibt, noch weiter verlängert werden, indem das Gewichts­ element 28, wie in Fig. 2 erläutert, am Magneten angebracht wird.

Im Gegensatz dazu ist bei dem in Fig. 5 gezeigten Stoßsensor die Verformung der Schraubenfeder in Durchmesserrichtung beschränkt, da zwischen der Schraubenfeder 23 und dem Rohr­ abschnitt 18 nur ein sehr geringes Spiel vorhanden ist. Bei dem in Fig. 1 bzw. 5 gezeigten Stoßsensor verformt sich die Schrau­ benfeder in Durchmesserrichtung nur, wenn der Stoßsensor einen extrem starken Stoß erfährt, und die Zeitdauer, während welcher der Schalter im Ein-Zustand verbleibt, hängt vom jeweiligen Fall ab. Bei dem Stoßsensor gemäß Fig. 3 ist, wenn die kinetische Energie des beweglichen Elements größer als die für ein voll­ ständiges Zusammendrücken der Schraubenfeder erforderliche kinetische Energie ist, die Zeitdauer, während welcher der Schalter im Ein-Zustand verbleibt, konstant, weil sich die Schraubenfeder in Durchmesserrichtung verformt.

Vorzugsweise ist die Länge des kleindurchmessrigen Ab­ schnitts 32 des Magneten kürzer als die Länge der Schraubenfeder, wenn diese vollständig zusammengedrückt ist. Bei einer solchen Länge ist verhindert, daß, wenn der Magnet 22A einen Stoß erfährt und sich nach links bewegt, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, und die Schraubenfeder zusammendrückt, das Kopfende des Magneten 21 die Endfläche 13 des Gehäuses 14 berührt, auch wenn die Schraubenfeder vollständig zusammengedrückt ist, und der Stoß, d. h. die kinetische Energie des Magneten wird in die Kompression der Schraubenfeder, die Verformung in Durchmesserrichtung und die Schwingung der Schraubenfeder umgewandelt. Da der Stoßsensor einen genügend einfachen Aufbau dafür hat, daß die Form des in dem herkömmlichen Stoßsensor verwendeten Magneten verändert und eine Schraubenfeder mit größerem Durchmesser verwendet werden kann, ermöglicht dies die Herstellung eines Sensors, der mit Sicherheit Stöße bei verhältnismäßig geringen Kosten nachweist.

Die Schraubenfeder 23 wird zwischen dem beweglichen Element 22 und der Endfläche 13 des Gehäuses 14 durch den kleindurchmess­ rigen Abschnitt 32, der in die Schraubenfeder 23 eingeführt wird, und die Endfläche 34, welche der Endabschnitt der Schraubenfeder berührt, gehalten, so daß sich die Schraubenfeder vom beweglichen Element 22 nicht lösen kann.

Fig. 6 und 7 veranschaulichen in größeren Einzelheiten den in Fig. 3 gezeigten Stoßsensor. Der in Fig. 6 gezeigte Stoßsensor wird mit folgenden Schritten montiert. Der magnetische Reed- Schalter 20 wird in den Raum eingeführt, der im Schaltergehäuse 18, entsprechend dem Rohrabschnitt, vorgesehen ist, und darin festgelegt. Der Magnet wird um das Schaltergehäuse herum angeordnet. Die Schraubenfeder 23 wird zwischen der Endfläche 34 des kleindurchmessrigen Abschnitts 32 des Magneten und der Endfläche 36, die vom Schaltergehäuse in einer Flanschform in Durchmesserrichtung abragt, angeordnet.

Das Schaltergehäuse 18, der Magnet 22A und die Schraubenfe­ der 23 werden gemeinsam unter Verwendung eines Anschlags 25 festgelegt. Das Schaltergehäuse, der Magnet und die Schraubenfe­ der, die so festgelegt sind, werden dann in das Gehäuse 38 durch dessen Öffnung 40 auf der rechten Seite eingeführt, wonach diese Öffnung des Gehäuses unter Verwendung eines wärmehärtenden Harzes verschlossen wird. Damit ist die Montage des Stoßsensors beendet. Fig. 7 zeigt den vollständig montierten Stoßsensor. Bei einem solchen Stoßsensor wird ein Teil der Schraubenfeder zwischen Schaltergehäuse 18 und Gehäuse 38 gesetzt, wenn das Schalterge­ häuse 18 in das Gehäuse 38 eingeführt wird. Dies kann ein Anhaften des wärmehärtenden Harzes an dem Magneten oder der Schraubenfeder bewirken, wenn das Harz in das Gehäuse 38 durch den Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Schaltergehäuses, auf dem die Schraubenfeder hängt, und der Innenfläche des Gehäuses eindringt. Wenn das am Magneten usw. anhaftende Harz aushärtet, kann die Bewegung des Magneten oder das Ausdehnen und Zusammendrücken oder Verformen der Schraubenfeder eingeschränkt werden, und Schwankungen oder Fehlfunktionen in der Charak­ teristik des Stoßsensors können auftreten. Fig. 8, 9 veranschau­ lichen einen Stoßsensor, welcher solche Probleme löst.

Fig. 8, 9 veranschaulicht den Stoßsensor gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. Bei diesem Stoßsensor ist eine Ringnut 44 mit fester Breite in Durchmesserrichtung des Schalter­ gehäuses 18 an der Endfläche 36 des Schaltergehäuses, die der Schraubenfeder 23 zugekehrt ist, ausgebildet. Diese Ringnut 44 ist anschließend an die Mitte des Schaltergehäuses ausgebildet, und ein kreisförmiger Vorsprung 46 ist am Rand der kreisförmigen Endfläche ausgebildet. Endabschnitt 23B auf der Seite der relevanten Endfläche der Schraubenfeder ist in der Ringnut 44 aufgenommen, und der kreisförmige Vorsprung 46 verhindert, daß der Kopfabschnitt der Schraubenfeder sich in Richtung ihres Durchmessers nach außen bewegt. Mit anderen Worten, der End­ abschnitt 23B der Schraubenfeder 23 wird von dem kreisförmigen Vorsprung 46 von außen in Durchmesserrichtung umgriffen.

Wenn das Schaltergehäuse in das Gehäuse 38 eingeführt wird, ist daher verhindert, daß ein Abschnitt der Schraubenfeder, beispielsweise ihr Kopfende zwischen beispielsweise die Seiten­ fläche 37 der Endfläche 36 des Schaltergehäuses 18 und die Innenfläche des Gehäuses 38 gelangt. Infolgedessen ist verhin­ dert, daß das wärmehärtende Harz zwischen dem Schaltergehäuse und dem Gehäuse eindringt, und der Stoßsensor arbeitet sicher und mit der gewünschten Charakteristik.

Die Schraubenfeder kann dann in der richtigen Stellung im Gehäuse 14 festgelegt werden. Außerdem sind Schraubenfeder, Magnet und magnetische Reed-Schalter gegenüber der Umgebung geschützt und damit von korrosiven Substanzen in der Atmosphäre getrennt.

Der Vorsprung 46 ist in dem den kleindurchmessrigen Abschnitt 32 umgebenden Raum untergebracht, so daß der End­ abschnitt 48 des Magneten nicht gegen diesen Vorsprung prallt. Der Hub der Bewegung des Magneten 22A wird also durch das Vorhandensein des Vorsprungs nicht verkürzt.

Die vorgenannten Ausführungsformen sind zur Veranschauli­ chung erläutert, und die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen.

Claims (26)

1. Sensor zur Feststellung von Stößen mit
einem Schaltelement (18), welches durch den Einfluß einer Magnetkraft eingeschaltet wird,
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten (22A), wobei das bewegliche Element sich als Folge des Aufbringens eines Stoßes längs des Schaltelements bewegt und so angeordnet ist, daß es sich in der Richtung bewegen kann, in welcher Stöße nach­ gewiesen werden sollen, und
Erstreckungsmittel, welche die Zeitdauer ausdehnen, für welche das bewegliche Element in der Stellung verbleibt, in der das Schaltelement im Ein-Zustand gehalten wird, wenn die Stöße auf das bewegliche Element aufgebracht werden.

2. Sensor nach Anspruch 1, welcher ferner ein elastisches Element (23) aufweist, welches das bewegliche Element (22) in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet.

3. Sensor nach Anspruch 2, bei welchem die Erstreckungs­ mittel ein Gewichtselement (28) aufweisen, welches am beweglichen Element (22) angebracht ist, so daß die Dichte des beweglichen Elements erhöht ist.

4. Sensor nach Anspruch 3, bei welchem das Gewichtselement (28) aus einem Material mit einer Dichte besteht, die größer als die Dichte des Materials des Magneten (22A) ist.

5. Sensor nach Anspruch 4, bei welchem der Magnet (22) aus einem magnetischen Kunststoff besteht.

6. Sensor nach Anspruch 1, bei welchem die Erstreckungs­ mittel ein elastisches Element aufweisen, welches das bewegliche Element (22) in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet und sich in Richtung seines Durchmessers verformen kann.

7. Sensor nach Anspruch 6, bei welchem das elastische Element eine um das Schaltelement (18) herum angeordnete Schraubenfeder (23) aufweist, und ein Spiel zwischen der Schraubenfeder und dem Schaltelement vorgesehen ist, so daß sich die Schraubenfeder in Richtung ihres Durchmessers verformen kann.

8. Sensor nach Anspruch 2, bei welchem das elastische Element eine Schraubenfeder (23) aufweist und das bewegliche Element (22) einen Abschnitt (32) aufweist, dessen Durchmesser geringer als der Durchmesser der Schraubenfeder (23) ist, wobei dieser Abschnitt in die Schraubenfeder eingeführt ist.

9. Sensor nach Anspruch 8, bei welchem die Schraubenfeder (23) um das Schaltelement (18) herum angeordnet ist, und ein Spiel zwischen der Schraubenfeder und dem Schaltelement vor­ gesehen ist, so daß sich die Schraubenfeder in Richtung ihres Durchmessers verformen kann.

10. Sensor nach Anspruch 8, bei welchem die Länge des kleindurchmessrigen Abschnitts (32) kürzer als die Länge der vollständig zusammengedrückten Schraubenfeder (23) ist.

11. Sensor nach Anspruch 1, bei welchem das Schaltelement durch einen als Ergebnis einer Fahrzeugkollision erfahrenen Stoß eingeschaltet wird.

12. Sensor nach Anspruch 1, welcher ferner eine Nachweis­ schaltung aufweist, welche den Ein-Zustand des Schaltelements (20) nachweist.

13. Sensor nach Anspruch 1, bei welchem das Schaltelement einen Schalter (20), der unter dem Einfluß einer Magnetkraft eingeschaltet wird, und ein Gehäuse (18) in welches der Schalter (20) eingesetzt ist, aufweist, und welcher ferner
ein zwischen dem Gehäuse (18) und dem beweglichen Element (22) vorgesehenes elastisches Element (23) aufweist, wobei das elastische Element das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet,
wobei der Endabschnitt (23B) des elastischen Elements (23) gehaltert ist.

14. Sensor nach Anspruch 13, bei welchem das Schaltergehäu­ se eine Ausnehmung (44) aufweist, welche den Endabschnitt (23b) des elastischen Elements (23) aufnimmt.

15. Sensor nach Anspruch 14, bei welchem das elastische Element eine Schraubenfeder (23) und das bewegliche Element (22) einen Abschnitt (32) aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Feder (23) ist, wobei dieser Abschnitt in die Schraubenfeder eingeführt ist.

16. Sensor nach Anspruch 1, bei welchem das Schaltelement (20) einen magnetischen Reed-Schalter aufweist.

17. Sensor zum Feststellen von Stößen mit
einem Schaltelement (20), welches unter dem Einfluß einer magnetischen Kraft eingeschaltet wird, wobei das Schaltelement einen Schalter (20), der durch die Magnetkraft geschlossen wird, und
ein Gehäuse (18), in welches der Schalter eingesetzt ist, aufweist und
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten (22A), wobei das bewegliche Element sich längs des Schaltelements als Folge des Aufbringens des Stoßes bewegt und welches so anzuordnen ist, daß es sich in der Richtung bewegt, in welcher die Stöße nachgewiesen werden sollen, und
einem elastischen Element (23), welches das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet, wobei der Endabschnitt (23B) des elastischen Elements gehaltert ist.

18. Sensor nach Anspruch 17, bei welchem das Gehäuse (18) eine Ausnehmung (44) aufweist, welche den Endabschnitt (23B) des elastischen Elements (23) aufnimmt.

19. Sensor nach Anspruch 18, bei welchem das elastische Element eine Schraubenfeder (23) und das bewegliche Element (22) einen Abschnitt (32) aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Schraubenfeder (23) ist, wobei dieser Abschnitt in die Schraubenfeder eingeführt ist.

20. Sensor nach Anspruch 17, bei welchem das Schaltelement (20) unter dem Einfluß eines durch einen Fahrzeugunfall erzeugten Stoßes eingeschaltet wird.

21. Sensor nach Anspruch 17, welcher ferner eine Nachweis­ schaltung zum Nachweisen des Ein-Zustands des Schaltelements (20) aufweist.

22. Sensor nach Anspruch 17, welcher ferner ein das Schaltelement (20), das bewegliche Element (22) und das elasti­ sche Element (32) aufnehmendes Hauptgehäuse (38) aufweist, wobei die Öffnung des Hauptgehäuses mit einem Harz verschlossen ist.

23. Sensor nach Anspruch 18, bei welchem das Schaltergehäu­ se (18) ferner einen kreisförmigen Vorsprung (46) aufweist, welcher den Endabschnitt (23B) des elastischen Elements (23) von außen in Richtung seines Durchmessers umgreift.

24. Fahrgastschutz-Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug mit
einer Fahrgastschutzvorrichtung, die unter dem Einfluß von Stößen arbeitet,
einem Sensor zum Nachweisen der Stöße, wobei der Sensor einen magnetischen Reed-Schalter (20) enthält, der unter dem Einfluß einer Magnetkraft eingeschaltet wird,
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten, wobei das bewegliche Element sich längs des Schalters als Folge eines Aufbringens der Stöße bewegt und so angeordnet ist, daß es sich in der Richtung bewegt, in der die Stöße nachgewiesen werden sollen, und
einem elastischen Element (23) welches das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet,
wobei die Zeitdauer, für welche das bewegliche Element in der Stellung verbleibt, in welcher der Reed-Schalter im Ein- Zustand gehalten wird, wenn die Stöße auf das Fahrzeug aufge­ bracht werden, ausgedehnt ist.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, bei welcher das be­ wegliche Element (22) ein Element aufweist, dessen Dichte größer als diejenige des Magneten ist.

26. Einrichtung nach Anspruch 24, bei welcher das elasti­ sche Element eine Schraubenfeder (23) aufweist, die sich in Richtung ihres Durchmessers verformen kann.