EP0642696B1 - Traffic accident detecting sensor for a passenger protection system in a vehicle - Google Patents

Traffic accident detecting sensor for a passenger protection system in a vehicle Download PDF

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EP0642696B1
EP0642696B1 EP93909793A EP93909793A EP0642696B1 EP 0642696 B1 EP0642696 B1 EP 0642696B1 EP 93909793 A EP93909793 A EP 93909793A EP 93909793 A EP93909793 A EP 93909793A EP 0642696 B1 EP0642696 B1 EP 0642696B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seismic mass
contact
magnet
magnetic field
magnetic
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93909793A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0642696A1 (en
Inventor
Marten Swart
Josef Dirmeyer
Gerhard Mader
Helmut Bresgen
Günter DISSEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0642696A1 publication Critical patent/EP0642696A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0642696B1 publication Critical patent/EP0642696B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
    • B24B49/105—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means using eddy currents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/14—Switches operated by change of acceleration, e.g. by shock or vibration, inertia switch
    • H01H35/147—Switches operated by change of acceleration, e.g. by shock or vibration, inertia switch the switch being of the reed switch type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • H01H36/0006—Permanent magnet actuating reed switches
    • H01H36/0013—Permanent magnet actuating reed switches characterised by the co-operation between reed switch and permanent magnet; Magnetic circuits
    • H01H36/002—Actuation by moving ferromagnetic material, switch and magnet being fixed

Definitions

  • the invention relates to a sensor which is suitable for detecting traffic accidents and which, in the event of a traffic accident, reliably provides an occupant protection system, e.g. can trigger an airbag system, belt tensioner system and / or roll bar system.
  • an occupant protection system e.g. can trigger an airbag system, belt tensioner system and / or roll bar system.
  • the concept of the sensor according to the invention should e.g. can be used for front sensors and safety sensors.
  • acceleration or deceleration values to be recognized in such an accident are on the one hand mostly small compared to the values that hit a hammer hard hard object arise.
  • the acceleration or deceleration values to be recognized in such an accident are mostly large compared to those values that occur in the vehicle during normal braking or normal acceleration processes, as long as no accident has yet occurred.
  • the invention relates to a special type which, in a certain way, exploits a deformation of the magnetic field triggered by the traffic accident.
  • All shown examples of the sensor designed according to the invention including the diagrams shown in FIGS. 1, 8 and 21, have at least one electrical contact 1, which can be magnetically controlled between its switching states, e.g. one or more reed contacts 1.
  • the actual electrical switching path of contact 1 can be attached directly to the sensor itself, as is the case, for example, in the examples shown in FIGS. 1 to 5 and 8 to 16.
  • a magnetically controllable component of this contact 1 can be attached to the sensor according to the invention, e.g. a HALL element, in which this component then switches the remaining components of this contact 1 which are then located at a greater distance, namely e.g. a transistor as the actual electrical switching path of this contact 1.
  • seismic mass 2 which according to the invention consists of a soft magnetic mass or at least contains such a mass. So this seismic mass 2 consists e.g. made of ferromagnetic or ferrimagnetic material.
  • the seismic mass 2 is guided along the guide axis of a guide body 5 guiding the seismic mass 2 and movable between two end positions, cf. Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21.
  • the guide body 5 is, depending on the particular design of the sensor, for example formed by inner surfaces of an outer shell of the sensor, cf. 7 in FIGS. 2, 8 in FIGS. 9 and 10, 11 in FIGS. 11 and 12, 9 in FIGS. 13 and 14 and 13 in FIGS. 15 and 16 - for the sake of clarity, this cover is not shown in all of the figures , see. 1, 3 to 5 and 8 and 21.
  • the guide body 5 can also have a completely different shape.
  • the seismic mass 2 - additionally or exclusively or partially - also through a surface, e.g. Outer surface of the magnet 4 attached in the sensor or through a non-magnetic extension 5 of the magnet 4 attached inside the sensor, on which the seismic mass 2 can slide, cf. 5 in FIGS. 1 to 5, and 8 to 16 and 21.
  • the seismic mass 2 can be moved between two end positions in the sensor. As long as there is no traffic accident, the seismic mass 2 is normally pressed into its first end position by a contact pressure, that is to say into its rest position. In the examples shown in FIGS. 2 to 5, this contact pressure is generated completely or partially by a spiral spring 3, which fixes the seismic mass 2 in its first end position, its rest position, as long as no traffic accident occurs. In the examples of the invention shown in the remaining figures, however, the contact pressure is generated exclusively magnetically, as will be explained later.
  • This contact pressure has such an amount that it can yield or be overcome in a traffic accident after the sensor has been installed in the vehicle with the correct orientation in terms of location, with an acceleration or deceleration that acts more or less in the direction of the guide axis. that then the seismic Mass 2 moved more or less quickly to its second end position.
  • FIGS. 2 and 3 show the same sensor with the seismic mass 2 in the rest position, but rotated by 90 °.
  • the pairs of figures 3 and 4, further 9 and 10, 11 and 12, 13 and 5 as well as 15 and 16 each differ in that in the first figure of these pairs of figures the seismic mass 2 is in its rest position, in the other figure these pairs of figures but apart from it because a traffic accident has just occurred.
  • Each sensor has a magnet 4 which differs from the seismic mass 2, for example a permanent magnet or an electromagnet.
  • the two contacts 1 are attached to the magnet 4 in such a way that these contacts 1 are magnetically in series and are flowed through by the component of the magnetic field of the magnet 4, which also promotes the simultaneous switching of the two contacts 1.
  • the magnet 4 is coupled to the contacts 1 in such a way that its magnetic field controls the contacts 1 in that its magnetic field is deformed to different extents by the seismic mass 2, depending on the position of this soft magnetic seismic mass 2, cf. Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21.
  • the contact 1 / the contacts 1 is / are so arranged and the shape of the guide body 5 and the shape of the seismic mass 2 selected so that the seismic mass 2 in one of their two end positions - for example in their first end position, ie then in the rest position of seismic mass 2 - largely one, the magnetic field represents magnetic shunt directing away from contact 1 to seismic mass 2. Apart from this end position, for example in the other end position, the seismic mass 2 then no longer represents such a strong magnetic shunt, so that the magnetic field of the magnet 4 then acts more strongly on the contact 1 / the contacts 1 in the examples shown.
  • the contact 1 / the contacts 1 in his / her first contact state - that is, for example in the non-conductive - remains / and but that when the seismic mass 2 is sufficiently far away from its rest position, i.e. sufficiently far away from its first end position (e.g. in its second end position), the contact 1 / the contacts 1 under the Effect of the magnetic field is controlled in his / her other contact state.
  • the contact 1 / the contacts 1 are / are controlled into the conductive contact state when the seismic mass 2 is sufficiently far away from their rest position, cf. also FIGS. 1 to 5 and 8 to 16 and 21.
  • the guide body 5 can be designed differently, as has already been shown.
  • the magnet 4 can also be designed very differently in the invention.
  • the magnet 4 can itself directly form the guide body 5 or at least a very substantial part of this guide body 5, cf. 5 and 15 and 16.
  • the magnet 5 can, for example, also only be rigidly connected to the essentially non-magnetic guide body 5, for example, one at one end of the guide body 5 form a fixed part of the guide body 5, cf. especially Figures 1 to 4 and 9 to 16.
  • a special feature of the invention is that the magnet 4 is always magnetized more or less perpendicular to the direction in which the seismic mass 2 can move.
  • the magnet 4 is magnetized in each case parallel to the paper plane. Only in the example shown in FIG. 2 is the magnet 4 magnetized in the direction perpendicular to the plane of the paper. In this way, according to the invention, the seismic mass 2 can form a differently strong magnetic shunt depending on its position along this path and thus influence the contact state differently depending on its position.
  • the magnetic field of the magnet 4 in the invention crosses the path that the seismic mass 2 travels in a traffic accident.
  • Eddy currents arise in the seismic mass 2 during this movement, which cause a certain damping of the movement of this seismic mass 2.
  • Interfering flutter movements of this seismic mass 2 are then damped. Due to the formation of eddy currents, seismic mass 2 also tends to move from the second end position back to the rest position more slowly in the event of an accident than without eddy currents, which is why the duration of the actuation of the contacts 1 tends to increase due to the eddy currents.
  • the strength of the eddy current flowing in a seismic mass 2, and thus also the damping of the fluttering movements, is primarily dependent on the speed of the seismic mass 2, on the strength of the magnetic field within the seismic mass 2 and, above all, on the electrical conductivity the seismic mass 2.
  • the seismic mass 2 can, in addition to its soft magnetic material, also have particularly good electrically conductive materials, for example a coating with non-magnetic copper.
  • the high electrical conductivity of the seismic mass 2 also has the advantage that strong, rapidly changing external magnetic fields - e.g. are generated by loudspeakers of the car radio - are also more or less shielded so that these external magnetic fields can influence the reliability of the sensor less.
  • a similar damping of external magnetic fields can be achieved if the housing of the sensor is already electrically conductive.
  • the shape of the seismic mass 2 can also be different in the invention, even if the examples shown in the figures each show an annular seismic mass 2.
  • the ring of seismic mass 2 has a different cross section than in FIGS. 9 to 14 and again differently than in FIGS. 15 and 16.
  • the invention is therefore not based on a specific cross section of the ring the seismic mass 2 limited.
  • the ring can also be non-circular, e.g. also be elliptical.
  • An annular seismic mass 2 which at least near its one end position more or less includes the magnet, has the advantage of strong eddy currents in this ring during its movement and thus strong damping of the fluttering movements to generate the seismic mass 2.
  • the shape of the seismic mass 2 is not limited to an annular configuration.
  • the shape of the seismic mass 2 only has to be adapted to the design of the guide body 5 and the arrangement of the magnet 4, possibly also to other circumstances, such as whether a spring 3 (also) according to FIGS. 3 to 5 for generating a contact force is used or not.
  • the seismic mass 2 can, for example, also be formed by a pot-shaped block into which the magnet 4 can be immersed and can also generate eddy currents when the block moves, cf.
  • the seismic mass 2 must then, at least in its one end position, always form a strong shunt and in its other end position an at most much weaker shunt or no shunt at all in order to be able to act according to the invention.
  • the time for actuating the contacts 1 depends on the magnetic field strength in the area of the contacts 1 and on the force with which the contacts 1 counteract their actuation, that is to say also on the location at which the seismic mass 2 is currently moving located along the guide body 5, and possibly also from the spring constant if a spring 3 is attached, especially if the spring, cf. Figures 2 to 5, in turn, additionally has more or less magnetic properties.
  • the seismic mass 2 in the invention can be particularly easily controlled by the movement of the contact state if the contact 1 / the contacts 1 are each more or less near an end face of the guide body 5 so that the magnetic flux through the contact 1 / the contacts 1 is very dependent on the position of the seismic mass 2. It was found to be particularly favorable - also space-saving - to attach the contact 1 / contacts 1 to an end face of the guide body 5 so that the magnet 4 essentially between the contact 1 / the contacts 1 and the seismic Mass 2 is arranged, at least as long as the seismic mass 2 is in its second end position - that is, far away from its rest position - cf. Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21. Above all, the general representations of the concept of the invention, which are shown in Figures 1 and 8 and 21, illustrate this.
  • the magnet 4 or the guide body 5 can be metallic per se, but it is then often advantageous to avoid an electrical short circuit between the housings of the contacts, especially if Sg-Sm contacts are used.
  • the housing of the contacts 1 can be insulated from one another, for example, by connecting between at least one of these housings 1 and attaches an insulating layer to the magnet 4.
  • a magnetizable plastic body or such an inorganic material as magnet 4 which, at least largely, represents an insulator in itself.
  • the injection molded part can each be constructed such that it has more or less an axis in which the guide axis of the guide body 5 is arranged, on which the seismic mass 2 - for example as a movable circular ring 2 - is attached from soft iron.
  • the magnet 4 which is also used here as a guide body 5 is rigidly attached to the housing injection molding 11 by casting, both of which, cf. 5/11, are designed so that they represent the guide body 5 together.
  • the housing 8 shown in FIG. 5 can also be produced in a similar manner, only details of the housing design being omitted for the sake of clarity.
  • the magnet 4 can also be conveniently magnetized only subsequently, after attaching the injection molded housing, if it is not preferred to use a magnet 4 magnetized from the start or a hard magnetic guide body 5 magnetized from the beginning, cf. in particular FIGS. 2 to 5 and 11 to 16.
  • FIGS. 8 to 16 and 21 show examples in which a spring 3 has been omitted, cf. also Figures 2 to 5.
  • a restoring force which replaces the spring force, can be achieved by appropriate design of the magnetic field of the magnet 4, - in addition to the spring 3, the magnetic field can also be designed so that it supports the action of the spring 3 , so allows to use a comparatively weak spring 3.
  • the magnet 4 can be designed so that when the Seismic mass 2 along the path 1 from its first to the second end position the magnetic field component flowing through the seismic mass 2 is constantly decreasing and thus the magnetic flux flowing through the contact 1 / the contacts 1 is constantly increasing, cf. FIGS. 6 and 7. It is initially assumed that in the example of the invention shown in FIG. 5, an uneven magnetization H of the magnet 4/5 used as the guide body 5 has been applied, the magnet 4 covering the entire length between the contacts 1 and an end plate 6 of the outer sensor housing. According to FIG.
  • the strength H of the magnetic field N / S along path 1 is approximately linear, for example.
  • the decrease can also be strongly non-linear, cf. the example shown in Figure 7.
  • the soft magnetic seismic mass 2 is always magnetically attracted to that end position in which the magnetic flux through the seismic mass 2 is at a maximum, in FIGS. 6 and 7 as well as 2 and 3 to the left towards the contacts 1. If the sensor according to the invention is dimensioned in such a way that this Hl characteristic curve is considerably non-linear, then the seismic mass 2 is pulled back into its rest position in a corresponding manner, depending on the location, with restoring force F which can be determined in advance by the manufacturer - a possibility of varying the restoring force which is achieved with springs 3 barely could be realized in the same way.
  • the duration of the seismic mass 2 that is, the length of time this mass 2 stays away from its rest position in the accident, and thus also the duration of the closure of the contact 1 / the contacts 1, can be varied considerably in advance, in particular also achieve the often desired very long dwell times, which is also hardly achievable with springs 3.
  • the invention also relates to variants in which a spring presses the seismic mass 2 into its "second end position" as the rest position, in which the seismic mass 2 forms no or only a weakly acting magnetic shunt .
  • FIG. 6 shows that a largely constant restoring force F arises in the case of linearity, in that the seismic mass 2 is pressed back to its rest position at each point 1 with more or less constant force F. If, on the other hand, a non-linear magnetization has been applied along path 1, then different characteristic curves for the dependence of the restoring force on position 1 can be achieved, cf. 7. As can be seen from FIGS. 6 and 7, it can also be achieved that the restoring force F is at a maximum as long as the seismic mass 2 is in its rest position, whereas the restoring force then decreases at other points.
  • the characteristic curve shown in FIG. 7 can also be easily achieved, cf. FIG. 5 if the magnetizable space 4 within the guide body 5 has a constant cross section and identical material along the path 1 of seismic mass 2.
  • the different magnetization H can essentially be achieved by impressing the magnetic field in the magnet 4 to different extents.
  • the magnet 4 was thus shaped to different degrees, viewed along the direction of movement of the seismic mass 2.
  • a spring 3 can also be dispensed with entirely because the eddy current braking is high enough in the rest position that flutter of the seismic mass 2 is suppressed near the rest position.
  • a particularly simple construction of the sensor is thus achieved if the contact pressure acting in the rest position of the seismic mass 2 - apart from i.allg. negligible side effects such as gravity - is formed solely by the magnetically generated restoring force F.
  • a relatively large force is required to move the seismic mass 2 out of its rest position when the magnetic one Restoring force F, possibly reinforced by the restoring force of an additionally attached spring 3, which holds the seismic mass 2 in its rest position with considerable contact pressure. Even if no additional spring 3 is attached, relatively large forces are needed to move the seismic mass 2 out of its rest position, because not only the magnetic restoring force F but also frictional forces have to be overcome.
  • the contact pressure / restoring force F that is effective in the rest position should be optimized, depending on the deceleration values at which the sensor in question is to trigger the occupant protection system there.
  • a low-friction material can be used for the latter - at least for its surfaces in question.
  • the non-linearity of the characteristic curves can also be achieved by not magnetizing the entire guide body 5 shown in FIG. 5, but according to e.g. Figures 2 to 4 and 8 to 10 and 21 only a more or less small - e.g. beveled - section 4 of it.
  • the rest of the guide body 5 then consists e.g. made of non-magnetic plastic. The invention thus conveniently allows many ways to influence the characteristics.
  • This tolerance X is superimposed on that further tolerance Y, which is caused by sample variations (production, aging and temperature, also material properties, etc.) of the contact 1 itself and is illustrated in FIG. 18.
  • B11 denotes the minimum value
  • B12 the maximum value of the magnetic flux B1 at which the contact 1 in question switches due to its specimen scatter.
  • Both the tolerance X shown in FIG. 17 and the tolerance Y shown in FIG. 18 are each smaller, the steeper in the diagram the relevant B-1 characteristic curve in the range B1 / B11 / B12.
  • the further developments of the invention, which are shown in FIGS. 11 to 16 and in which a particularly steep step-like characteristic section is arranged in their B-1 characteristic curve, are based on this knowledge:
  • the strength of the magnetization H of the guide body 5 or of the magnet 4 is removed locally in these examples of the two end positions - at a position predeterminable by the manufacturer along the direction of movement of the seismic mass 2 - chosen such that, when the seismic mass 2 moves along the guide body 5, the magnetic field component flowing through the seismic mass 2 at this particular point 1 between the end positions the seismic mass 2 has a sudden change in strength.
  • the magnetic flux B through the contact 1 / the contacts 1 also changes abruptly as soon as the seismic mass 2 moves past this point.
  • the corresponding magnetic gradations, particularly shown in FIGS. 11 to 16, therefore have the effect that, whenever the seismic mass 2 passes through this magnetic stage, the magnetic flux through the contacts 1 is also changed almost suddenly, which means that each contact 1 switches precisely at this location the seismic mass 2 results.
  • the relevant step which is magnetically effective on the guide body 5, is there so dimensioned that the tolerances X and Y when closing the contact 1 are very small, - cf. thus above all Figures 12, 14 and 16, which show approximately the position of the seismic mass 2 during the switching of the contacts 1.
  • the path that the seismic mass 2 travels until it reaches the magnetic level can e.g. be precisely defined by a dimension in the injection mold for the sensor housing, which means that it is subject to correspondingly low tolerances.
  • FIGS. 19 and 20 show schematically and by way of example the influencing of the switching thresholds B1 / B11 / B12 if this step is present.
  • These figures show particularly clearly that because of the grading, the tolerances / scatter X and Y of the threshold values, which occur in the area of the step-like jump both because of specimen scatter and because of temperature influence, aging, etc., are so small that often even an individual sensor adjustment can be omitted if the grading was applied. This even makes it possible to use a relatively inexpensive magnetic material because no particularly high temperature stability has to be required.
  • the path 1 of the seismic mass 2 to the sudden closing of the contact 1 is here less by the absolute amount of the local strength B of the magnetic field in the contact 1, and also not by other variables / factors such as temperature, hysteresis and considerable tolerances Aging, but mainly due to the geometrically stepped shape of the magnet 4, cf.
  • FIG. 12 according to which the seismic mass 2 has just left the step in the event of an accident.
  • the magnet 4 has a pronounced geometric gradation / corner, which allows the contacts 1 to be switched abruptly.
  • FIGS. 11 and 12 with a gradation of the magnet 4/5 that is geometrically generated near the rest position has the advantage that the gradation achieves the particularly stable response threshold particularly close to the rest position of the seismic mass 2.
  • the magnet 4 in FIGS. 11 to 16 each has a relatively small, short extension in the direction of the contacts 1, via which that magnetic flux B preferably flows through the contacts 1.
  • the sensor always works without a return spring.
  • the magnetic field of the magnet 4 is designed such that it itself generates a sufficient magnetic restoring force on the seismic mass 2, so that in times when no accident occurred, the seismic mass 2 also without one
  • the spring is pulled back to its rest position and held there by the magnetically generated contact force F.
  • the value of the magnetic flux flowing through the seismic mass 2 along the path 1 also has at least one single step.
  • the contact 1 / the contacts 1 are suddenly and precisely switched by a sudden change in strength of the magnetic flux B flowing through them in that the magnetization of the magnet 4 acting on the seismic mass 2 changes abruptly at this point on the path 1, by arranging the geometric shape of the guide body 5 and / or the magnet 4 and / or the magnetization of the magnet 4 at the associated location 1, effective for the moving seismic mass 2, a local jump in the magnetization intensity H.
  • the magnetic flux B through the contact 1 / the contacts 1 also changes abruptly when the seismic mass 2 moves past this point 1, which is abruptly stepped in magnetic terms.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

A traffic accident detecting sensor for a passenger protection system in a vehicle with a low-retentivity seismic mass (2) which can move along a guide (5) between two extreme positions and is normally held in a first extreme position by a pressure. The pressure is overcome in the event of deceleration in such a way that the seismic mass moves into the second extreme position, with a magnet (4) distinct from the seismic mass, the magnetic field of which is differentially distorted by the seismic mass depending upon the latter's position, with at least one contact (1) controllable by the field of the magnet and with such an arrangement of the contact and the seismic mass that, in its first extreme position, the latter largely represents a magnetic shunt diverting the magnetic field away from the contact and towards the seismic mass so that the contact is then in its first contact condition and the seismic mass does not represent a magnetic shunt at points beyond this extreme position so that the contact is then controlled in its other contact condition under the effect of the magnetic field. The magnet forms the guide or is rigidly connected thereto, the magnet being magnetised perpendicularly to the direction in which the seismic mass can move. The contact is arranged near a frontal surface of the guide in such a way that the magnetic flux through the contact depends upon the position of the seismic mass.

Description

Die Erfindung betrifft einen zur Erkennung von Verkehrsunfällen geeigneten Sensor, der bei einem Verkehrsunfall zuverlässig ein Insassenschutzsystem, also z.B. ein Airbagsystem, Gurtstrammersystem und / oder Überrollbügelsystem auslösen kann. Das Konzept des erfindungsgemäßen Sensors soll z.B. für Frontsensoren und Safingsensoren benutzbar sein.The invention relates to a sensor which is suitable for detecting traffic accidents and which, in the event of a traffic accident, reliably provides an occupant protection system, e.g. can trigger an airbag system, belt tensioner system and / or roll bar system. The concept of the sensor according to the invention should e.g. can be used for front sensors and safety sensors.

Weil solche Sensoren meistens irgendwo innerhalb des Fahrzeuges angebracht sind - also nicht unmittelbar an der Aufschlagstelle des Fahrzeuges -, sind die bei einem solchen Unfall zu erkennenden Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte einerseits meistens klein gegen jene Werte, die bei einem harten Aufschlag eines Hammers auf einen harten Gegenstand entstehen. Die bei einem solchen Unfall auftretenden zu erkennenden Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte sind andererseits meistens groß gegen jene Werte, die bei normalen Bremsvorgängen bzw. normalen Beschleunigungsvorgängen im Fahrzeug auftreten, solange noch kein Unfall eintritt.Because such sensors are usually located somewhere inside the vehicle - i.e. not directly at the point of impact of the vehicle - the acceleration or deceleration values to be recognized in such an accident are on the one hand mostly small compared to the values that hit a hammer hard hard object arise. On the other hand, the acceleration or deceleration values to be recognized in such an accident are mostly large compared to those values that occur in the vehicle during normal braking or normal acceleration processes, as long as no accident has yet occurred.

Es gibt eine hohe Vielzahl von Arten von Sensoren, die für Insassenschutzsysteme von Fahrzeugen entwickelt sind, oder die zumindest dafür besonders geeignet sind. Die verschiedenen Arten davon unterscheiden sich durch das technische Konzept, das ihnen zugrunde liegt.There are a large number of types of sensors which are developed for vehicle occupant protection systems or which are at least particularly suitable for them. The different types differ in the technical concept on which they are based.

So gibt es u.a. eine Sensorenart, bei der das Magnetfeld eines Magneten eine zentrale Funktion bei der Steuerung eines Schalters übernimmt, wobei dieser Schalter bei dem Verkehrsunfall das Insassenschutzsystem, also z.B. einen Airbag, zuverlässig auslösen kann. Die Erfindung betrifft innerhalb dieser Art von Sensoren einen speziellen Typ, der auf bestimmte Weise eine durch den Verkehrsunfall ausgelöste Deformation des Magnetfeldes ausnutzt.For example, there is a type of sensor in which the magnetic field of a magnet plays a central role in the control of a switch, which switch can reliably trigger the occupant protection system, for example an airbag, in the event of a traffic accident. Within this type of sensor, the invention relates to a special type which, in a certain way, exploits a deformation of the magnetic field triggered by the traffic accident.

Die Erfindung geht nämlich von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten speziellen Sensor aus, der für sich durch die

  • US-A-3,737,599
bekannt ist. Dieser Sensor besitzt bereits einen relativ einfachen und robusten Aufbau und ist entsprechend leicht herzustellen.The invention is based on the special sensor defined in the preamble of claim 1, which by itself
  • US-A-3,737,599
is known. This sensor already has a relatively simple and robust structure and is accordingly easy to manufacture.

Ein in mancher Hinsicht ähnlicher Sensor, der aber einen relativ komplizierten Aufbau besitzt, ist in der

  • US-A-4,877,027
beschrieben.A sensor that is similar in some respects, but has a relatively complicated structure, is in the
  • US-A-4,877,027
described.

Die Aufgabe der Erfindung,

  • eine besonders raumsparende, kompakte, zuverlässige, robuste Anordnung der Sensorbestandteile zu bieten und zusätzlich eine besonders unkomplizierte, leichte Herstellung des Sensors zu ermöglichen,
wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 definierten Gegenstand gelöst. Die Erfindung bietet also einen neuen Typ eines Sensors, der bei Bedarf auch in kleinsten Raumlücken, z.B. sogar in einer Lücke im Lenkrad zusammen mit einem Airbag und dessen Steuerung, angebracht werden kann, wobei auch der erfindungsgemäße Sensor das Magnetfeld eines Magneten zum Steuern eines Schalters ausnutzt.The object of the invention
  • to offer a particularly space-saving, compact, reliable, robust arrangement of the sensor components and, in addition, to enable a particularly uncomplicated, easy manufacture of the sensor,
is achieved according to the invention by the subject defined in claim 1. The invention thus offers a new type of sensor which, if necessary, can also be fitted in the smallest space gaps, for example even in a gap in the steering wheel together with an airbag and its control, the sensor according to the invention also using the magnetic field of a magnet to control a switch exploits.

Die in den Unteransprüchen definierten Gegenstände gestatten, zusätzliche Vorteile zu erreichen. U.a. gestatten nämlich die zusätzlichen Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch

2,
auf die seismische Masse an jeder Stelle zwischen ihren beiden Endlagen mit einer Rückstellkraft einzuwirken, welche die seismische Masse beim Fehlen der Beschleunigung und Fehlen der Verzögerung in ihre erste Endlage zurückzieht,
3,
den Kontakt / die Kontakte durch die sprungartige Stärkeänderung des durch sie fließenden Magnetflusses schlagartig und präzise an der betreffenden Stelle der bewegten seismischen Masse, statt auf wenig definierte Weise, zu steuern, indem nämlich ein solcher Sprung der Magnetisierungsintensität des Führungskörpers bewirkt, daß sich der Magnetfluß durch den Kontakt / die Kontakte sprungartig ändert, wenn sich die seismische Masse an dieser Stelle vorbei bewegt,
4,
auf besonders einfache Weise einen solchen Sprung des Magnetflusses zu erreichen,
5,
einen besonders einfachen Aufbau des Sensors zu ermöglichen und
6,
die in der seismischen Masse bei deren Bewegung erzeugten Wirbelströme auszunutzen, um Flatterbewegungen der seismischen Masse zu dämpfen bzw. zu unterdrücken.
The objects defined in the subclaims allow additional advantages to be achieved. Among other things, the additional measures according to the patent claim allow
2,
to act on the seismic mass at any point between its two end positions with a restoring force which pulls the seismic mass back to its first end position in the absence of acceleration and deceleration
3,
the contact / the contacts by the sudden change in strength of the magnetic flux flowing through them suddenly and precisely at the relevant point of the moved to control seismic mass, rather than in a less defined way, namely such a jump in the magnetization intensity of the guide body causes the magnetic flux through the contact / contacts to change abruptly as the seismic mass moves past this point,
4,
to achieve such a jump in the magnetic flux in a particularly simple manner,
5,
to enable a particularly simple construction of the sensor and
6,
to use the eddy currents generated in the seismic mass during their movement to dampen or suppress fluttering movements of the seismic mass.

Die Erfindung und Weiterbildungen derselben werden anhand der in den Figuren gezeigten Schemen von Ausführungsbeispielen der Erfindung weiter erläutert, welche der Übersichtlichkeit wegen jeweils möglichst einfach dargestellt wurden. Dabei zeigt die Figur

1
eine schräge Ansicht eines Übersichtsschemas zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Konzeptes,
2
ein Schnittbild durch ein erstes Beispiel der Erfindung,
3 bis 5
Schnittbilder durch zwei weitere Beispiele der Erfindung,
6 und 7
Diagramme für die Abhängigkeit einer magnetisch erzeugten Rückstellkraft von der Stärke des Magnetflusses durch die seismische Masse, 8 eine schräge Ansicht eines zweiten Übersichtsschemas zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Konzeptes
9 und 10
Schnittbilder durch ein viertes Beispiel der Erfindung,
11 und 12
Schnittbilder durch ein fünftes Beispiel der Erfindung,
13 und 14
Schnittbilder durch noch ein sechstes Beispiel der Erfindung,
15 und 16
Schnittbilder durch ein siebtes Beispiel der Erfindung,
17 bis 20
Diagramme für die Abhängigkeit des Magnetflusses durch die Kontakte von der Lage des seismische Masse und von Toleranzen und
21
das Schema eines weiteren, nach dem erfindungsgemäßen Konzept konstruierten Sensorbeispieles
The invention and further developments of the same are further explained on the basis of the diagrams of exemplary embodiments of the invention shown in the figures, which have been shown as simply as possible for reasons of clarity. The figure shows
1
an oblique view of an overview diagram to explain the concept of the invention,
2nd
2 shows a sectional view through a first example of the invention,
3 to 5
Sectional images through two further examples of the invention,
6 and 7
Diagrams for the dependency of a magnetically generated restoring force on the strength of the magnetic flux through the seismic mass, FIG. 8 an oblique view of a second overview scheme to explain the concept according to the invention
9 and 10
Section images through a fourth example of the invention,
11 and 12
Section images through a fifth example of the invention,
13 and 14
Sectional images through yet a sixth example of the invention,
15 and 16
Section images through a seventh example of the invention,
17 to 20
Diagrams for the dependence of the magnetic flux through the contacts on the position of the seismic mass and on tolerances and
21
the diagram of another sensor example constructed according to the inventive concept

Alle Figuren betreffen also Beispiele von erfindungsgemäß aufgebauten Sensoren für ein Insassenschutzsystem eines Fahrzeuges.All figures therefore relate to examples of sensors constructed according to the invention for an occupant protection system of a vehicle.

Alle gezeigten Beispiele des erfindungsgemäß gestalteten Sensors einschließlich der in den Figuren 1, 8 und 21 gezeigten Schemen weisen mindestens einen elektrischen Kontakt 1 auf, der magnetisch zwischen seinen Schaltzuständen gesteuert werden kann, z.B. einen oder mehrere Reedkontakte 1. Dabei kann die eigentliche elektrische Schaltstrecke des Kontaktes 1 unmittelbar am Sensor selbst angebracht sein, wie dies beispielhaft bei den in den Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 gezeigten Beispielen der Fall ist. Am erfindungsgemäßen Sensor kann aber an sich auch nur ein magnetisch steuerbarer Bestandteil dieses Kontaktes 1 angebracht sein, z.B. ein HALLelement, indem dann dieser Bestandteil die dann in größerer Entfernung angebrachten restlichen Bestandteile dieses Kontaktes 1 schaltet, nämlich z.B. einen Transistor als eigentliche elektrische Schaltstrecke dieses Kontaktes 1.All shown examples of the sensor designed according to the invention, including the diagrams shown in FIGS. 1, 8 and 21, have at least one electrical contact 1, which can be magnetically controlled between its switching states, e.g. one or more reed contacts 1. The actual electrical switching path of contact 1 can be attached directly to the sensor itself, as is the case, for example, in the examples shown in FIGS. 1 to 5 and 8 to 16. However, only a magnetically controllable component of this contact 1 can be attached to the sensor according to the invention, e.g. a HALL element, in which this component then switches the remaining components of this contact 1 which are then located at a greater distance, namely e.g. a transistor as the actual electrical switching path of this contact 1.

Alle gezeigten Beispiele, vgl. die Figuren 1 bis 5 sowie 8 bis 16 und 21 weisen jeweils die seismische Masse 2 auf, die erfindungsgemäß aus einer weichmagnetischen Masse besteht oder zumindest eine solche Masse enthält. Diese seismische Masse 2 besteht also z.B. aus ferromagnetischem oder ferrimagnetischem Material.All examples shown, cf. Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21 each have the seismic mass 2, which according to the invention consists of a soft magnetic mass or at least contains such a mass. So this seismic mass 2 consists e.g. made of ferromagnetic or ferrimagnetic material.

Die seismischen Masse 2 ist jeweils längs der Führungsachse eines die seismische Masse 2 führenden Führungskörpers 5 geführt und zwischen zwei Endlagen bewegbar, vgl. die Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 sowie 21. Der Führungskörper 5 ist, je nach der besonderen Gestaltung des Sensors, z.B. durch Innenoberflächen einer äußeren Hülle des Sensors gebildet, vgl. 7 in der Figur 2, 8 in den Figuren 9 und 10, 11 in den Figuren 11 und 12, 9 in den Figuren 13 und 14 sowie 13 in den Figuren 15 und 16 - diese Hülle ist aber der Übersichtlichkeit wegen nicht in allen Figuren gezeigt, vgl. die Figur 1, 3 bis 5 und 8 sowie 21.The seismic mass 2 is guided along the guide axis of a guide body 5 guiding the seismic mass 2 and movable between two end positions, cf. Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21. The guide body 5 is, depending on the particular design of the sensor, for example formed by inner surfaces of an outer shell of the sensor, cf. 7 in FIGS. 2, 8 in FIGS. 9 and 10, 11 in FIGS. 11 and 12, 9 in FIGS. 13 and 14 and 13 in FIGS. 15 and 16 - for the sake of clarity, this cover is not shown in all of the figures , see. 1, 3 to 5 and 8 and 21.

Der Führungskörper 5 kann aber auch eine ganz andere Gestalt besitzen. So kann z.B. die seismische Masse 2 - zusätzlich oder ausschließlich oder teilweise - auch durch eine Oberfläche, z.B. Außenoberfläche, des im Sensor angebrachten Magneten 4 oder durch einen im Inneren des Sensors angebrachten nichtmagnetischen Fortsatz 5 des Magneten 4 geführt werden, auf dem die seismische Masse 2 gleiten kann, vgl. 5 in den Figuren 1 bis 5, und 8 bis 16 und 21.The guide body 5 can also have a completely different shape. For example, the seismic mass 2 - additionally or exclusively or partially - also through a surface, e.g. Outer surface of the magnet 4 attached in the sensor or through a non-magnetic extension 5 of the magnet 4 attached inside the sensor, on which the seismic mass 2 can slide, cf. 5 in FIGS. 1 to 5, and 8 to 16 and 21.

Die seismische Masse 2 ist im Sensor zwischen zwei Endlagen bewegbar. Die seismische Masse 2 wird normalerweise, solange nämlich kein Verkehrsunfall eintritt, durch eine Anpreßkraft in ihre erste Endlage gedrückt, also in ihre Ruhelage. Diese Anpreßkraft wird bei den in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Beispielen völlig oder teilweise durch eine Spiralfeder 3 erzeugt, welche die seismische Masse 2 in ihrer ersten Endlage, ihrer Ruhelage, fixiert, solange kein Verkehrsunfall eintritt. Bei den in den übrigen Figuren gezeigten Beispielen der Erfindung wird die Anpreßkraft aber ausschließlich magnetisch erzeugt, wie später erläutert wird.The seismic mass 2 can be moved between two end positions in the sensor. As long as there is no traffic accident, the seismic mass 2 is normally pressed into its first end position by a contact pressure, that is to say into its rest position. In the examples shown in FIGS. 2 to 5, this contact pressure is generated completely or partially by a spiral spring 3, which fixes the seismic mass 2 in its first end position, its rest position, as long as no traffic accident occurs. In the examples of the invention shown in the remaining figures, however, the contact pressure is generated exclusively magnetically, as will be explained later.

Diese Anpreßkraft besitzt einen solchen Betrag, daß sie bei einem Verkehrsunfall, nachdem der Sensor bestimmungsgemäß räumlich richtig orientiert in das Fahrzeug eingebaut wurde, bei einer dann mehr oder weniger in Richtung der Führungsachse wirkenden Beschleunigung bzw. Verzögerung so nachgeben bzw. so überwunden werden kann, daß sich dann die seismische Masse 2 mehr oder weniger rasch zu ihrer zweiten Endlage hin bewegt.This contact pressure has such an amount that it can yield or be overcome in a traffic accident after the sensor has been installed in the vehicle with the correct orientation in terms of location, with an acceleration or deceleration that acts more or less in the direction of the guide axis. that then the seismic Mass 2 moved more or less quickly to its second end position.

Die Figuren 2 und 3 zeigen an sich denselben Sensor mit der sich in der Ruhelage befindenden seismischen Masse 2, aber um 90° gedreht.FIGS. 2 and 3 show the same sensor with the seismic mass 2 in the rest position, but rotated by 90 °.

Die Figurenpaare 3 und 4, ferner 9 und 10, 11 und 12, 13 und 5 sowie 15 und 16 unterscheiden sich jeweils dadurch, daß in der ersten Figur dieser Figurenpaare die seismische Masse 2 jeweils in ihrer Ruhelage ist, in der anderen Figur dieser Figurenpaare aber jeweils abseits davon, weil gerade ein Verkehrsunfall eingetreten ist.The pairs of figures 3 and 4, further 9 and 10, 11 and 12, 13 and 5 as well as 15 and 16 each differ in that in the first figure of these pairs of figures the seismic mass 2 is in its rest position, in the other figure these pairs of figures but apart from it because a traffic accident has just occurred.

Jeder Sensor weist einen sich von der seismischen Masse 2 unterscheidenden Magneten 4 auf, z.B. einen Dauermagneten oder einen Elektromagneten. In allen gezeigten Beispielen sind die beiden Kontakte 1 so am Magneten 4 befestigt, daß diese Kontakte 1 magnetisch in Serie liegen und von der Komponente des Magnetfeldes des Magneten 4 durchflossen werden, was zudem die Gleichzeitigkeit des Schaltens der beiden Kontakte 1 fördert. Der Magnet 4 ist hierbei so mit den Kontakten 1 gekoppelt, daß sein Magnetfeld die Kontakte 1 dadurch steuert, daß sein Magnetfeld durch die seismische Masse 2, und zwar je nach der Lage dieser weichmagnetischen seismischen Masse 2, verschieden stark deformiert wird, vgl. die Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 sowie 21. Je nachdem, in welcher Lage sich die seismische Masse 2 zwischen ihren zwei Endlagen befindet, hat nämlich die Deformation des Magnetfeldes des Magneten 4 unterschiedliche Wirkungen auf den / die magnetisch steuerbaren Kontakt 1 / Kontakte 1, vgl. die Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 sowie 21. Der Kontakt 1 / die Kontakte 1 ist / sind nämlich so angeordnet und die Form des der Führungskörpers 5 sowie die Form der seismischen Masse 2 so gewählt, daß die seismische Masse 2 in einer ihrer beiden Endlagen - z.B. in ihrer ersten Endlage, also dann in der Ruhelage der seismischen Masse 2 - weitgehend einen, das Magnetfeld vom Kontakt 1 weg zur seismischen Masse 2 hin lenkenden, magnetischen Shunt darstellt. Abseits von dieser Endlage, also z.B. in der anderen Endlage, stellt dann die seismische Masse 2 keinen solchen starken magnetischen Shunt mehr dar, so daß dann das Magnetfeld des Magneten 4 in den gezeigten Beispielen stärker auf den Kontakt 1 / die Kontakte 1 einwirkt.Each sensor has a magnet 4 which differs from the seismic mass 2, for example a permanent magnet or an electromagnet. In all the examples shown, the two contacts 1 are attached to the magnet 4 in such a way that these contacts 1 are magnetically in series and are flowed through by the component of the magnetic field of the magnet 4, which also promotes the simultaneous switching of the two contacts 1. The magnet 4 is coupled to the contacts 1 in such a way that its magnetic field controls the contacts 1 in that its magnetic field is deformed to different extents by the seismic mass 2, depending on the position of this soft magnetic seismic mass 2, cf. Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21. Depending on the position of the seismic mass 2 between its two end positions, namely the deformation of the magnetic field of the magnet 4 has different effects on the magnetically controllable contact 1 / contacts 1, cf. Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21. The contact 1 / the contacts 1 is / are so arranged and the shape of the guide body 5 and the shape of the seismic mass 2 selected so that the seismic mass 2 in one of their two end positions - for example in their first end position, ie then in the rest position of seismic mass 2 - largely one, the magnetic field represents magnetic shunt directing away from contact 1 to seismic mass 2. Apart from this end position, for example in the other end position, the seismic mass 2 then no longer represents such a strong magnetic shunt, so that the magnetic field of the magnet 4 then acts more strongly on the contact 1 / the contacts 1 in the examples shown.

Dadurch, daß die seismische Masse 2 je nach ihrer Lage längs des Führungskörpers 5 einmal einen starken magnetischen Shunt, an anderer Stelle aber keinen solchen Shunt oder zumindest nur einen schwach wirkenden Shunt darstellt, kann daher erreicht werden, daß trotz des ständigen Vorhandenseins des Magneten 4 im Ruhezustand der seismischen Masse 2 der Kontakt 1 / die Kontakte 1 in seinem / ihrem ersten Kontaktzustand - also z.B. im nichtleitenden - verbleibt / verbleiben und daß aber dann, wenn die seismische Masse 2 an Stellen ausreichend weit abseits ihrer Ruhelage, also ausreichend weit abseits ihrer ersten Endlage (also z.B. in ihrer zweiten Endlage) ist, der Kontakt 1 / die Kontakte 1 unter der Wirkung des Magnetfeldes in seinem / ihrem anderen Kontaktzustand gesteuert ist / sind. Im oben genannten Beispiel wird / werden also der Kontakt 1 / die Kontakte 1, wenn die seismische Masse 2 ausreichend weit abseits ihrer Ruhelage ist, in den leitenden Kontaktzustand gesteuert, vgl. auch die Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 sowie 21.The fact that the seismic mass 2, depending on its position along the guide body 5, is once a strong magnetic shunt, but elsewhere it is not such a shunt or at least only a weakly acting shunt, can therefore be achieved in spite of the permanent presence of the magnet 4 in the idle state of the seismic mass 2, the contact 1 / the contacts 1 in his / her first contact state - that is, for example in the non-conductive - remains / and but that when the seismic mass 2 is sufficiently far away from its rest position, i.e. sufficiently far away from its first end position (e.g. in its second end position), the contact 1 / the contacts 1 under the Effect of the magnetic field is controlled in his / her other contact state. In the above-mentioned example, the contact 1 / the contacts 1 are / are controlled into the conductive contact state when the seismic mass 2 is sufficiently far away from their rest position, cf. also FIGS. 1 to 5 and 8 to 16 and 21.

Bei der Erfindung kann nicht nur der Führungskörper 5 verschieden gestaltet sein, wie bereits gezeigt wurde. Auch der Magnet 4 kann bei der Erfindung sehr unterschiedlich gestaltet sein. Z.B. kann der Magnet 4 unmittelbar selbst den Führungskörper 5 oder zumindest einen ganz erheblichen Teil dieses Führungskörpers 5 bilden, vgl. die Figuren 5 sowie 15 und 16. Der Magnet 5 kann aber z.B. auch mit dem für sich im wesentlichen nichtmagnetischen Führungskörper 5 nur starr verbunden sein, also z.B. einen am einen Ende des Führungskörpers 5 befestigten Bestandteil des Führungskörpers 5 bilden, vgl. besonders die Figuren 1 bis 4 sowie 9 bis 16.In the invention, not only the guide body 5 can be designed differently, as has already been shown. The magnet 4 can also be designed very differently in the invention. For example, the magnet 4 can itself directly form the guide body 5 or at least a very substantial part of this guide body 5, cf. 5 and 15 and 16. The magnet 5 can, for example, also only be rigidly connected to the essentially non-magnetic guide body 5, for example, one at one end of the guide body 5 form a fixed part of the guide body 5, cf. especially Figures 1 to 4 and 9 to 16.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß der Magnet 4 stets mehr oder weniger senkrecht zur jener Richtung magnetisiert ist, in welcher sich die seismische Masse 2 bewegen kann. In den in den Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 sowie 21 gezeigten Beispielen ist jeweils die Polung N/S = Nord/Süd des Magneten 4 gezeigt, wobei hier die seismische, weichmagnetische Masse 2 beispielhaft einen beweglichen Ring darstellt, wobei in den gezeigten Beispielen der Ring der seismischen Masse 2 entweder stets und vollständig, längs des ganzen Weges zwischen seinen beiden Endlagen, den Magneten 4 umfaßt, oder zumindest nahe der Ruhelage den Magneten 4 mehr oder weniger umfaßt, vgl. besonders die Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 sowie 21.A special feature of the invention is that the magnet 4 is always magnetized more or less perpendicular to the direction in which the seismic mass 2 can move. In the examples shown in FIGS. 1 to 5 and 8 to 16 and 21, the polarity N / S = north / south of the magnet 4 is shown, with the seismic, soft-magnetic mass 2 representing an example of a movable ring, the ones shown in FIGS Examples of the ring of the seismic mass 2 either always and completely, along the entire path between its two end positions, which includes the magnet 4, or at least near the rest position, the magnet 4 comprises more or less, cf. especially Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21.

Bei den in den Figuren 3 bis 5 und 9 bis 16 gezeigten Beispielen ist der Magnet 4 jeweils parallel zur Papierebene magnetisiert. Nur bei dem in der Figur 2 gezeigten Beispiel ist der Magnet 4 in Richtung senkrecht zur Papierebene magnetisiert. Auf diese Weise kann die seismische Masse 2 erfindungsgemäß je nach ihrer Lage längs dieses Weges jeweils einen anders starken magnetischen Shunt bilden und damit je nach ihrer Lage den Kontaktzustand unterschiedlich beeinflussen.In the examples shown in FIGS. 3 to 5 and 9 to 16, the magnet 4 is magnetized in each case parallel to the paper plane. Only in the example shown in FIG. 2 is the magnet 4 magnetized in the direction perpendicular to the plane of the paper. In this way, according to the invention, the seismic mass 2 can form a differently strong magnetic shunt depending on its position along this path and thus influence the contact state differently depending on its position.

Dadurch kreuzt das Magnetfeld des Magneten 4 bei der Erfindung jeweils jenen Weg, den die seismische Masse 2 bei einem Verkehrsunfall durchfliegt. In der seismischen Masse 2 entstehen während dieser Bewegung Wirbelströme, die eine gewisse Dämpfung der Bewegung dieser seismischen Masse 2 bewirken. Insbesondere störende Flatterbewegungen dieser seismischen Masse 2 werden dann gedämpft. Durch die Entstehung von Wirbelströmen hat die seismische Masse 2 auch die Tendenz, sich bei einem Unfall langsamer als ohne Wirbelströme von der zweiten Endlage wieder zurück in die Ruhelage zu bewegen, weswegen die Dauer der Betätigung der Kontakte 1 wegen der Wirbelströme tendenziell zunimmt. Die Stärke des Wirbelstromes, die in einer seismischen Masse 2 fließt, und damit auch die Dämpfung der Flatterbewegungen ist vor allem abhängig von der Geschwindigkeit der seismischen Masse 2, von der Stärke des Magnetfeldes innerhalb der seismischen Masse 2 und vor allem auch von der elektrischen Leitfähigkeit der seismischen Masse 2. Zur Erhöhung der Wirbelströme kann die seismische Masse 2 neben ihrem weichmagnetischen Material noch besonders gut elektrisch leitfähige Materialien aufweisen, z.B. eine Beschichtung mit nichtmagnetischem Kupfer.As a result, the magnetic field of the magnet 4 in the invention crosses the path that the seismic mass 2 travels in a traffic accident. Eddy currents arise in the seismic mass 2 during this movement, which cause a certain damping of the movement of this seismic mass 2. Interfering flutter movements of this seismic mass 2 are then damped. Due to the formation of eddy currents, seismic mass 2 also tends to move from the second end position back to the rest position more slowly in the event of an accident than without eddy currents, which is why the duration of the actuation of the contacts 1 tends to increase due to the eddy currents. The strength of the eddy current flowing in a seismic mass 2, and thus also the damping of the fluttering movements, is primarily dependent on the speed of the seismic mass 2, on the strength of the magnetic field within the seismic mass 2 and, above all, on the electrical conductivity the seismic mass 2. To increase the eddy currents, the seismic mass 2 can, in addition to its soft magnetic material, also have particularly good electrically conductive materials, for example a coating with non-magnetic copper.

Die hohe elektrische Leitfähigkeit der seismischen Masse 2 hat überdies den Vorteil, daß starke, sich rasch ändernde Fremdmagnetfelder - die z.B. von Lautsprechern des Kfz-Radios erzeugt werden - ebenfalls mehr oder weniger abgeschirmt werden, so daß diese Fremdmagnetfelder die Zuverlässigkeit des Sensors entsprechend weniger beeinflussen können. Eine ähnliche Dämpfung von Fremdmagnetfeldern kann man erreichen, wenn das Gehäuse des Sensors für sich bereits elektrisch leitfähig ist.The high electrical conductivity of the seismic mass 2 also has the advantage that strong, rapidly changing external magnetic fields - e.g. are generated by loudspeakers of the car radio - are also more or less shielded so that these external magnetic fields can influence the reliability of the sensor less. A similar damping of external magnetic fields can be achieved if the housing of the sensor is already electrically conductive.

Auch die Form der seismische Masse 2 kann bei der Erfindung verschieden sein, wenn auch die in den Figuren gezeigten Beispiele jeweils eine kreisringförmige seismische Masse 2 zeigen. Z.B. bei dem in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Beispielen weist der Ring der seismischen Masse 2 einen anderen Querschnitt auf als in den Figuren 9 bis 14 und wieder anders als in den Figuren 15 und 16. Die Erfindung ist also nicht auf einen bestimmten Querschnitt des Ringes der seismischen Masse 2 beschränkt. Der Ring kann auch nicht-kreisförmig, also z.B. auch elliptisch sein.The shape of the seismic mass 2 can also be different in the invention, even if the examples shown in the figures each show an annular seismic mass 2. E.g. in the examples shown in FIGS. 3 to 5, the ring of seismic mass 2 has a different cross section than in FIGS. 9 to 14 and again differently than in FIGS. 15 and 16. The invention is therefore not based on a specific cross section of the ring the seismic mass 2 limited. The ring can also be non-circular, e.g. also be elliptical.

Eine ringförmige seismische Masse 2, die zumindest nahe ihrer einen Endlage den Magneten mehr oder weniger umfaßt, besitzt den Vorteil, starke Wirbelströme in diesem Ring während dessen Bewegung und damit starke Dämpfungen der Flatterbewegungen der seismischen Masse 2 zu erzeugen. Die Form der seismische Masse 2 ist aber nicht auf eine ringförmige Gestaltung beschränkt. Die Form der seismischen Masse 2 muß nur der Gestaltung des Führungskörpers 5 und der Anordnung des Magneten 4 angepaßt sein, evtl. auch an weitere Umstände, wie z.B. daran, ob gemäß den Figuren 3 bis 5 zur Erzeugung einer Anpreßkraft (auch) eine Feder 3 benutzt wird oder nicht. Im Prinzip kann nämlich die seismische Masse 2 z.B. auch durch einen topfförmigen Klotz, in den der Magnet 4 eintauchen und bei Bewegung des Klotzes auch Wirbelströme erzeugen kann, vgl. die Figur 21, oder z.B. auch durch eine mehr oder weniger ebene oder gekrümmte Scheibe gebildet sein. Die seismische Masse 2 muß dann aber zumindest in ihren einen Endlage stets auch einen starken und in ihrer anderen Endlage einen höchstens viel schwächeren Shunt oder gar keinen Shunt mehr bilden, um erfindungsgemäß wirken zu können.An annular seismic mass 2, which at least near its one end position more or less includes the magnet, has the advantage of strong eddy currents in this ring during its movement and thus strong damping of the fluttering movements to generate the seismic mass 2. However, the shape of the seismic mass 2 is not limited to an annular configuration. The shape of the seismic mass 2 only has to be adapted to the design of the guide body 5 and the arrangement of the magnet 4, possibly also to other circumstances, such as whether a spring 3 (also) according to FIGS. 3 to 5 for generating a contact force is used or not. In principle, the seismic mass 2 can, for example, also be formed by a pot-shaped block into which the magnet 4 can be immersed and can also generate eddy currents when the block moves, cf. the figure 21, or for example also be formed by a more or less flat or curved disc. The seismic mass 2 must then, at least in its one end position, always form a strong shunt and in its other end position an at most much weaker shunt or no shunt at all in order to be able to act according to the invention.

Der Zeitpunkt für das Betätigen der Kontakte 1 ist abhängig von der magnetischen Feldstärke im Bereich der Kontakte 1, sowie von der Kraft, mit welcher die Kontakte 1 ihrer Betätigung entgegenwirken, also auch vom Ort, an dem sich gerade die seismische Masse 2 während ihrer Bewegung längs des Führungskörpers 5 befindet, sowie eventuell auch von der Federkonstante, falls eine Feder 3 angebracht ist, besonders wenn die Feder, vgl. die Figuren 2 bis 5, ihrerseits zusätzlich mehr oder weniger magnetische Eigenschaften aufweist.The time for actuating the contacts 1 depends on the magnetic field strength in the area of the contacts 1 and on the force with which the contacts 1 counteract their actuation, that is to say also on the location at which the seismic mass 2 is currently moving located along the guide body 5, and possibly also from the spring constant if a spring 3 is attached, especially if the spring, cf. Figures 2 to 5, in turn, additionally has more or less magnetic properties.

Es zeigte sich, daß die seismische Masse 2 bei der Erfindung durch ihre Bewegung besonders leicht den Kontaktzustand steuern kann, wenn der Kontakt 1 / die Kontakte 1 jeweils mehr oder weniger nahe einer Stirnseite des Führungskörpers 5 so angebracht sind, daß der Magnetfluß durch den Kontakt 1 / die Kontakte 1 sehr stark abhängig von der Lage der seismischen Masse 2 ist. Besonders günstig - auch raumsparend - erwies sich, den Kontakt 1 / die Kontakte 1 an einer Stirnseite des Führungskörpers 5 so anzubringen, daß der Magnet 4 im wesentlichen zwischen dem Kontakt 1 / den Kontakten 1 und der seismische Masse 2 angeordnet ist, zumindest solange sich die seismische Masse 2 in ihrer zweiten Endlage befindet - also weit abseits ihrer Ruhelage -, vgl. die Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 sowie 21. Vor allem die allgemeinen Darstellungen des Konzeptes der Erfindung, die in den Figuren 1 und 8 sowie 21 gezeigt sind, verdeutlichen dies.It has been found that the seismic mass 2 in the invention can be particularly easily controlled by the movement of the contact state if the contact 1 / the contacts 1 are each more or less near an end face of the guide body 5 so that the magnetic flux through the contact 1 / the contacts 1 is very dependent on the position of the seismic mass 2. It was found to be particularly favorable - also space-saving - to attach the contact 1 / contacts 1 to an end face of the guide body 5 so that the magnet 4 essentially between the contact 1 / the contacts 1 and the seismic Mass 2 is arranged, at least as long as the seismic mass 2 is in its second end position - that is, far away from its rest position - cf. Figures 1 to 5 and 8 to 16 and 21. Above all, the general representations of the concept of the invention, which are shown in Figures 1 and 8 and 21, illustrate this.

Alle in den Figuren gezeigten Beispiele der Erfindung enthalten beispielhaft zwei sogenannte Sg-Sm-Kontakte, welche im vorliegenden Fall - insbesondere wegen ihrer Kleinheit und Robustheit - in gleicher Weise aufgebaut sein können, wie sie

  • in der Siemens-Druckschrift "Schutzgaskontakt in Metallgehäuse (1972), Druckschrift Nr. N 109/3651 (1-Bb-7-10725)" sowie
  • in der europäischen Patentanmeldung 90123450.0-2211 = EPA-0 489 199
beschrieben sind. Günstig erwies es sich dabei für viele Fälle, gerade solche Kontakte 1 mit ihren Kontaktgehäusen in den Bereichen der Pole des Magneten 4 in etwa so anzubringen, wie es in den Figuren 1 bis 5 und 8 bis 16 sowie 21 anschaulich gezeigt ist. Eine Besonderheit der in diesen Figuren gezeigten Beispiele besteht auch darin, daß die beiden Sg-Sm-Kontakte so angebracht sind, daß ihre Anschlußstifte einander zugewandt und nur durch den in den Figuren 3 bis 5 sowie 8 bis 10 gezeigten schmalen Spalt voneinander getrennt sind. Damit können die Außenanschlüsse dieser Kontakte 1 relativ einfach an äußeren Anschlußstiften 16 des Sensorgehäuses befestigt - z.B. angepunktet - werden, vgl. beispielhaft die Figuren 11 bis 16; in den anderen Figuren werden diese Anschlußstifte 16 der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt.All examples of the invention shown in the figures contain, by way of example, two so-called Sg-Sm contacts, which in the present case - in particular because of their small size and robustness - can be constructed in the same way as they are
  • in the Siemens publication "Protective gas contact in a metal housing (1972), publication no. N 109/3651 (1-Bb-7-10725)" and
  • in European patent application 90123450.0-2211 = EPA-0 489 199
are described. In many cases, it turned out to be advantageous to attach just such contacts 1 with their contact housings in the areas of the poles of the magnet 4 approximately as it is clearly shown in FIGS. 1 to 5 and 8 to 16 and 21. A special feature of the examples shown in these figures is that the two Sg-Sm contacts are mounted in such a way that their connecting pins face one another and are only separated from one another by the narrow gap shown in FIGS. 3 to 5 and 8 to 10. This allows the external connections of these contacts 1 to be attached to external connecting pins 16 of the sensor housing in a relatively simple manner, for example by being punctured, cf. for example, Figures 11 to 16; in the other figures, these pins 16 are not shown for the sake of clarity.

Der Magnet 4 bzw. der Führungskörper 5 kann an sich metallisch sein, wobei es dann aber oft günstig ist, einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Gehäusen der Kontakte zu vermeiden, vor allem dann, wenn man Sg-Sm-Kontakte benutzt. Man kann die Gehäuse der Kontakte 1 z.B. dadurch voneinander isolieren, daß man zwischen mindestens einem dieser Gehäuse 1 und dem Magneten 4 eine Isolierschicht anbringt. Zur Isolation kann man aber auch einen solchen magnetisierbaren Kunststoffkörper oder eine solche anorganisches Material als Magneten 4 verwenden, der für sich - zumindest weitgehend - einen Isolator darstellt.The magnet 4 or the guide body 5 can be metallic per se, but it is then often advantageous to avoid an electrical short circuit between the housings of the contacts, especially if Sg-Sm contacts are used. The housing of the contacts 1 can be insulated from one another, for example, by connecting between at least one of these housings 1 and attaches an insulating layer to the magnet 4. For insulation, however, it is also possible to use such a magnetizable plastic body or such an inorganic material as magnet 4 which, at least largely, represents an insulator in itself.

Die gezeigten Beispiele lassen erkennen, daß durch die Erfindung eine raumsparende, robuste Anordnung erreicht werden kann, ebenso eine unkomplizierte, leichte Herstellung der nur wenigen Bestandteile des Sensors. Das gilt auch für das Gehäuse des Sensors. Alle in den Figuren 1 bis 5 und 9 bis 16 gezeigten Beispiele können nämlich außen ein Spritzgußgehäuse - z.B. aus Kunststoff - besitzen, vgl. die insofern der Einfachheit wegen nur sehr schemenhaft gezeigten Bestandteile 6/7 in der Figur 2 sowie 9/10, 11/12/15 und 13/14/15 in den Figuren 11 bis 16. Das Spritzgußteil kann dabei jeweils so aufgebaut sein, daß es mehr oder weniger eine Achse aufweist, in welcher die Führungsachse des Führungskörpers 5 angeordnet wird, auf welchem die seismische Masse 2 - z.B. als beweglicher kreisförmiger Ring 2 - aus Weicheisen aufgesteckt ist. Bei dem in den Figuren 11 und 12 gezeigten Beispiel ist der Magnet 4, der hier gleichzeitig als Führungskörper 5 mitausgenutzt ist, durch Gießen starr am Gehäusespritzgußteil 11 befestigt, wobei beide, vgl. 5/11, so gestaltet sind, daß sie gemeinsam den Führungskörper 5 darstellen. Ähnlich kann auch das in der Figur 5 gezeigte Gehäuse 8 hergestellt sein, wobei dort nur der Übersichtlichkeit wegen auf Details der Gehäusegestaltung verzichtet wurde.The examples shown show that a space-saving, robust arrangement can be achieved by the invention, as well as an uncomplicated, easy manufacture of the few components of the sensor. This also applies to the housing of the sensor. All of the examples shown in FIGS. 1 to 5 and 9 to 16 can namely be an injection molded housing on the outside - e.g. made of plastic - own. the components 6/7 shown in FIG. 2 as well as 9/10, 11/12/15 and 13/14/15 in FIGS. 11 to 16 for the sake of simplicity, shown only very schematically. The injection molded part can each be constructed such that it has more or less an axis in which the guide axis of the guide body 5 is arranged, on which the seismic mass 2 - for example as a movable circular ring 2 - is attached from soft iron. In the example shown in FIGS. 11 and 12, the magnet 4, which is also used here as a guide body 5, is rigidly attached to the housing injection molding 11 by casting, both of which, cf. 5/11, are designed so that they represent the guide body 5 together. The housing 8 shown in FIG. 5 can also be produced in a similar manner, only details of the housing design being omitted for the sake of clarity.

Der Magnet 4 kann angenehmerweise oft auch erst nachträglich, nach Anbringung des Spritzgußgehäuses, magnetisiert werden, wenn man nicht bevorzugt, einen von Anfang an magnetisierten Magneten 4 bzw. einen von Anfang an magnetisierten hartmagnetischen Führungskörper 5 zu verwenden, vgl. insbesondere die Figuren 2 bis 5 und 11 bis 16.The magnet 4 can also be conveniently magnetized only subsequently, after attaching the injection molded housing, if it is not preferred to use a magnet 4 magnetized from the start or a hard magnetic guide body 5 magnetized from the beginning, cf. in particular FIGS. 2 to 5 and 11 to 16.

Die Figuren 8 bis 16 sowie 21 zeigen Beispiele, bei denen auf eine Feder 3 verzichtet wurde, vgl. auch die Figuren 2 bis 5. Man kann nämlich eine Rückstellkraft, welche die Federkraft ersetzt, durch eine entsprechende Gestaltung des Magnetfeldes des Magneten 4 erreichen, - man kann auch zusätzlich zur Feder 3 das Magnetfeld so gestalten, daß es die Wirkung der Feder 3 unterstützt, also ermöglicht, eine vergleichsweise schwache Feder 3 zu benutzen.FIGS. 8 to 16 and 21 show examples in which a spring 3 has been omitted, cf. also Figures 2 to 5. Namely, a restoring force, which replaces the spring force, can be achieved by appropriate design of the magnetic field of the magnet 4, - in addition to the spring 3, the magnetic field can also be designed so that it supports the action of the spring 3 , so allows to use a comparatively weak spring 3.

Damit auf die seismische Masse 2 an jeder Stelle zwischen ihren Endlagen eine magnetische Rückstellkraft einwirkt, welche die seismische Masse 2 beim Fehlen der Beschleunigung bzw. beim Fehlen der Verzögerung in ihre Ruhelage zurückzieht, kann der Magnet 4 so gestaltet werden, daß bei der Bewegung der seismischen Masse 2 längs des Weges 1 von ihrer ersten zur zweiten Endlage die durch die seismische Masse 2 fließende Magnetfeldkomponente ständig abnimmt und damit der den Kontakt 1 / die Kontakte 1 durchfließende Magnetfluß ständig zunimmt, vgl. die Figuren 6 und 7. Dabei sei zunächst angenommen, daß bei dem in der Figur 5 gezeigten Beispiel der Erfindung eine ungleichmäßige Magnetisierung H des als Führungskörper 5 mitbenutzten Magneten 4/5 angebracht wurde, wobei der Magnet 4 die ganze Länge zwischen den Kontakten 1 und einer Endplatte 6 des äußeren Sensorgehäuses einnimmt. Gemäß der Figur 6 ist die Stärke H des Magnetfeldes N/S längs des Weges 1 beispielhaft in etwa linear ab. Die Abnahme kann auch stark nichtlinear sein, vgl. das in der Figur 7 gezeigte Beispiel. Die weichmagne-tische seismische Masse 2 wird magnetisch stets zu jener Endlage hingezogen, in welcher der Magnetfluß durch die seismische Masse 2 maximal groß ist, in den Figuren 6 und 7 sowie 2 und 3 also nach links zu den Kontakten 1 hin. Wenn man den erfindungsgemäßen Sensor so dimensioniert, daß diese H-l-Kennlinie erheblich nichtlinear ist, dann wird die seismische Masse 2 in entsprechender Weise erheblich ortsabhängig mit in voraus vom Hersteller festlegbarer Rückstellkraft F in ihre Ruhelage zurückgezogen - eine Variiermöglichkeit der Rückstellkraft, die mit Federn 3 kaum in gleicher Weise realisiert werden könnte. Durch diese Variiermöglichkeit kann man auch die Verweildauer der seismischen Masse 2, also die Dauer, wie lange diese Masse 2 bei dem Unfall abseits von ihrer Ruhelage bleibt, sowie damit auch die Dauer der Schließung des Kontaktes 1 / der Kontakte 1 im voraus erheblich variieren, insbesondere auch die oft erwünschten sehr großen Verweildauern erreichen, was ebenfalls mit Federn 3 kaum erreichbar ist.So that acts on the seismic mass 2 at any point between its end positions, a magnetic restoring force that pulls the seismic mass 2 back to its rest position in the absence of acceleration or in the absence of deceleration, the magnet 4 can be designed so that when the Seismic mass 2 along the path 1 from its first to the second end position the magnetic field component flowing through the seismic mass 2 is constantly decreasing and thus the magnetic flux flowing through the contact 1 / the contacts 1 is constantly increasing, cf. FIGS. 6 and 7. It is initially assumed that in the example of the invention shown in FIG. 5, an uneven magnetization H of the magnet 4/5 used as the guide body 5 has been applied, the magnet 4 covering the entire length between the contacts 1 and an end plate 6 of the outer sensor housing. According to FIG. 6, the strength H of the magnetic field N / S along path 1 is approximately linear, for example. The decrease can also be strongly non-linear, cf. the example shown in Figure 7. The soft magnetic seismic mass 2 is always magnetically attracted to that end position in which the magnetic flux through the seismic mass 2 is at a maximum, in FIGS. 6 and 7 as well as 2 and 3 to the left towards the contacts 1. If the sensor according to the invention is dimensioned in such a way that this Hl characteristic curve is considerably non-linear, then the seismic mass 2 is pulled back into its rest position in a corresponding manner, depending on the location, with restoring force F which can be determined in advance by the manufacturer - a possibility of varying the restoring force which is achieved with springs 3 barely could be realized in the same way. With this variation option, the duration of the seismic mass 2, that is, the length of time this mass 2 stays away from its rest position in the accident, and thus also the duration of the closure of the contact 1 / the contacts 1, can be varied considerably in advance, in particular also achieve the often desired very long dwell times, which is also hardly achievable with springs 3.

Ersetzt man also die Feder 3 völlig durch eine entsprechend gestaltete Magnetisierung H, die nämlich - zumindest in der Nähe von 1 = NULL - mit wachsendem 1 abnimmt, dann ist die "erste Endlage", in der die seismische Masse 2 einen starken magnetischen Shunt bildet, stets die Ruhelage der seismischen Masse 2. Die Erfindung betrifft jedoch auch solche Varianten, bei denen eine Feder die seismische Masse 2 in ihre "zweite Endlage" als Ruhelage drückt, in welcher die seismische Masse 2 keinen oder nur einen schwach wirkenden magnetischen Shunt bildet.So if you replace the spring 3 completely with an appropriately designed magnetization H, which namely - at least in the vicinity of 1 = ZERO - decreases with increasing 1, then the "first end position" is in which the seismic mass 2 forms a strong magnetic shunt , always the rest position of the seismic mass 2. However, the invention also relates to variants in which a spring presses the seismic mass 2 into its "second end position" as the rest position, in which the seismic mass 2 forms no or only a weakly acting magnetic shunt .

Die Figur 6 zeigt, daß bei Linearität eine weitgehend konstante Rückstellkraft F entsteht, indem die seismische Masse 2 an jeder Stelle 1 mit mehr oder weniger konstanter Kraft F zurück zu ihrer Ruhelage gedrückt wird. Wenn hingegen eine nichtlineare Magnetisierung längs des Weges 1 angebracht wurde, dann kann man entsprechend abweichende Kennlinien für die Abhängigkeit der Rückstellkraft von der Stelle 1 erreichen, vgl. die Figur 7. Wie aus den Figuren 6 und 7 hervorgeht, kann man auch erreichen, daß die Rückstellkraft F maximal ist, solange sich die seismische Masse 2 in ihrer Ruhelage befindet, wohingegen dann an anderen Stellen die Rückstellkraft abnimmt.FIG. 6 shows that a largely constant restoring force F arises in the case of linearity, in that the seismic mass 2 is pressed back to its rest position at each point 1 with more or less constant force F. If, on the other hand, a non-linear magnetization has been applied along path 1, then different characteristic curves for the dependence of the restoring force on position 1 can be achieved, cf. 7. As can be seen from FIGS. 6 and 7, it can also be achieved that the restoring force F is at a maximum as long as the seismic mass 2 is in its rest position, whereas the restoring force then decreases at other points.

Die in der Figur 7 gezeigte Kennlinie kann man auch dann leicht erreichen, vgl. die Figur 5, wenn der magnetisierbare Raum 4 innerhalb des Führungskörpers 5 einen konstanten Querschnitt und überall identisches Material längs des Weges 1 der seismischen Masse 2 aufweist. Dazu kann man nämlich die unterschiedliche Magnetisierung H im wesentlichen durch eine verschieden starke Einprägung des Magnetfeldes in den Magneten 4 erreichen. Der Magnet 4 wurde also, betrachtet längs der Bewegungsrichtung der seismischen Masse 2, unterschiedlich stark geprägt. Man kann jedoch auch den Querschnitt des Magneten 4 längs des Führungskörpers 5 verändern und damit den Verlauf der Kennlinien H und F den jeweiligen Bedürfnissen anpassen, vgl. damit auch die in den Figuren 8 und 21 gezeigten Darstellungen des Konzeptes der Erfindung.The characteristic curve shown in FIG. 7 can also be easily achieved, cf. FIG. 5 if the magnetizable space 4 within the guide body 5 has a constant cross section and identical material along the path 1 of seismic mass 2. For this purpose, the different magnetization H can essentially be achieved by impressing the magnetic field in the magnet 4 to different extents. The magnet 4 was thus shaped to different degrees, viewed along the direction of movement of the seismic mass 2. However, one can also change the cross section of the magnet 4 along the guide body 5 and thus adapt the course of the characteristic curves H and F to the respective requirements, cf. hence the representations of the concept of the invention shown in FIGS. 8 and 21.

Man kann also den Magneten 4 sogar mit konstanten Magnetisierungen prägen, wenn man die Form des - z.B. als Führungskörper 5 mitgenutzten - Magneten 4 längs des Weges 1 durch Bohrungen und / oder äußere Abschrägungen und / oder durch die Wahl unterschiedlicher hartmagnetischer Materialien für einen geschichtet aufgebauten Magneten 4 veränderlich macht. Durch Verändern der magnetischen Eigenschaften des Magneten 4 läßt sich also eine Anpassung des Sensors an unterschiedliche KFZ-Typen und unterschiedliche Einbauorte im KFZ verhältnismäßig leicht erreichen, - sogar dann, wenn der Führungskörper 4/5 längs seiner gesamten Länge einen Magneten 4 darstellt, vgl. die Figuren 9 bis 16. Falls die magnetische Feldstärke H in der seismische Masse 2 nahe ihrer Ruhelage sowie die Änderung dieser Stärke H längs der Achse des Führungskörpers 5 ausreichend groß gemacht wird, kann auch deshalb auf eine Feder 3 ganz verzichtet werden, weil die Wirbelstrombremsung im Bereich der Ruhelage hoch genug ist, daß ein Flattern der seismischen Masse 2 nahe der Ruhelage unterdrückt wird. Man erreicht also einen besonders einfachen Aufbau des Sensors, wenn die in der Ruhelage der seismischen Masse 2 wirkende Anpreßkraft - abgesehen von i.allg. vernachlässigbaren Nebeneffekten wie die Erdanziehung / Gravitation - alleine durch die magnetisch erzeugte Rückstellkraft F gebildet wird.You can even emboss the magnet 4 with constant magnetizations if you shape the - e.g. used as guide body 5 - makes magnet 4 variable along the path 1 through bores and / or external bevels and / or through the choice of different hard magnetic materials for a layered magnet 4. By changing the magnetic properties of the magnet 4, it is therefore relatively easy to adapt the sensor to different types of motor vehicle and different installation locations in the motor vehicle - even if the guide body 4/5 represents a magnet 4 along its entire length, cf. Figures 9 to 16. If the magnetic field strength H in the seismic mass 2 near its rest position and the change in this strength H along the axis of the guide body 5 is made sufficiently large, a spring 3 can also be dispensed with entirely because the eddy current braking is high enough in the rest position that flutter of the seismic mass 2 is suppressed near the rest position. A particularly simple construction of the sensor is thus achieved if the contact pressure acting in the rest position of the seismic mass 2 - apart from i.allg. negligible side effects such as gravity - is formed solely by the magnetically generated restoring force F.

Man braucht eine verhältnismäßig große Kraft, um die seismische Masse 2 aus ihrer Ruhelage zu bewegen, wenn die magnetische Rückstellkraft F, evtl. verstärkt durch die Rückstellkraft einer zusätzlich angebrachten Feder 3, die seismische Masse 2 mit erheblicher Anpreßkraft in ihrer Ruhelage festhält. Selbst wenn keine zusätzliche Feder 3 angebracht ist, dann braucht man, um die seismische Masse 2 aus ihrer Ruhelage zu bewegen, auch deshalb verhältnismäßig große Kräfte, weil nicht nur die magnetische Rückstellkraft F, sondern auch Reibungskräfte überwunden werden müssen. Je nach dem Fahrzeugtyp sollte die in der Ruhelage wirksame Anpreßkraft / Rückstellkraft F optimiert werden, abhängig von den Verzögerungswerten, bei denen der betreffende Sensor dort das Insassenschutzsystem auslösen soll.A relatively large force is required to move the seismic mass 2 out of its rest position when the magnetic one Restoring force F, possibly reinforced by the restoring force of an additionally attached spring 3, which holds the seismic mass 2 in its rest position with considerable contact pressure. Even if no additional spring 3 is attached, relatively large forces are needed to move the seismic mass 2 out of its rest position, because not only the magnetic restoring force F but also frictional forces have to be overcome. Depending on the vehicle type, the contact pressure / restoring force F that is effective in the rest position should be optimized, depending on the deceleration values at which the sensor in question is to trigger the occupant protection system there.

Um die Reibung zwischen der seismischen Masse 2 und dem Führungskörper 5 zu verringern, kann man für den letzteren - zumindest für seine betreffenden Oberflächen - einen reibungsarmen Werkstoff verwenden.In order to reduce the friction between the seismic mass 2 and the guide body 5, a low-friction material can be used for the latter - at least for its surfaces in question.

Die Nichtlinearität der Kennlinien kann man übrigens auch dadurch erreichen, daß man nicht den ganzen, in der Figur 5 gezeigten Führungskörper 5 magnetisiert, sondern gemäß z.B. den Figuren 2 bis 4 und 8 bis 10 sowie 21 nur einen mehr oder weniger kleinen - z.B. abgeschrägten - Abschnitt 4 davon. Der Rest des Führungskörpers 5 besteht dann z.B. aus nichtmagnetischem Kunststoff. Die Erfindung gestattet also angenehmerweise viele Wege, um die Kennlinien zu beeinflussen.Incidentally, the non-linearity of the characteristic curves can also be achieved by not magnetizing the entire guide body 5 shown in FIG. 5, but according to e.g. Figures 2 to 4 and 8 to 10 and 21 only a more or less small - e.g. beveled - section 4 of it. The rest of the guide body 5 then consists e.g. made of non-magnetic plastic. The invention thus conveniently allows many ways to influence the characteristics.

Auch wenn die Magnetisierung H gemäß den Figuren 6 und 7 längs der Achse 1 des Führungskörpers 4/5 nicht konstant ist, treten deutliche Wirbelstrombremskräfte beim Bewegen der seismischen Masse 2 auf. Diese Bremskräfte sind umso kleiner je kleiner die Änderungen der Feldstärke H abhängig von Änderungen der Lage 1 der seismischen Masse 2 sind.Even if the magnetization H according to FIGS. 6 and 7 is not constant along the axis 1 of the guide body 4/5, significant eddy current braking forces occur when the seismic mass 2 is moved. These braking forces are smaller the smaller the changes in the field strength H are depending on changes in the position 1 of the seismic mass 2.

Die Abhängigkeit der Magnetisierung H vom Weg 1 hat auch Einfluß auf das Schaltverhalten des Kontaktes 1 / der Kontakte 1. Durch eine entsprechende Gestaltung der betreffenden H-l-Kennlinie kann man nämlich auch die Zuverlässigkeit des Schaltens dieser Kontakte beeinflussen:The dependence of the magnetization H on the path 1 also has an influence on the switching behavior of the contact 1 / of the contacts 1. By means of an appropriate design of the relevant HI characteristic you can also influence the reliability of the switching of these contacts:

Je schneller die Magnetisierung H in der bewegten seismischen Masse 2, abhängig vom Weg 1, abnimmt, umso schneller nimmt auch der Magnetfluß B durch die Kontakte 1, abhängig vom Weg 1, zu, und umso geringere Toleranzen weist gleichzeitig X auf, bei welcher der Kontakt 1 schaltet, vgl. die Figur 17. In dieser Figur bezeichnet B2 jenen Magnetfluß durch den Kontakt 1, wenn die seismische Masse 2 in ihrer zweiten Endlage (1 = Maximum) ist, und B1 jenen Magnetfluß, bei welchem der Kontakt 1 soeben schaltet. Diese Toleranz X wird vor allem durch die Toleranzen (Herstellung, Alterung, Temperatur, auch Materialeigenschaften usw.) der Magnetisierung und der Form des Magneten 4, der Form und der Materialeigenschaften der seismische Masse 2 sowie des Führungskörpers 5 hervorgerufen, vgl. auch Bmax und Bmin.The faster the magnetization H in the moving seismic mass 2, depending on the path 1, decreases, the faster the magnetic flux B through the contacts 1, depending on the path 1, increases, and the smaller the tolerances at the same time X, at which the Contact 1 switches, cf. Figure 17. In this figure, B2 denotes that magnetic flux through contact 1 when seismic mass 2 is in its second end position (1 = maximum), and B1 denotes that magnetic flux at which contact 1 is just switching. This tolerance X is mainly caused by the tolerances (production, aging, temperature, also material properties, etc.) of the magnetization and the shape of the magnet 4, the shape and the material properties of the seismic mass 2 and of the guide body 5, cf. also Bmax and Bmin.

Dieser Toleranz X überlagert sich noch jene weitere Toleranz Y, die durch Exemplarstreuungen (Herstellung, Alterung und Temperatur, auch Materialeigenschaften usw.) des Kontaktes 1 selber hervorgerufen wird und in der Figur 18 veranschaulicht ist. Dort bezeichnet B11 den Mindestwert und B12 den Maximalwert des Magnetflusses B1, bei welchem der betreffende Kontakt 1 wegen seiner Exemplarstreuung schaltet.This tolerance X is superimposed on that further tolerance Y, which is caused by sample variations (production, aging and temperature, also material properties, etc.) of the contact 1 itself and is illustrated in FIG. 18. There, B11 denotes the minimum value and B12 the maximum value of the magnetic flux B1 at which the contact 1 in question switches due to its specimen scatter.

Sowohl die in der Figur 17 gezeigte Toleranz X als auch die in der Figur 18 gezeigte Toleranz Y sind jeweils umso kleiner, je steiler im Diagramm die betreffende B-l-Kennlinie im Bereich B1/B11/B12 ist. Auf dieser Erkenntnis beruhen vor allem die Weiterbildungen der Erfindung, welche in den Figuren 11 bis 16 gezeigt sind und bei denen in ihrer B-l-Kennlinie ein besonders steiler stufenartiger Kennlinienabschnitt angeordnet ist:Both the tolerance X shown in FIG. 17 and the tolerance Y shown in FIG. 18 are each smaller, the steeper in the diagram the relevant B-1 characteristic curve in the range B1 / B11 / B12. The further developments of the invention, which are shown in FIGS. 11 to 16 and in which a particularly steep step-like characteristic section is arranged in their B-1 characteristic curve, are based on this knowledge:

Dazu wird in diesem Beispielen örtlich die Stärke der Magnetisierung H des Führungskörpers 5 bzw. des Magneten 4 abseits der beiden Endlagen - an einer vom Hersteller vorbestimmbaren Stelle längs der Bewegungsrichtung der seismischen Masse 2 - so gewählt, daß, bei Bewegung der seismischen Masse 2 längs des Führungskörpers 5, welche die seismische Masse 2 jeweils durchfließende Magnetfeldkomponente an dieser bestimmten Stelle 1 zwischen den Endlagen der seismischen Masse 2 eine sprungartige Stärkeänderung aufweist. Es ändert sich nämlich auch der Magnetfluß B durch den Kontakt 1 / die Kontakte 1 sprungartig, sobald sich die seismische Masse 2 an dieser Stelle vorbei bewegt. Die entsprechenden, besonders in den Figuren 11 bis 16 gezeigten magnetischen Stufungen bewirken also, daß jeweils dann, wenn die seismische Masse 2 diese magnetische Stufe durchläuft, fast schlagartig auch der magnetische Fluß durch die Kontakte 1 verändert wird, was ein präzises Schalten jedes Kontaktes 1 an diesem Ort der seismischen Masse 2 ergibt.For this purpose, the strength of the magnetization H of the guide body 5 or of the magnet 4 is removed locally in these examples of the two end positions - at a position predeterminable by the manufacturer along the direction of movement of the seismic mass 2 - chosen such that, when the seismic mass 2 moves along the guide body 5, the magnetic field component flowing through the seismic mass 2 at this particular point 1 between the end positions the seismic mass 2 has a sudden change in strength. The magnetic flux B through the contact 1 / the contacts 1 also changes abruptly as soon as the seismic mass 2 moves past this point. The corresponding magnetic gradations, particularly shown in FIGS. 11 to 16, therefore have the effect that, whenever the seismic mass 2 passes through this magnetic stage, the magnetic flux through the contacts 1 is also changed almost suddenly, which means that each contact 1 switches precisely at this location the seismic mass 2 results.

Die betreffende, magnetisch am Führungskörper 5 wirksame Stufe ist dort also so dimensioniert, daß die Toleranzen X und Y beim Schließen des Kontaktes 1 sehr klein sind, - vgl. damit vor allem auch die Figuren 12, 14 und 16, welche angenähert die Lage der seismischen Masse 2 während des Schaltens der Kontakte 1 zeigen. Der Weg, den die seismische Masse 2 zurücklegt, bis sie die magnetische Stufe erreicht, kann z.B. durch ein Maß im Spritzwerkzeug für das Sensorgehäuse präzise festgelegt werden, wodurch es entsprechend geringen Toleranzen unterliegt.The relevant step, which is magnetically effective on the guide body 5, is there so dimensioned that the tolerances X and Y when closing the contact 1 are very small, - cf. thus above all Figures 12, 14 and 16, which show approximately the position of the seismic mass 2 during the switching of the contacts 1. The path that the seismic mass 2 travels until it reaches the magnetic level can e.g. be precisely defined by a dimension in the injection mold for the sensor housing, which means that it is subject to correspondingly low tolerances.

In den Figuren 19 und 20 sind schematisch und beispielhaft die Beeinflussungen der Schaltschwellen B1/B11/B12 dargestellt, wenn diese Stufung vorhanden ist. Diese Figuren zeigen besonders anschaulich, daß wegen der Stufung die Toleranzen / Streuungen X und Y der Schwellwerte, die an sich sowohl aufgrund von Exemplarstreuungen als auch aufgrund von Temperatureinfluß, Alterung usw. im Bereich des stufenartigen Sprunges auftritt, jeweils so gering sind, daß oft sogar ein individueller Sensorabgleich weggelassen werden kann, wenn die Stufung angebracht wurde. Dadurch ist sogar die Verwendung eines relativ preiswerten Magnetmaterials möglich, weil keine besonders große Temperaturstabilität gefordert werden muß.FIGS. 19 and 20 show schematically and by way of example the influencing of the switching thresholds B1 / B11 / B12 if this step is present. These figures show particularly clearly that because of the grading, the tolerances / scatter X and Y of the threshold values, which occur in the area of the step-like jump both because of specimen scatter and because of temperature influence, aging, etc., are so small that often even an individual sensor adjustment can be omitted if the grading was applied. This even makes it possible to use a relatively inexpensive magnetic material because no particularly high temperature stability has to be required.

Der Weg 1 der seismischen Masse 2 bis zum schlagartigen Schließen des Kontaktes 1 ist hier also weniger durch den absoluten Betrag der örtlichen Stärke B des Magnetfeldes im Kontakt 1, und auch nicht durch andere, mit erheblichen Toleranzen behaftete Größen / Faktoren wie Temperatur, Hysterese und Alterung festgelegt, sondern vor allem durch die geometrisch gestufte Form des Magneten 4, vgl. die Figur 12 gemäß der bei einem Unfall die seismische Masse 2 soeben die Stufe verläßt. Ähnliches gilt auch für das in den Figuren 13 und 14 sowie für die in den Figuren 15 und 16 gezeigten Beispiele. Auch hier weist der Magnet 4 eine ausgeprägte geometrische Stufung / Ecke auf, welche das schlagartige Schalten der Kontakte 1 zu erreichen gestattet.The path 1 of the seismic mass 2 to the sudden closing of the contact 1 is here less by the absolute amount of the local strength B of the magnetic field in the contact 1, and also not by other variables / factors such as temperature, hysteresis and considerable tolerances Aging, but mainly due to the geometrically stepped shape of the magnet 4, cf. FIG. 12 according to which the seismic mass 2 has just left the step in the event of an accident. The same also applies to the examples shown in FIGS. 13 and 14 and to the examples shown in FIGS. 15 and 16. Here, too, the magnet 4 has a pronounced geometric gradation / corner, which allows the contacts 1 to be switched abruptly.

Das in den Figuren 11 und 12 dargestellte besondere Beispiel der Erfindung mit einer nahe der Ruhelage geometrisch erzeugten Stufung des Magneten 4/5 hat den Vorteil, daß durch die Stufung die besonders stabile Ansprechschwelle besonders nahe der Ruhelage der seismischen Masse 2 erreicht wird.The particular example of the invention shown in FIGS. 11 and 12 with a gradation of the magnet 4/5 that is geometrically generated near the rest position has the advantage that the gradation achieves the particularly stable response threshold particularly close to the rest position of the seismic mass 2.

Der Magnet 4 besitzt in den Figuren 11 bis 16 übrigens jeweils einen relativ kleinen kurzen Fortsatz in Richtung zu den Kontakten 1, über den bevorzugt jener Magnetfluß B durch die Kontakte 1 fließt.Incidentally, the magnet 4 in FIGS. 11 to 16 each has a relatively small, short extension in the direction of the contacts 1, via which that magnetic flux B preferably flows through the contacts 1.

In den Beispielen, die in den Figuren 9 bis 16 gezeigt sind, arbeitet der Sensor übrigens stets ohne eine Rückstellfeder. Das Magnetfeld des Magneten 4 ist nämlich so ausgelegt, daß es selber eine ausreichende magnetische Rückstellkraft auf die seismische Masse 2 erzeugt, so daß in Zeiten, in denen kein Unfall eintrat, die seismische Masse 2 auch ohne eine Feder zurück in ihre Ruhelage gezogen und dort durch die magnetisch erzeugte Anpreßkraft F stabil gehalten wird.Incidentally, in the examples shown in FIGS. 9 to 16, the sensor always works without a return spring. The magnetic field of the magnet 4 is designed such that it itself generates a sufficient magnetic restoring force on the seismic mass 2, so that in times when no accident occurred, the seismic mass 2 also without one The spring is pulled back to its rest position and held there by the magnetically generated contact force F.

Bei den in den Figuren 11 bis 16 gezeigten Weiterbildungen weist also der Wert des durch die seismische Masse 2 fließenden Magnetflusses längs des Weges 1 ebenfalls jeweils mindestens eine einzige Stufe auf. Bei diesen Beispielen wird der Kontakt 1 / werden die Kontakte 1 durch eine sprungartige Stärkeänderung des durch sie fließenden Magnetflusses B schlagartig und präzise dadurch geschaltet, daß sich die auf die seismische Masse 2 wirkende Magnetisierung des Magneten 4 sprungartig an dieser Stelle des Weges 1 ändert, indem die geometrische Gestalt des Führungskörpers 5 und / oder des Magneten 4 und / oder die Magnetisierung des Magneten 4 an der zugehörenden betreffenden Stelle 1, wirksam für die bewegte seismische Masse 2, ein örtlicher Sprung der Magnetisierungsintensität H angeordnet wird. Dann ändert sich nämlich der Magnetfluß B durch den Kontakt 1 / die Kontakte 1 ebenfalls sprungartig, wenn sich die seismische Masse 2 an dieser - in magnetischer Hinsicht sprungartig gestuften - Stelle 1 vorbei bewegt.In the further developments shown in FIGS. 11 to 16, the value of the magnetic flux flowing through the seismic mass 2 along the path 1 also has at least one single step. In these examples, the contact 1 / the contacts 1 are suddenly and precisely switched by a sudden change in strength of the magnetic flux B flowing through them in that the magnetization of the magnet 4 acting on the seismic mass 2 changes abruptly at this point on the path 1, by arranging the geometric shape of the guide body 5 and / or the magnet 4 and / or the magnetization of the magnet 4 at the associated location 1, effective for the moving seismic mass 2, a local jump in the magnetization intensity H. Then the magnetic flux B through the contact 1 / the contacts 1 also changes abruptly when the seismic mass 2 moves past this point 1, which is abruptly stepped in magnetic terms.

Claims (6)

  1. Traffic accident detecting sensor for a passenger protection system in a vehicle,
    - having a low-retentivity seismic mass (2),
    + which can be moved between two extreme positions along a guide axis of a guide member (5) that guides the seismic mass (2),
    + and which is normally pressed by a contact pressure into a first extreme position, said contact pressure yielding or being overcome in the event of an acceleration or deceleration acting more or less in the direction of the guide axis so that the seismic mass (2) then moves toward a second extreme position,
    - having a magnet (4) distinct from the seismic mass (2), the magnetic field of which magnet is deformed to a varying degree by the seismic mass (2) depending on the position thereof,
    - having at least one contact (1) that can be controlled by the magnetic field of the magnet (4), the magnetic flux through the contact(s) (1) being clearly dependent on the position of the seismic mass (2), and
    - having such an arrangement of the contact(s) (1) and the seismic mass (2) that in a first of its two extreme positions the latter constitutes a strong magnetic shunt to a large extent diverting the magnetic field away from the contact (1) toward the seismic mass (2), so
    + that, despite the presence of the magnetic field, the contact(s) (1) is (are) then in its (their) first contact state as long as the seismic mass (2) remains in said extreme position, and
    + that, at points distant from said extreme position, the seismic mass (2) does not constitute a magnetic shunt, or no longer constitutes one that is effective to the same extent, so that the contact(s) (1) is(are) then controlled in its (their) other contact state under the effect of the magnetic field,
    characterized
    - in that the magnet (4) forms the guide member (5) or is rigidly connected to the guide member (5),
    - in that the magnet (4) is magnetized more or less perpendicularly to the direction in which the seismic mass (2) can move, and
    - in that the contact(s) (1) is(are) arranged more or less near a frontal face of the guide member (5).
  2. Sensor according to Patent Claim 1, characterized in that
    - locally the strength of magnetization of the guide member (5) along the direction of movement of the seismic mass (2) is selected so that during the movement of the seismic mass (2) from its second extreme position to its first one
    + the magnetic field component flowing through the seismic mass (2) constantly increases,
    + and the magnetic flux flowing through the contact(s) (1) constantly decreases.
  3. Sensor according to Patent Claim 1 or 2, characterized in that
    - locally the strength of magnetization of the guide member (5) along the direction of movement of the seismic mass (2) is selected so that during movement of the seismic mass (2) along the guide member (5), the magnetic field component flowing through the seismic mass (2) in each case has a sudden change in strength at a point between the extreme positions of the seismic mass (2).
  4. Sensor according to Patent Claim 3, characterized in that
    - the sudden change in strength is caused by such a geometric design of the guide member (5) that the magnetic flux (B, B1, B11, B12) through the contact(s) (1) changes suddenly as soon as the seismic mass (2) moves past said point.
  5. Sensor according to one of the preceding patent claims, characterized in that
    - the contact pressure (F) is generated at least largely by the magnetic flux flowing through the seismic mass (2).
  6. Sensor according to one of the preceding patent claims, characterized in that
    - the seismic mass (2) is made at least partially of electrically conductive material.
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