DE4419902A1 - Beschleunigungssensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor zur selbsttätigen Auslösung von Insassenschutzvorrichtungen in einem Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein bekannter Beschleunigungssensor (DE 20 14 210) weist ein Gehäuse auf, in dem eine seismische Masse angeordnet ist. Das Gehäuse ist mit einer schwingungsdämpfenden Flüssigkeit ge­ füllt. Durch verschiedene Wärmedehnung von Flüssigkeit und Gehäuse kommt es zur Bildung von Luftblasen, da kein Druck­ ausgleichselement vorgesehen ist. Dadurch wird die Wirkungs­ weise des Beschleunigungssensors beeinflußt. Bei dem bekann­ ten Beschleunigungssensor ist das Gehäuse durchsichtig ausge­ führt, so daß Beschleunigungssensoren mit Luftblasen in der Flüssigkeit aussortiert werden können.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Beschleuni­ gungssensor zu schaffen, bei dem die Blasenbildung in der Dämpfungsflüssigkeit vermieden wird.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Die Lösung hat den Vorteil, daß das Gehäuse durch einen einzigen Deckel mit Membran druckausglei­ chend abgedichtet wird. Der Beschleunigungssensor ist daher einfach und schnell zu montieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsge­ mäßen Beschleunigungssensors,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Beschleunigungssensor, bei dem ein Gehäuse und ein Deckel voneinander getrennt sind,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Feder-Masse-System mit einem Biegebalken und einer seismischen Masse, die in dem Beschleunigungssensor angeordnet sind,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Feder-Masse-Systems und

Fig. 5 einen Schnitt durch den Deckel des Beschleunigungs­ sensors während des Einfüllens von Dämpfungsflüssig­ keit.

Ein Beschleunigungssensor zur selbsttätigen Auslösung von In­ sassenschutzvorrichtungen in einem Kraftfahrzeug weist ein Gehäuse 1 (Fig. 1) auf, das durch einen Deckel 2 mit einer Membran 3 dicht verschlossen ist. Über Anschlußbeine 4 des Beschleunigungssensors wird dieser mit einer nicht darge­ stellten Steuerschaltung, beispielsweise einer Airbagsteue­ rung, elektrisch verbunden.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine seismische Masse 5 (Fig. 2) angeordnet, die bei Auslenkung aus ihrer Ruhelage - ausge­ löst beispielsweise durch einen Unfall - ein elektrisches Si­ gnal an die Steuerschaltung abgibt, wodurch die Insassen­ schutzvorrichtungen ausgelöst werden.

Die seismische Masse 5 ist am Ende einer einseitig einge­ spannten Blattfeder (im folgenden als Biegebalken 6 bezeich­ net) angeordnet, wodurch die Masse 5 frei schwingen kann. Zum Erfassen der Schwingung dienen Dehnmeßstreifen 7 (Fig. 3 und 4), die in einer Brückenschaltung auf dem Biegebalken 6 angeordnet sind. Die Brückenschaltung ist durch Lötverbindun­ gen mit den Anschlußbeinen 4 des Beschleunigungssensors elek­ trisch verbunden. Zum Löten werden Lötkugeln 8 auf die ent­ sprechenden Anschlußbeine 4 aufgebracht und anschließend er­ hitzt.

Die Anschlußbeine 4 werden zur Herstellung des Gehäuses 1 zu­ sammen mit fertigungsbedingten Leadframe-Anschlüssen 9 mit dem Gehäusematerial umspritzt. Die Leadframe-Anschlüsse 9 dienen lediglich zum Handhaben des Beschleunigungssensors während der Fertigung. Sie können danach weggestanzt werden.

Der Deckel 2 wird auf das Gehäuse 1 gesetzt und daran befe­ stigt. Dadurch bildet sich zwischen der Membran 3 und dem Ge­ häuse 1 eine Kammer 10, in der die seismische Masse 5 ange­ ordnet ist. Zum Dämpfen des Feder-Masse-Systems (Biegebalken 6 und seismische Masse 5 ) ist die Kammer 10 mit einer schwingungsdämpfenden Flüssigkeit (Dämpfungsflüssigkeit) mög­ lichst blasenfrei gefüllt.

Über eine Einfüllkanüle 11 (Fig. 5), die hierzu durch die Membran 3 gestochen wird, wird die Dämpfungsflüssigkeit in die Kammer 10 unter Druck eingefüllt. Zum besseren Einfüllen kann die Dämpfungsflüssigkeit vorher erwärmt werden. Über eine Auslaßkanüle 12 kann die Luft der Kammer 10 entweichen, so daß die Kammer 10 möglichst blasenfrei befüllt wird. Nach dem Einfüllen werden die Kanülen 11 und 12 aus der Membran 3 entfernt.

Alternativ kann auch nur eine einzige Kanüle zum Befüllen der Kammer 10 verwendet werden. In diesem Fall muß die Luft aus der Kammer vor dem Befüllen evakuiert werden.

Als Dämpfungsflüssigkeit können Silikonöl, Phenylöl oder an­ dere funktionell gleichwertige Dämpfungsflüssigkeiten mit entsprechender Viskosität und niedriger Oberflächenspannung verwendet werden.

Der Deckel 2 und die Membran 3 sind einstückig aus einem Zwei- oder Dreikomponentenmaterial hergestellt. Das Material des Deckels 2 ist im Bereich der Befestigung mit dem Gehäuse 1 hartelastisch ausgebildet.

Die Membran 3 ist nur an ihrem Rande (im Bereich der Auflage auf dem Gehäuse 1, d. h. zum Deckel 2 hin) hartelastisch und in der Mitte weichelastisch ausgebildet, so daß der Druck bei Temperaturänderungen der Dämpfungsflüssigkeit gut aufgenommen werden kann, da sich die Membran 3 ausbeulen kann. Die Dämp­ fungsflüssigkeit kann sich infolgedessen bei steigender Tem­ peratur stetig ausdehnen, ohne daß es zu einer Stoßausdehnung kommt, die das Feder-Masse-System zerstören oder einen Unfall vortäuschen könnte.

Der Deckel 2 weist eine achteckige Vertiefung zur Aufnahme eines Werkzeuges auf, um den Deckel 2 auf dem Gehäuse 1 zu befestigen. Hierzu wird der in das Gehäuse 1 eingesetzte Dec­ kel 2 durch das Werkzeug in Rotation versetzt und mit dem Ge­ häuse 1 reibverschweißt. Diese Schweißverbindung mit dem Ge­ häuse 1 wird dauerhafter und fester, wenn der Deckel 2 und das Gehäuse 1 aus dem gleichen Material hergestellt sind.

Der Deckel 2 und das Gehäuse 1 sind aus einem thermoplasti­ schen Material, beispielsweise aus PPS (Polyphenylensulfid) hergestellt, das eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen muß (bis etwa 250°C), da innerhalb des Gehäuses 1 gelötet wird.

Die Membran 3 weist mindestens einen weichelastischen Elasto­ mer, wie z. B. Silikonkautschuk oder Fluorsilikongummi, auf. Über die Geometrie, wie der Dicke der Membran 3, und der Aus­ wahl des Materials kann die Flexibilität der Membran 3 bei der Herstellung eingestellt werden.

Die Membran 3 kann vorzugsweise so ausgelegt werden, daß be­ züglich ihres Elastizitätsmoduls und ihrer Geometrie über den gesamten Betriebstemperaturbereich von etwa -40°C bis etwa +85°C ein maximaler Über- oder Unterdruck von etwa 1 bar in der Dämpfungsflüssigkeit entsteht. Bei Ausdehnung der Dämp­ fungsflüssigkeit infolge eines Druckanstiegs beult sich die Membran 3 aus.

Durch die weichelastische Membran 3 werden unstetige Druckan­ stiege vermieden. Die Membran 3 kann relativ dick hergestellt werden, ohne ihre druckaufnehmenden Eigenschaften zu verlie­ ren. Dadurch wird eine höhere Ausbeute bei der Herstellung erzielt, da zu dünne Membranen leicht brechen oder reißen können.

Durch die elastische Membran 3 braucht der Beschleunigungs­ sensor nicht von außen durch eine zusätzliche elastische Dämpfungsmasse gedämpft zu werden. Der für Beschleunigungs­ sensoren übliche Falltest aus 1,2 m Höhe wird durch den er­ findungsgemäßen Sensor bereits erfüllt.

Vorteilhaft ist es, den Deckel 2 aus drei Komponenten herzu­ stellen. In dem Fall weist die Membran 3 eine Sandwichstruk­ tur mit zwei verschiedenartigen Komponenten auf und zwar ei­ ner etwas härteren und einer weichelastischen Komponente.

Dies führt dazu, daß die Membran 3 - bedingt durch das wei­ chelastische Material - eine "selbstheilende" Wirkung auf­ weist, d. h. nach dem Rausziehen der Kanülen 11 und 12 ver­ schließen sich die entstandenen Löcher sofort und die Dämp­ fungsflüssigkeit kann nicht austreten. Somit bleibt die Dämp­ fungsflüssigkeit immer gut abgedichtet. Daher wird auch kein separates Flüssigkeitseinfülloch benötigt.

Das etwas härtere Material der doppelschichtigen Membran 3 nimmt den Druck der Dämpfungsflüssigkeit infolge von Tempera­ turänderungen auf.

Anstelle von Silikonöl als Dämpfungsflüssigkeit kann auch Si­ likon-Gel verwendet werden, das nach dem Einfüllen in die Kammer 10 ausgehärtet wird, jedoch noch elastisch bleibt. Durch seine zähflüssige Viskosität wird der Biegebalken 6 vor Bruch besser geschützt. Silikon-Gel dämpft den Biegebalken 6 zwar stärker als Silikonöl, läßt aber trotzdem noch eine Be­ wegung der seismischen Masse zu.

Außerdem kann Silikon-Gel nicht so schnell durch Spalten aus­ laufen, die durch verschiedene Ausdehnungen des Gehäuses 1 und der metallenen Anschlußbeine 4 infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturänderungen entstehen können.

Claims (8)

1. Beschleunigungssensor zur selbsttätigen Auslösung von In­ sassenschutzvorrichtungen in einem Kraftfahrzeug, der eine seismische Masse (5) aufweist, die bei Auslenkung aus ihrer Ruhelage ein elektrisches Signal abgibt und die in einer mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Kammer (10) eines Gehäuses (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) durch einen Deckel (2) mit einer Membran (3) als Druckausgleichselement abgedichtet ist, wobei die Membran (3) an ihrem Rand hartelastisch und in ihrer Mitte weichela­ stisch ausgebildet ist.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seismische Masse (5) am Ende eines Biegebalkens (6) angeordnet ist und daß auf dem Biegebalken (6) Dehnmeßstreifen (7) in einer Brückenschaltung angeordnet sind.

3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung durch Löten mit den Anschlußbeinen (4) des Sensors verbunden ist.

4. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) einstückig mit der Membran (3) mittels Spritzgießen aus mindestens zwei Komponenten hergestellt ist, wobei eine Komponente aus dem gleichen Material wie das Gehäusematerial hergestellt ist.

5. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) aus mindestens zwei Komponenten weichelastisch hergestellt ist.

6. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) mittels Reibschweißen an dem Gehäuse (1) befestigt ist.

7. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) mit Si­ likonöl oder Silikon-Gel als Dämpfungsflüssigkeit mit Hilfe von zumindest einer Kanüle (11) blasenfrei gefüllt ist, wobei die Kanüle zum Einfüllen durch die Membran (3) gestochen wird und die Membran (3) sich - bedingt durch ihre weichelastische Komponente - nach dem Entfernen der Kanüle selbst ver­ schließt.

8. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) so wei­ chelastisch doppelschichtig ausgebildet ist, daß sich Löcher, die durch Einfüllen der Dämpfungsflüssigkeit entstehen, nach dem Einfüllen sofort dicht verschließen.