EP0360843B1

EP0360843B1 - Aufprallsensor

Info

Publication number: EP0360843B1
Application number: EP89900815A
Authority: EP
Inventors: Hans Spies; Alfons Wöhrl; Horst Laucht
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1988-02-09
Filing date: 1988-12-15
Publication date: 1992-06-03
Anticipated expiration: 2008-12-15
Also published as: JPH02503727A; US5028750A; DE3803914A1; EP0360843A1; DE3803914C2; WO1989007830A1; DE3871794D1; ATE77001T1

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufprallsensor, der insbesondere für Sicherungseinrichtungen in Kraftfahrzeugen verwendbar ist.
Ein Beschleunigungssensor ist z.B. in der DE 21 58 800 B2 beschrieben. Bei Auftreten einer beschleunigungskraft wird eine Kugel, die in Ruhestellung von einem Permanentmagneten angezogen ist, durch Überwindung der Anziehungskraft von diesem wegbewegt und löst einen Schaltvorgang aus. Nachteilig ist hierbei, daß der Schalter ein Mikroschalter mit einem durch Federkraft belasteten Betätigungsstößel ist.
Um die Nachteile der Verwendung von Federn in solchen Systemen zu überwinden, wurde auch bereits vorgeschlagen (DE 33 38 287 C1) bei einem Beschleunigungssensor ein Dauermagnetsystem zu verwenden, das aus zwei Dauermagneten besteht, die mit gleichnamigen Polen einander zugewandt und in Richtung ihrer Längsachsen verschiebbar angeordnet sind. Die Dauermagneten sind Ringmagnete, innerhalb derselben ein Reed-Schalter angeordnet ist. Man kann bei einer solchen Anordnung u.U. auf Federn verzichten. Die Schaltbedingungen für den Reed-Schalter sind jedoch in der Praxis äußerst schwierig; insbesondere ist ein Prellen der Kontakte häufig.
Aus der US-A-3 459 911 ist ein Beschleunigungsfühler bekannt, bei dem eine bewegliche Masse sich bei einem vorbestimmten Wert der Beschleunigung von einem Magneten entfernt und dabei in einer vorgegebenen engen Bahn vorbei an zwei dazu parallel angeordneten Magnetschaltern (Reed-Kontakthaltern) bewegt. Dabei ist nachteilig, daß durch das rohrförmige Gehäuse hindurch Keine geschlossene Magnetkreise (mit Rückfluß) gebildet werden. Die Schließdauer der Kontakte des schalters ist daher ausgesprochen kurz und unbestimmt.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Aufprallsensor für Sicherheitseinrichtungen zu schaffen, der auch unter schwierigen Anwendungs- und Schaltbedingungen nach konstruktiv vorgegebener Charakteristik exakt arbeitet und dies über eine lange Lebensdauer hinweg.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Aufprallsensor gemäß Anspruch 1.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a den magnetischen Kreis und seine Teile;
Fig. 1b einen Längsschnitt durch das Gehäuse des Sensors;
Fig. 1c eine Draufsicht auf den Freiraum für die Kugel im Gehäuse.

Fig. 1d eine Abwandlung zu Fig. 1b mit Einbeziehung der Schwerkraft zur Kugelrückstellung neben der Magnetkraft und für Rundumcharakteristik.
Der Aufprallsensor besteht aus einem Permanentmagnet und zwei parallelgeschalteten Weichmagnetkreisen unterschiedlichen magnetischen Widerstandes. Der Kreis mit dem niedrigeren magnetischen Widerstand ist mit einer der Trägheitskraft ausgesetzten Kugel geschlossen. Bei Einwirkung einer Beschleunigung oder Verzögerung über eine bestimmte Zett bewegt sich die Kugel aus ihrer Ausgangsposition. Der magnetische Widerstand steigt stark an. Dadurch steigt die magnetische Spannung an und das im Kreis höheren magnetischen Widerstands befindliche Reedrelais als magnetisch betätigbarer Einbzw. Umschalter, schaltet dadurch um oder ein. Hört die Einwirkung der äußeren Kraft auf, so wird die Kugel vom Magnetfeld wieder in die Ausgangsposition zurückgezogen. Das Reed-Relais geht wieder in die ursprüngliche Schaltposition..
Die Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden insbesondere anhand der Fig. 1b und 1c deutlich. Durch die Gestaltung des Kugelfreiraumes sowohl in der x-y-Ebene als auch in der Z-Dimension kann die Ansprechcharakteristik gestaltet werden, wie z.B. kreisausschntttförmig (x-y-Ebene-Gestaltung) oder auch ellipsenausschnittförmig (auch in z-Richtung-Gestaltung möglich bzw. erforderlich). Die Ansprechschwelle, die Ansprechempfindlichkeit und die Einschaltdauer sind durch die konstruktive Ausgestaltung den gewünschten Werten weitgehend anzupassen. Durch die elektrische Kontaktgabe mit Hilfe eines Reed-Relais ist hohe Zuverlässigkeit, z.B. in der Auslöseschaltung eines Airbag-Systems, eines Gurtstrammers oder ähnlichen bekannten Sicherheitssystemen, gewährleistet.
Der Sensor weist in seinem Gehäuse 3, 4 eine ferromagnetische Masse 2, z.B. in Kugelform in seinem Innenraum oder Freiraum 10 auf. Das Gehäuse weist ein oberes ferromagnetisch leitendes Blechteil 3 und ein unteres ferrromagnetisch leitendes Blechteil 4 auf.
Der Reedschalter ist im elektrisch und magnetisch nichtleitenden Gehäuseteil 6 angeordnet.
Die Kennlinie insbesondere der magnetischen Kräfteeinwirkung auf die Kugel 2 ist durch Formgestaltung des Freiraums im Gehäuse weitgehend frei gestaltbar. Die Form der Gehäusewandung, die den Freiraum 10 umschließt, bestimmt auch die Bewegungsbahngrenzen der Kugel 2 von der Ruhestellung 2′ auf dem dem Magneten 1 zugekehrten Ruhesitz 7′ in die dem Reed-Schalter 5 und seiner Kontaktzunge zugekehrte Schaltstellung 2" (siehe Fig. 1c).
Im Prinzipschaltbild des Magnetsystems nach Fig. 1a ist mit 8 symbolisch dargestellt der magnetische Leitwert des Magnetkreises 1-3-2-4 und mit 9 der magnetische Leitwert des Magnetkreises 1-3-3′-5-4′-4.
Dabei sind die Magnetjochbleche 3′ und 4′ in Fig. 1b genau hintereinander angeordnet, d.h. in dieser Ansicht verdeckt das Jochblech 4′ das Jochblech 3′. Beide zusammen halten in einem Ausschnitt den Reed-Schalter 5, insbesondere dessen Glasmantelrohr 11, das sich an den Enden mit den Anschlüssen 12 verjüngt.
Fig. 1d stellt eine Abwandlung dar, bei der der Magnet 1 wie in Fig. 1b dem Ruhesitz (Kegel) der Kugel 2 benachbart ist und diese normalerweise hält. Jedoch ist in Fig. 1d der Magnet im Abstand zwischen Ruhesitz für die Kugel 2 und Reed-Schalter 5 angeordnet. Neben der Magnetrückholkraft wirkt hier zusätzlich die Schwerkraft (bei entsprechender Lage zum Gravitationsfeld) als Rückstellkraft für die Kugel in die Ausgangsposition. Fernerhin zeigt Fig. 1d die Ausführungsform für eine Rundumcharakteristik.

Claims

1. Aufprallsensor, insbesondere für Sicherheitseinrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit auf Beschleunigung oder Verzögerung ansprechendem magnetischen Schalter (5), einer trägheitsbehafteten beweglichen Masse (2), die von einem Magneten (1) in Ruhelage gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei von dem Magneten (1) gespeiste magnetisch parallelgeschaltete, hinsichtlich ihres magnetischen Widerstandes variable Magnetkreise enthält,
von denen der erste Magnetkreis vom Magneten (1), magnetflußleitenden Teilen (3,4) und der beweglichen Masse (2) gebildet und in Ruhelage geschlossen ist,
und, der zweite Magnetkreis vom Magneten (1), den magnetflußleitenden Teilen (3,3′,4,4′) und dem magnetisch betätigbaren Schalter (5) gebildet ist, welcher anspricht, wenn die magnetische Spannung in diesem zweiten Magnetkreis beeinflußt von Änderungen im ersten Magnetkreis eine vorbestimmte Höhe erreicht hat.
2. Aufprallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beweglichen Masse (2) durch die Formgestaltung ihrer Bahn wenigstens in einer Ebene (X-Y-Ebene, Z-Ebene) ein solcher Bewegungsfreiraum (10) vorgegeben ist, daß dadurch eine gewünschte Ansprechcharakteristik erhalten wird.

3. Aufprallsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Masse (2) entlang ihrer gestalteten Bewegungsbahn sich - bei Einwirkung einer Beschleunigung oder Verzögerung als äußere Kraft - entgegen dem Einfluß des Magneten (1) bis zu einem vorgegebenen Abstand von der Ruhelage entfernt und sodann - bei Aufhören der Einwirkung der äußeren Kraft - unter dem Einfluß des Magneten (1) wieder in die Ruhelage zurückgeführt wird.

4. Aufprallsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Schwerkraft als auf die bewegliche Masse (2) im rückholenden Sinne einwirkende Kraft ausgenutzt wird.

5. Aufprallsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf die bewegliche Masse (2) eine Feder im rückholenden Sinne einwirkt.

6. Aufprallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er betriebsmäßig prüfbar ist auf Funktionsfähigkeit, indem ein Teil (9) in dem Zweiten magnetischen Kreis (1,3,3′,5,4,4′), der von der trägheitsbehaftenen Masse (2) durch Magnetflußunterbrechung im ersten Magnetkreis (1,2,3,4) beeinflußbar ist und hinsichtlich seines magnetischen Widerstaudes von außen stimulierbar ist.

7. Aufprallsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der betriebsmäßigen Prüfung ein Strom durch eine Spule (13) geschickt wird, die den Reedkontaktschalter (5) umgibt.