DE4401714A1 - Mechanischer Beschleunigungssensor - Google Patents
Mechanischer BeschleunigungssensorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mechanischen Be
schleunigungssensor zur Betätigung eines Gasgenerators eines
Inflators in einem Airbag-Systems oder eines Vorspanners in
einem Sicherheitsgurt-System.
Fahrzeuge, z. B. Kraftfahrzeuge, sind mit einem Airbag-System
oder einem Sicherheitsgurt-System ausgestattet. Für einen
Inflator in dem Airbag-System oder einen Vorspanner in dem
Sicherheitsgurt-System wird ein Gasgenerator als Vorrichtung
zum Erzeugen eines Antriebsmediums für den Inflator oder den
Vorspanner verwendet. Ein derartiger Gasgenerator wird durch
einen Beschleunigungssensor aktiviert. Beschleunigungssen
soren, die für diesen Zweck verwendet werden, umfassen zwei
Typen, d. h. einen Sensor, der ein elektrisches Signal abgibt
und einen mechanischen Sensor, der eine mechanische Verschie
bung eines Teiles bewirkt. Letzterer ist hinsichtlich der
Beschleunigungsimpuls-Unterscheidungsleistung besser und daher
insofern vorteilhaft, als eine fehlerhafte Betätigung unwahr
scheinlicher auftritt. Andererseits erfordert er eine Strom
versorgung und elektrische Verbindungen. Daher ist die Einbau
stellung begrenzt. Im Gegensatz dazu kann der letztere Be
schleunigungssensor dem ersteren hinsichtlich der Beschleu
nigungsimpuls-Unterscheidungsleistung unterlegen sein, aber er
ist billiger und erfordert keine elektrische Versorgung oder
elektrische Verbindung. Daher ist der letztere Typ eines
Beschleunigungssensors insofern vorteilhaft, als er ohne Be
schränkung der Montagestellung verwendbar ist. Unter diesen
Umständen wurden bisher unterschiedliche Vorschläge bezüglich
des mechanischen Sensors gemacht.
Es gibt eine Form eines derartigen mechanischen Sensors, bei
der, wenn ein vorbestimmter Beschleunigungspegel auf das Fahr
zeug wirkt, ein Auslösestift des Sensors schlagartig betätigt
wird, um den Inflator des Airbag-Systems zu aktivieren. Dieser
Typ eines mechanischen Sensors hat ein Gewicht, einen Verrie
gelungshebel und einen Auslösestift, die in einem Sensorgehäu
se beweglich gelagert sind. Der Auslösestift, der federbela
stet ist, wird von der Rückhaltung durch den Verriegelungs
hebel durch die Trägheitsbewegung des Gewichtes relativ zu dem
Gehäuse freigegeben, wodurch der Auslösestift in die Lage ver
setzt wird, eine schlagartige Auslösewirkung auszuführen (s.
z. B. die japanische Gebrauchsmusteranmeldungs-Offenlegungs
schrift (KOKAI) Nr. 2-32464 (1990), in der beschrieben ist,
wie die Stellung des Gewichtes relativ zu dem Verriegelungs
hebel in der vorstehend beschriebenen Anordnung einstellbar
gestaltet werden kann).
Allerdings ist in dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen
mechanischen Sensor das Gewicht in dem Gehäuse relativ frei
gelagert, und daher ist es sehr wahrscheinlich, daß sich das
Verhalten des Gewichtes entsprechend der Stellung, in der der
Sensor eingebaut ist, verändert. Dementsprechend ist es
schwierig, einen genauen Betrieb zu erwarten, und der Betrieb
wird bereits durch die Einbaustellung des Sensors beeinflußt.
Da der Raum für den Betrieb des Verriegelungshebels und der
Raum für die Bewegung des Gewichtes getrennt voneinander
bereitgestellt werden müssen, um gegenseitige Störungen dieser
beiden Teile zu vermeiden, ist zusätzlich die Gesamtgröße und
das Gesamtgewicht des Sensors relativ groß im Vergleich zur
Masse des Gewichtsteiles.
Ein derartiges Problem wird als lösbar angesehen, indem das
Gewicht eng in dem Gehäuse gelagert wird und ein Drehen oder
Rollen des Gewichtes außer dessen Bewegung in der Trägheits
richtung verhindert wird, wodurch Störungen zwischen der
Bewegung des Verriegelungshebels und der Trägheitsbewegung des
Gewichtes verhindert werden, und so werden diese beiden Teile
in die Lage versetzt, den gleichen Raum für ihren jeweiligen
Betrieb zu teilen. Allerdings muß das für das Gewicht verwen
dete Führungsteil mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, um
das vorstehend beschriebene Konzept zu realisieren, wenn
gleichzeitig die für den Betrieb des Gewichtes erforderte hohe
Zuverlässigkeit aufrechterhalten werden soll. Um diese Anfor
derungen zu erfüllen, wird nicht nur eine Erhöhung der Fer
tigungsgenauigkeit für jedes einzelne Bauelement des Sensors
inklusive des Gehäuses, des Gewichtes etc. gefordert, sondern
auch eine hohe Montagegenauigkeit.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend be
schriebenen Umstände gemacht, und es ist ein Ziel der vorlie
genden Erfindung, einen mechanischen Beschleunigungssensor
bereitzustellen, der so gestaltet ist, daß die Trägheitsbewe
gung des Gewichtes noch zuverlässiger gemacht ist durch
Verwendung einer Führungseinrichtung, die in der Lage ist,
unerwünschtes Drehen oder Rollen des Gewichtes ohne die
Notwendigkeit einer besonders hohen Genauigkeit bei der
maschinellen Bearbeitung und Montage der Bauteile des Sensors
zu erfordern, wodurch die Begrenzungen hinsichtlich der
Einbaustellung und der Einbaugestalt des Sensors soweit wie
möglich entfallen, und daß die Gesamtgröße und das Gesamt
gewicht des Sensors im Vergleich zur Größe und Masse des
Gewichtes verringert sind.
Um das vorstehend beschriebene Ziel zu erreichen, stellt die
vorliegende Erfindung einen mechanischen Beschleunigungssensor
mit einem beweglich in einem Gehäuse aufgenommenen Gewicht,
einem beweglich in dem Gehäuse aufgenommenen Verriegelungs
hebel, der dem Gewicht gegenübersteht und mit einer Einstell-
Last beladen ist, sowie mit einem Auslösestift, der beweglich
in dem Gehäuse aufgenommen ist und mit einer Feder belastet
ist, um mit dem Verriegelungshebel in Eingriff zu stehen, so
daß der Verriegelungshebel von dem Auslösestift gegen die
Einstell-Last durch eine Trägheitsbewegung des Gewichtes
relativ zu dem Gehäuse freigestellt ist, wodurch der Auslöse
stift in der Lage ist, eine schlagartige Auslösewirkung
auszuführen. Das Gewicht ist in dem Gehäuse durch ein Paar
erster und zweiter Führungsteile zur Führung der Trägheits
bewegung des Gewichtes versehen. Das erste Führungsteil ist
eng in dem Gewicht eingepaßt, um eine Richtung der Trägheits
bewegung des Gewichts festzulegen. Das zweite Führungsglied
ist lose in das Gewicht eingepaßt, um mit dem ersten Führungs
teil zusammenzuwirken, um ein Drehen des Gewichtes um die
Achse dessen Trägheitsbewegung zu begrenzen.
In einer speziellen Ausführungsform ist das zweite Führungs
glied ein Stab, der in einer Nut aufgenommen ist, die in dem
Gewicht ausgebildet ist, um sich in der Richtung der Träg
heitsbewegung des Gewichtes so zu erstrecken, daß der Paßab
stand zwischen der Nut und dem Stab sich allmählich entlang
der Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes vergrößert.
In dem mechanischen Sensor der vorliegenden Erfindung, bewegt
sich das Gewicht beim Erfassen einer erheblichen Beschleuni
gung durch die Trägheit in einer durch das erste Führungsteil
festgelegten Richtung, um den Auslösestift von der Rückhaltung
durch das Verriegelungsglied freizugeben, wodurch der Auslöse
stift in der Lage ist, eine schlagartige Auslösewirkung her
beizuführen. Ein Parallelitätsfehler zwischen dem ersten Füh
rungsteil und dem zweiten Führungsteil, der ein Faktor beim
Abhalten des Gewichtes von einer glatten Bewegung in der durch
das erste Führungsteil festgelegten Richtung ist, wird durch
die lose Passung des zweiten Führungsteiles absorbiert. Dem
entsprechend bewegt sich das Gewicht geschmeidig ohne Störung
durch andere Teile, während nur geringfügige Drehungen um die
Achse des ersten Führungsteils den Parallelitätsfehler aus
gleichen.
Somit wird bei dem mechanischen Beschleunigungssensor der vor
liegenden Erfindung eine glatte Trägheitsbewegung des Gewich
tes sichergestellt und es ist möglich, die Drehung des Gewich
tes während der Trägheitsbewegung zu begrenzen, ohne daß die
Notwendigkeit besteht, das Maß an Parallelität zwischen den
beiden Führungsteilen besonders zu erhöhen. Dementsprechend
ist es möglich, eine Anordnung zu realisieren, bei der das
Gewicht in dichter Nähe oder in komplizierter Beziehung zu
anderen Bauteilen steht, und es ist möglich, die Gesamtgröße
und das Gesamtgewicht des Sensors zu verringern, indem die
Bauteile sinnvoll angeordnet sind. Da es möglich ist, Stö
rungen zwischen dem Gewicht und anderen Bauteilen während der
Bewegung des Gewichtes zu verhindern, ist es zusätzlich
möglich, eine Montagestellung des Systems inklusive einer
Vorrichtung, an der der Sensor angebracht ist, entsprechend
dem jeweiligen Anwendungsfall auszuwählen.
Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer
Ausführungsform des mechanischen Beschleunigungssensors
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer Ge
wichts-Führungsstruktur in dem Sensor der Ausführungs
form.
Fig. 3 ist eine seitliche Schnittdarstellung, die den Zusam
menbau und die Einstellvorgänge für den mechanischen
Beschleunigungssensor der Ausführungsform schematisch
zeigt.
Fig. 4 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Betrieb des
Sensors der Ausführungsform schematisch zeigt.
Fig. 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die die
Weise zeigt, in der der Sensor der Ausführungsform in
einem Vorspanner eingebaut ist.
Fig. 6 ist eine schematische vergrößerte Darstellung einer
Gewichts-Führungsstruktur in einer Abwandlung der vor
liegenden Erfindung.
Fig. 7 ist eine schematische vergrößerte Darstellung einer
Gewichts-Führungsstruktur in einer anderen Abwandlung
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 ist eine schematische vergrößerte Ansicht einer
Gewichts-Führungsstruktur in einer weiteren Modifika
tion der vorliegenden Erfindung.
Eine Ausführungsform, in der die vorliegende Erfindung in
einer Anordnung verkörpert ist, die geeignet ist, eine Lei
stungsquelle eines Vorspanners schlagartig zu betätigen, wird
nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
Wie in der perspektivischen Explosionsdarstellung von Fig. 1
gezeigt, hat der mechanische Beschleunigungssensor (in der
weiteren Beschreibung der Ausführungsform einfach als "Sensor"
bezeichnet) ein Gewicht 2, das beweglich in einem Gehäuse 1
aufgenommen ist, einen Verriegelungshebel 3, der mit einer
Einstell-Last belastet ist und so angeordnet ist, daß er dem
Gewicht 2 gegenübersteht, sowie einen Auslösestift 4, der
federbelastet ist, um mit dem Verriegelungshebel 3 durch eine
Rolle 35 in Eingriff zu kommen. In dieser Ausführungsform ist
ein Unterhebel 5 in Verbindung mit dem Verriegelungshebel 3
vorgesehen. Der Unterhebel 5 ist so angeordnet, daß er einer
Seite des Gewichtes gegenübersteht, die gegenüber der Seite
liegt, die dem Verriegelungshebel 3 zugewandt ist. Dementspre
chend wirkt der Unterhebel 5 mit dem Verriegelungshebel 3
zusammen, um das Gewicht 2 von beiden Seiten entlang der
Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes 2 einzuklemmen.
Das Gewicht 2 ist beweglich in dem Gehäuse 1 durch ein Paar
erster und zweiter Führungsteile (ein Paar von Gleitstangen
6a, 6b in dieser Ausführungsform) beweglich gelagert, die eine
Drehung des Gewichtes 2 um die Achse dessen Trägheitsbewegung
verhindern. Die Gleitstange 6a ist in einem Gleitstangenauf
nahmeloch 22, das in dem Gewicht 2 vorgesehen ist, eng einge
paßt, während die Gleitstange 6b lose in einer Gleitstangen
aufnahmerille 24 aufgenommen ist, die in dem Gewicht 2 vorge
sehen ist. Die Art und Weise, in der die Gleitstange 6b lose
in der Gleitstangenaufnahmerille 24 aufgenommen ist, wird
später im Detail beschrieben.
Die Details der Anordnung des Sensors werden nachstehend
genauer erläutert (obwohl die Positionsbeziehung nachstehend
unter der Annahme beschrieben wird, daß die Richtung der
schlagartigen Auslösewirkung des Auslösestiftes 4 der Ein
fachheit halber die Vorwärtsrichtung ist, versteht sich von
selbst, daß die Montagestellung des Sensors nicht darauf
beschränkt ist). Der Sensor weist ein Gehäuse 1 auf, das einen
Körper und einen Deckel 19 hat. Der Deckel 19 verschließt das
vordere offene Ende des Körpers 10 und wirkt auch als ein
Halter. Der Sensor weist des weiteren ein Gewicht 2, einen
Verriegelungshebel 3, einen Auslösestift 4, einen Unterhebel
5, zwei Gleitstangen 6a und 6b, einen Lagerstift 30, eine
Einstellfeder 33, eine Rolle 35, einen Stift 36, eine Aus
lösefeder 41, und einen Lagerstift 50 auf, die in das Gehäuse
1 eingefügt werden. Es sei bemerkt, daß das Bezugszeichen 72
eine zusätzliche Einstellschraube bezeichnet.
Wie sich unter Bezugnahme auf Fig. 3 in Kombination mit Fig. 1
selbstverständlich ergibt, hat der Körper 10 die Form eines
Zylinders, dessen vorderes Ende offen ist, und einen sich nach
außen erstreckenden plattenförmigen Flansch 11, der an dem
vorderen Ende des Körpers 10 vorgesehen ist, um eine Verbin
dung zu einem Gehäuse 90 (s. Fig. 5) zu bilden. Der Flansch 11
ist mit drei Schrauben aufnehmenden Löchern versehen, um das
Gehäuse 1 an dem Gehäuse 90 zu befestigen. Der Flansch 11 ist
des weiteren mit einer Ausnehmung 18 zur passenden Aufnahme
eines Deckels versehen, die im wesentlichen komplementär zur
äußeren Gestalt des Deckels 19 an einer Stelle ist, die durch
die drei Schrauben aufnehmenden Löcher umgeben ist. Zusätzlich
ist die Grenze zwischen der Ausnehmung 18 und der Bodenwand
des Körpers 10 mit zwei Eingriffslöchern 17 versehen, die mit
Eingriffsteilen 195, die an dem Deckel 19 ausgebildet sind,
korrespondieren. Die hintere Endwand des Körpers 10 ist mit
zwei Traglöchern 16 zum Tragen der jeweiligen hinteren Enden
der Gleitstangen 6a und 6b versehen. Die hintere Endwand des
Körpers 10 ist des weiteren mit einem sich nach vorne erstrecken
den rohrförmigen Flansch 14 versehen, der das hintere Ende
des Auslösestiftes 4 an seinem inneren Umfang aufnimmt und der
das hintere Ende der Auslösefeder 41 an seinem äußeren Umfang
aufnimmt, sowie zwei sich nach vorne erstreckende Trägerblöcke
15, die Tragrillen 150 zur Aufnahme von zwei jeweiligen Enden
des Lagerstiftes 15 für den Unterhebel 5 haben. Zwei einander
jeweils gegenüberstehende Seitenwände des Körpers 10 sind
jeweils mit Lagerrillen (eine davon ist als mit Bezugszeichen
13 versehen gezeigt) versehen, deren vordere Ende offen sind,
um zwei Enden des Lagerstiftes 30 für den Verriegelungshebel 3
aufzunehmen. Die Bodenwand des Körpers 10 ist mit zwei in
Längsrichtung beabstandeten Einstellschraubenlöchern 101 und
102 versehen.
Der Deckel 19 ist mit einer Stufenbohrung 194 versehen, die
sich durch dessen Wand erstreckt, um ein Loch zur Aufnahme des
Auslösestiftes 4 zu bilden. Die Stufenbohrung 194 hat einen
Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser an seinem vorderen
Ende, der als Abschnitt zur Verbindung mit dem Gehäuse 90
definiert ist. Der Deckel 19 ist des weiteren mit einem Paar
linker und rechter Gleitstangentraglöcher 196 versehen, einem
Einstellschraubenloch 197, einem Federsitzloch 193, das mit
diesem einstückig ist, und ein Paar Schrauben aufnehmender
Löcher zur Befestigung des Deckels 19 an dem Körper 10.
Zusätzlich ist der Deckel 19 mit einem Paar sich nach hinten
erstreckender Rückhaltevorsprünge 191 versehen, die an den
Lagerrillen 13 jeweils eingepaßt sind.
Das Gewicht 2 hat eine prismatische Gestalt und ist in seiner
Mitte mit einer Rille 21 versehen, die sich von der Vordersei
te zu der halben Strecke auf der Rückseite durch die Oberseite
erstreckt, um einen Raum zur Aufnahme des Verriegelungshebels
3 und des Unterhebels 5 zu bilden. Es sei bemerkt, daß Aus
schnittsabschnitte an den vorderen und hinteren Enden der
Oberseite des Gewichtes 2 vorgesehen sind, um gegenseitige
Störungen mit den Lagerstiften 30 und 50 für den Verriege
lungshebel 3 und den Unterhebel 5 zu vermeiden. Das Gewicht 2
ist mit einer Gleitstangenaufnahmebohrung und einer Gleitstan
genlagerrille 24 versehen, die sich in Längsrichtung durch das
Gewicht 2 erstrecken. Die untere Seite des Gewichtes 2 ist mit
einer Rille 23 von trapezförmigem Querschnitt versehen, die
geneigte vordere und hintere Wände aufweist.
In dieser Ausführungsform ist die Gleitstange 6a eine im
Querschnitt kreisrunde, zylinderförmige Welle, deren äußerer
Durchmesser eine vorbestimmte Paßtoleranz bezüglich der
Gleitstangenaufnahmebohrung 22 in dem Gewicht 2 hat, so daß
die Gleitstange 6a in der Bohrung 22 eng eingepaßt ist, wobei
das Loch 22 einen kreisrunden Querschnitt hat, wie dies in
Fig. 2 gezeigt ist. Die Gleitstange 6b ist ebenfalls eine im
Querschnitt kreisrunde, zylinderförmige Welle ähnlich der
Gleitstange 6a. Allerdings ist die Gleitstange 6b lose in der
Gleitstangenführungsrille 24 im Gewicht 2 aufgenommen. Genauer
gesagt ist bei dieser Ausführungsform der Paßabstand zwischen
der Gleitstangenführungsrille 24 und der Gleitstange 6b
allmählich entlang der Richtung der Trägheitsbewegung des
Gewichtes 2 vergrößert, indem der Durchmesser der Gleitstan
genführungsrille 24 sich wie folgt allmählich vergrößert: Das
heißt, die Gleitstangenführungsrille 24, die in einer seitli
chen Oberfläche des Gewichtes 2 ausgebildet ist, hat einen
halbzylindrischen Boden, dessen Durchmesser D sich so verän
dert, daß der längsgerichtete Mittelabschnitt der Welle 24 den
kleinsten Durchmesser D0 hat und der Durchmesser D in Richtung
auf jedes Ende der Rille 24 sich vergrößert (Dn<D0) Der
Grund, weshalb die Gleitstangenführungsrille 24 sich in ihrem
Durchmesser in Richtung auf die längsgerichteten Enden bei
dieser Ausführungsform jeweils vergrößert, besteht darin, die
Anordnung übereinstimmend mit der Gestaltung des Sensors zu
machen, die es ermöglicht, die Richtung der Trägheitsbewegung
des Gewichtes 2 sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrich
tungen (S und -S-Richtungen, wie in Fig. 2 gezeigt) einzustel
len.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 ist der Verriege
lungshebel 3 mit einer L-förmigen Gestalt ausgestattet, die
zwei Arme hat, und der abgewinkelte Abschnitt des Verriege
lungshebels 3 ist von dem Lagerstift 30 so durchdrungen, daß
der Verriegelungshebel 3 um den Stift 30 drehbar ist. Der Ab
schnitt des einen Armes, der dem Federsitzloch 193 zugewandt
ist, ist mit einem Vorsprung 31 versehen, um den armseitigen
Endabschnitt einer Einstellfeder 33 zu positionieren. Die
Rückseite dieses Abschnittes des Arms ist mit einem Vorsprung
32 versehen, der der Vorderseite des Gewichtes 2 zugewandt
ist. Das distale Ende des anderen Armes ist mit einem Evolven
tenzahn 34 versehen. Eine Rolle 35, die als Lager dient, ist
durch einen Stift 36 in einen ausgeschnittenen Abschnitt gela
gert, der in der Mitte des oberen Abschnitts des distalen
Endes des Armes ausgebildet ist.
Der Unterhebel 5 ist in ähnlicher Weise in einer L-förmigen
Gestalt ausgebildet, hat zwei Arme, und der gebogene Abschnitt
des Unterhebels 5 ist durch den Lagerstift 50 so durchdrungen,
daß der Unterhebel 5 um den Stift 50 drehbar ist. Die Vorder
seite eines Armes ist mit einem Vorsprung 51 versehen, der der
Hinterseite des Gewichtes 2 zugewandt ist. Das distale Ende
des anderen Armes ist mit einem Evolventenzahn 52 versehen,
der mit dem Evolventenzahn 34 kämmt, der an dem distalen Ende
eines Armes des Verriegelungshebels 3 ausgebildet ist.
Der Auslösestift 4 ist an seinem vorderen Ende angespitzt, um
Aufschlagpunkte gegen eine Zündkappe 912 zu bündeln (s.
Fig. 5). Die Mitte des Auslösestiftes 4 ist mit einem Kragen
40 versehen, der als Eingriffsabschnitt mit dem Verriegelungs
hebel 3 dient und auch als Federsitz dient. Die Vorderseite
des Kragens 40 ist im Durchmesser verringert, um eine Stufe zu
bilden, um so einen Abschnitt zum Eingriff mit der äußeren
randseitigen Oberfläche der Rolle 35 zu bilden. Die Rückseite
des Kragens 40 ist im Durchmesser verringert, um einen Feder
sitz für eine Auslösefeder 41 zu bilden.
Wie in Fig. 3(A) gezeigt, sind diese Teile in den Körper 10
z. B. gemäß dem folgenden Verfahren eingebaut. Zuerst wird der
Lagerstift 50 in den Unterhebel 5 eingefügt und beide Enden
des Stiftes 50 werden in die jeweiligen Rillen 150, die in der
Rückwand des Körpers 10 ausgebildet sind, eingepaßt, so daß
der Unterhebel 5 in dem innersten Teil des Körpers 10 gelagert
ist. Als nächstes wird das Gewicht 2, das die Gleitstangen 6a
und 6b jeweils in die Gleitstangenaufnahmebohrung 21 und die
Gleitstangenpaßrille 24 eingeführt hat, in den Körper 10 ein
gepaßt. Zu diesem Zeitpunkt sind die distalen Enden der Füh
rungsstangen 6a und 6b bereits in den Lagerlöchern 16 einge
paßt, die in der Rückwand des Körpers 10 ausgebildet sind, da
die äußere Gestalt des Gewichtes 2 und die innere Gestalt des
Körpers 10 komplementär zueinander sind. Somit ist das Gewicht
an einem Ende positioniert. Als nächstes wird der Lagerstift
30 in den Verriegelungshebel 3 eingebracht, und beide Enden
des Stiftes 30 werden in die Lagerrillen 13 eingepaßt, die in
den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Körpers 10
jeweils ausgebildet sind, so daß der Verriegelungshebel 3 in
den Körper 10 eingebaut ist. Zu diesem Zeitpunkt kommen die
beiden Evolventenzähne 34 und 52 miteinander selbstverständ
lich in Eingriff.
Zwischenzeitlich kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt während
der vorstehenden Montageabfolge die Auslösefeder 41 in den
Körper 10 eingeführt werden, und deren eines Ende ist in den
Federsitz 14 eingepaßt. Als nächstes wird der Auslösestift 4
in die Auslösefeder 41 so eingefügt, daß der Kragen 40, der
mit dem Auslösestift 4 einstückig ist, in dem anderen Ende der
Auslösefeder 41 eingepaßt ist. Somit ist der Einbau sämtlicher
Teile beendet. Dann wird der Deckel 19 in die Öffnung 18 des
Körpers 1 mit den positionierten Teilen so hineingedrückt, daß
das vordere Ende des Auslösestiftes 4 in die Stufenbohrung 194
in den Deckel 19 paßt und das vordere Ende der Einstellfeder
33 in das Federsitzloch 193 eingepaßt ist. Zu diesem Zeitpunkt
passen die vorderen Enden der beiden Gleitstangen 6a und 6b
automatisch in die jeweiligen Gleitstangenlagerlöcher 196 in
dem Deckel 19 und die Eingriffsteile 195 sind elastisch mit
den jeweiligen Eingriffslöchern 17 im Eingriff. Schließlich
werden zwei Einstellschrauben in den Deckel 19 eingeschraubt,
wodurch die Montage beendet ist.
Der auf diese Weise gestaltete Sensor kann in jeder beliebigen
von drei Betriebszuständen entsprechend der gewählten zu er
fassenden Beschleunigungsrichtung eingestellt werden. Wenn der
Sensor in einem herkömmlichen Betriebszustand eingesetzt wird,
in dem er dazu eingerichtet ist, nur auf negative Beschleuni
gung (Verzögerung) zu reagieren, wird ein in Fig. 3(B) darge
stellter Einstellvorgang ausgeführt. Als erstes wird die Ein
stellschraube 71 mit einem vorbestimmten Drehmomentpegel durch
Verwendung eines Drehmomentschlüssels o. dgl. angezogen. Als
Folge davon ist die Rolle 35 bezüglich des Stufenabschnittes
des Kragens 40 des Auslösestiftes 4 richtig positioniert. In
diesem Zustand wird die Einstellschraube 72, die in das Ein
stellschraubenloch 101 eingeschraubt worden ist, unter Verwen
dung eines Drehmomentschlüssels o. dgl. in der gleichen Weise
wie vorstehend beschrieben, angezogen. Als Folge davon, wird
der geneigte Oberflächenabschnitt der Rille 23 des Gewichts 2
durch das innere Ende der Einstellschraube 72 verschoben, was
bewirkt, daß das Gewicht 2 gegen den Verriegelungshebel 3
gepreßt wird. Als ein Ergebnis hiervon verschwindet der
Abstand zwischen diesen beiden und das Gewicht 2 ist in eine
spielfreie Position gebracht. Schließlich wird die Einstell
schraube 71 entfernt und somit ist die Einstellung beendet. So
können alle Einstellungen des Sensors einfach durch Überprüfen
der von außen durch einen Schraubvorgang eingebrachten Dreh
momente bewirkt werden, ohne daß eine optische Überprüfung
erforderlich ist.
Es sei bemerkt, daß, wenn der Sensor so einzustellen ist, daß
er in der Lage ist, sowohl auf Beschleunigungen als auch auf
Verzögerungen zu reagieren, die Einstellschraube 72 in dem
vorstehend beschriebenen Einstellzustand entfernt wird. In
diesem Einstellzustand arbeitet der Sensor nicht nur, wenn
übermäßige Verzögerung auf den Sensor zu einem Zeitpunkt einer
(Front-)Kollision oder eines ähnlichen Unfalls wirkt, sondern
auch, wenn übermäßige Beschleunigung darauf aufgrund einer
Heckkollision oder eines ähnlichen Unfalls wirkt. In der
Zwischenzeit kann die Richtung der Beschleunigungserfassung
mit der Einstellposition des Sensors ungeachtet dessen in
Übereinstimmung gebracht werden, ob er dazu eingestellt ist,
nach vorne oder nach hinten gerichtet zu sein. In einem
derartigen Fall kann die Beschleunigungserfassungsrichtung
durch Festlegen eingestellt werden, welches der beiden Ein
stellschraubenlöcher 101 oder 102 des Gehäuses 1 auszuwählen
ist, um die Einstellschraube 72 einzuschrauben.
Des weiteren kann der Sensor in einer Stellung durch richtiges
Drehen um die Achse der Bewegung des Gewichtes 2 oder des
Auslösestiftes 4 montiert werden, wie dies in Fig. 5 gezeigt
ist. Diese Fähigkeit des Sensors wird erreicht durch die
Tatsache, daß, wenn die Drehung des Gewichtes 2 um die Be
wegungsachse durch zwei Führungsstangen 6 verhindert wird, der
Verriegelungshebel 3 und das Gewicht 2 nicht miteinander
während des Betriebs in störende Wechselwirkung treten, trotz
der komplizierten Anordnung des Verriegelungshebels 3 und des
Gewichtes 2. Das Ausschließen der Beschränkung hinsichtlich
der Montagestellung ist insbesondere nützlich, um den Frei
heitsgrad der Montagestellung zu erhöhen, mit der ein mit dem
Sensor ausgestattetes Rückhaltesystem an einem Fahrzeug in
stalliert werden kann. Es ist auch möglich, den Sensor mit
seiner Längsachse vertikal geneigt in einem vorbestimmten Win
kel bezüglich des des Sensors zu montieren, der in der norma
len Montagestellung installiert ist. Diese Fähigkeit des Sen
sors wird hauptsächlich aufgrund der Tatsache erreicht, daß
das Gewicht 2 ohne Spiel in Stellung gebracht wird, so daß
keine Einwirkungslast auf den Verriegelungshebel 3 von dem
Gewicht 2 ausgeübt wird. Die Verringerung in der Beschränkung
der Montagemöglichkeiten kann besonders wirksam eingesetzt
werden, wenn ein Rückhaltesystem, das mit dem Sensor ausge
stattet ist, in einer Neigung entsprechend der Neigung der
Säule des Fahrzeugs montiert wird.
Fig. 5 zeigt die Stellungsbeziehung zwischen dem Sensor, wie
er vorstehend gestaltet ist, und einem Vorspanner 9, wenn
ersterer an letzterem montiert ist. Der Sensor ist an dem
Vorspanner 9 angeordnet, indem sein Gehäuse 1 an ein Gehäuse
90 des Vorspanners 9 unter Verwendung von Schrauben montiert
ist, und es ist mit einem Gasgenerator verbunden, der in dem
Gehäuse 90 aufgenommen ist und an dessen vorderen Ende durch
einen Klemmring 92 befestigt. Es sei bemerkt, daß das Bezugs
zeichen 8 eine Kuppeldichtung bezeichnet, die in der Verbin
dung zwischen dem Gehäuse 90 und dem Gehäuse 1 untergebracht
ist, um ein Austreten von Gas, das erzeugt wird, wenn der Gas
generator 91 betätigt wird, zu der Außenseite der Verbindung
zu verhindern. Das Bezugszeichen 912 bezeichnet eine Zünd
kapsel, die in dem hinteren Ende des Gasgenerators 91 ver
graben ist.
Fig. 4 zeigt den Betrieb des Sensors. Wenn der Sensor sich in
einem Ruhezustand befindet, ist das Gewicht 2 in der bei (A)
in Fig. 4 gezeigten Stellung. Wenn übermäßige Beschleunigung
darauf wirkt, bewegt sich das Gewicht wie bei (B) gezeigt
durch Trägheit. Die Bewegung des Gewichtes 2 verursacht, daß
der Verriegelungshebel 3 um den Lagerstift 30 sich dreht,
wodurch die Rolle 35 von dem Kragen 40 freikommt. Als Folge
hiervon wird der Auslösestift schlagartig durch die Kraft der
Auslösefeder, wie bei (C) gezeigt, nach außen gedrückt. Die
schlagartige Auslösewirkung des Auslösestiftes 4 verursacht,
daß die Zündkapsel 912 gezündet wird, was seinerseits hervor
ruft, daß der Treibsatz in dem Gasgenerator 91 gezündet wird,
um Gas zu erzeugen. Auf diese Weise wird die Versorgung des
Vorspanners mit Gas bewirkt.
Die Stellungen der Lagerlöcher 16 und 196 für die beiden
Gleitstangen 6a und 6b zur Führung des Gewichtes während des
vorstehend beschriebenen Betriebes umfassen einige Ungenauig
keiten. Insbesondere, wenn das Gehäuse durch einen Gießvorgang
unter Verwendung von Kunststoffmaterial hergestellt wird, ist
es besonders schwierig, eine Gesamtheit von vier Lagerlöchern,
d. h. von den beiden Lagerlöchern 16 in dem Gehäuse 1 und von
den beiden Lagerlöchern 196 in dem Deckel 19 auszubilden, der
auf das Gehäuse 1 geschraubt wird, ohne dabei Positionsfehler
zu haben. Es ist sehr vorteilhaft hinsichtlich der Verfahrens-
und Herstellungskosten, ein Verfahren anzuwenden, um diese
Lagerlöcher im Vorgriff darauf zu produzieren, daß einige
Fehler unvermeidbar auftreten. Daher wird ein derartiges
Herstellungsverfahren bei der vorliegenden Erfindung angewen
det. Fehler bei der Stellung der Traglöcher treten als Paral
lelitätsfehler zwischen den Achsen der beiden Gleitstangen 6a
und 6b auf.
Zunächst sei der Parallelitätsfehler als ein Fehler der Gleit
stange 6b relativ zu der Gleitstange 6a betrachtet. Hinsicht
lich der Neigung in der senkrechten Richtung, wenn der Berüh
rungspunkt der oberen Oberfläche der Gleitstangenpaßrille 24
mit der oberen umfangsseitigen Oberfläche der Gleitstange 6b
vom Ursprung um den Abstand L aufgrund der senkrechten Neigung
versetzt ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, kommt die
untere randseitige Oberfläche der Gleitstange 6b am dichtesten
an die untere Oberfläche der Gleitstangenpaßrille 24 an einer
Stelle heran, an der der Abstand von dem Ursprung -L ist.
Falls dementsprechend ein Zustand der Vergrößerung in der
Richtung der Breite der Rille 24 so eingestellt wird, daß ein
kleiner Spalt DR an der Stelle des Abstandes -L entsteht, gibt
es keine Wahrscheinlichkeit, daß die Gewichtsbewegung durch
den Parallelitätsfehler in vertikaler Richtung verfälscht
wird. Somit kann sich das Gewicht 2 glatt bewegen.
Hinsichtlich der Neigung in der horizontalen Richtung erreicht
der Spalt zwischen der randseitigen Oberfläche der Gleitstange
6b an deren inneren Oberfläche und der Bodenoberfläche der
Gleitstangenpaßrille 24 ein Minimum am Ende des Hubes S (oder
-S) des Gewichtes 2 aufgrund der Neigung. Falls dementspre
chend eine Vergrößerungsbedingung in der Richtung der Tiefe
der Rille 24 so eingestellt wird, daß ein vorbestimmter klei
ner Spalt GH sogar in der vorstehend beschriebenen Stellung
verbleibt, kann sich das Gewicht 2 ohne durch den Paralle
litätsfehler in der horizontalen Richtung beeinträchtigt zu
sein, glatt bewegen.
Somit ist bei dem Sensor der vorstehend beschriebenen Ausfüh
rungsform eine glatte Trägheitsbewegung des Gewichtes 2
sichergestellt und es ist möglich, die Drehung des Gewichtes 2
innerhalb des Bereiches des Spalts GR während der Trägheits
bewegung ohne die Notwendigkeit einer besonderen Erhöhung des
Maßes der Parallelität zwischen den beiden Führungsteilen zu
erhöhen. Obwohl der Verriegelungshebel 3 und der Unterhebel 5
in dichter Nähe zu und in komplizierter Beziehung zueinander
stehen, ist es demgemäß möglich, die Gesamtgröße und das Ge
samtgewicht des Sensors zu verringern, indem die Bauteile wie
vorstehend beschrieben sinnvoll angeordnet werden. Da es mög
lich ist, Wechselwirkungen zwischen dem Gewicht 2 und anderen
Bauteilen während der Bewegung des Gewichtes 2 zu vermeiden,
kann eine Einstellposition des Systems inklusive einer
Vorrichtung, an der der Sensor angeordnet ist, je nach dem
gewünschten Anwendungsfall gewählt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend detailliert als
eine Ausführungsform beschrieben worden ist, in der die vor
liegende Erfindung auf eine Betätigungsvorrichtung für einen
Vorspanner in einem Sicherheitsgurtsystem angewendet ist,
versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung nicht
notwendigerweise auf den beschriebenen Anwendungsfall be
schränkt ist und daß sie ebenfalls z. B. für einen Inflator in
einem Airbag-System verwendbar ist. Des weiteren können
unterschiedliche Veränderungen und Abwandlungen an der spezi
ellen Anordnung vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der
Erfindung zu verlassen, die nur durch die beigefügten Ansprü
che begrenzt ist.
Eine Veränderung der Spielpassung der zweiten Führungsstange
in dem Gewicht wird nachstehend kurz beschrieben. Obwohl in
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Gleitstangenpaßrille
24 bogenförmig sich erweitert, kann anstelle der Rille 24 eine
Rille 24A verwendet werden, die sich, wie in Fig. 6 gezeigt,
in geradliniger Form vergrößert. In diesem Fall ist der
Rillenboden halbkonisch. Fig. 7 zeigt eine weitere Abwandlung,
in der eine Rille 24B einen verringerten Durchmesserabschnitt
240B aufweist, der in der Mitte (oder an einem Ende) des
halbzylindrischen Rillenbodens ausgebildet ist. Fig. 8 zeigt
eine Rillenanordnung, die durch Kombination der beiden vorste
hend beschriebenen Abwandlungen erhalten wird, wobei eine
Rille 24C in einer halbkonischen Gestalt mit einem verringer
ten Durchmesserabschnitt 240C, der in der Mitte (oder an einem
Ende) des halbzylindrischen Rillenbodens sich vergrößert,
gebildet wird.
Claims (2)
1. Mechanischer Beschleunigungssensor mit einem Gewicht (2),
das bewegbar in einem Gehäuse (1) aufgenommen ist, einem
Verriegelungshebel (3), der bewegbar in dem Gehäuse (1)
aufgenommen ist, um dem Gewicht (1) zugewandt zu sein und um
mit einer Einstell-Last belastet zu sein, und einem
Auslösestift (4), der beweglich in dem Gehäuse (1) aufgenommen
ist und federbelastet ist, um mit dem Verriegelungshebel (3)
im Eingriff zu stehen, so daß der Verriegelungshebel (3) von
dem Auslösestift (4) gegen die Einstell-Last durch Trägheits
bewegung des Gewichtes (2) relativ zu dem Gehäuse (1) frei
kommt, wodurch der Auslösestift (4) in die Lage versetzt wird,
eine schlagartige Auslösewirkung auszuführen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar erster und
zweiter Führungseinrichtungen (6a, 6b) zur Lagerung des
Gewichtes (2) in dem Gehäuse (1) und zum Führen der Trägheits
bewegung des Gewichtes (2) vorgesehen ist, wobei die erste
Führungseinrichtung (6a) eng in dem Gewicht (2) geführt ist,
um eine Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes (2)
festzulegen und die zweite Führungseinrichtung (6b) lose in
dem Gewicht (2) eingepaßt ist, um mit der ersten Führungs
einrichtung (6a) die Drehung des Gewichtes (2) um eine Achse
der Trägheitsbewegung zu begrenzen.
2. Mechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1, bei
dem die zweite Führungseinrichtung eine Stange (6b) ist, die
in einer Rille (24) aufgenommen ist, die in dem Gewicht (2) so
ausgebildet ist, daß sie sich in der Richtung der Trägheits
bewegung des Gewichtes (2) so erstreckt, daß ein Paßabstand
zwischen der Rille (24) und der Stange (6b) sich allmählich
entlang der Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes (2)
vergrößert.
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