EP1164612B1 - Beschleunigungsgrenzwertschalter - Google Patents

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EP1164612B1
EP1164612B1 EP01113786A EP01113786A EP1164612B1 EP 1164612 B1 EP1164612 B1 EP 1164612B1 EP 01113786 A EP01113786 A EP 01113786A EP 01113786 A EP01113786 A EP 01113786A EP 1164612 B1 EP1164612 B1 EP 1164612B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inertial body
acceleration threshold
threshold switch
inertial
membrane
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01113786A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1164612A1 (de
Inventor
Heino Burmester
Ralf Burmester
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.)
HELBAKO GmbH
Original Assignee
Helbako GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Helbako GmbH filed Critical Helbako GmbH
Publication of EP1164612A1 publication Critical patent/EP1164612A1/de
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Publication of EP1164612B1 publication Critical patent/EP1164612B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to an acceleration limit switch with a spherical inertial body by a permanent magnet in a rest position is held and an elastic, conductive membrane and a circuit board opposite stand, in the case of excitation the inertial body sets in motion on the Membrane strikes and makes contact between the conductor tracks.
  • the invention is therefore based on the object of known limit switches to redesign that the trigger is directional.
  • this object is achieved in that the cavity receiving the inertial body is given a directionally selective triggering characteristic due to its shape.
  • the cavity has three vertical walls and one inclined or curved wall, so that the inertial body can only run up in the direction of the inclined wall in order to give an alarm contact.
  • Fig. 1 denotes a housing, preferably made of plastic, which consists of four side walls which merge into a square plate 1a.
  • a hollow body is formed on this plate, which has a cylindrical section 1b below, into which a permanent magnet 2 is inserted.
  • the cylindrical section 1b is adjoined by a frustoconical zone 1c which merges into a predominantly rectangular cavity 1d.
  • an inertial body 3 which is designed here as a ferromagnetic ball. This inertial body is held by the permanent magnet 2.
  • An elastic membrane 4 lies on the plate 1a.
  • a circuit board 5 is arranged at a short distance above it.
  • Fig. 2 shows the top view of the arrangement without the parts 4 and 5.
  • the square plate 1a has a recess which is delimited by three flat, mutually perpendicular walls and a curved wall 1d1.
  • the spherical inertial body 3 rests in its bearing socket formed from a truncated cone and vertical walls that it can only deflect in the direction of the wall 1d1 in the event of a lateral impact. It runs up the cone surface until it is braked by the membrane 4 and the circuit board 5.
  • the inertial body 3 presses a conductive, reinforced central zone 4a of the membrane 4 against the printed circuit board 5 and thus triggers a switching pulse.
  • FIG. 3 shows the section along the line BB in FIG. 2.
  • the comparison of FIGS. 1 and 3 shows that the parts are constructed symmetrically except for the deviating wall 1d1. Structural aids with which the position of the membrane 4 and the printed circuit board 5 relative to the housing are defined and secured were not shown.
  • An O-ring is preferably arranged between the printed circuit board 5 and the housing 1 and protects the functional parts from dust and moisture.
  • Fig. 4 shows the housing 1 pulled apart by the through the walls 1d and 1d1 limited cavity, the cylindrical permanent magnet 2, the spherical Inertia 3, the elastic membrane 4 and the circuit board 5.
  • the membrane 4 can either entirely or only in the reinforced central region 4a made of a conductive elastomer consist.
  • Fig. 5 From Fig. 5 it can be seen that the housing 1 from below to the cylindrical Section 1b is largely hollow. On the underside of the circuit board 5 you can see two interdigitated interconnects 5a, 5b. When the switch is triggered, flows briefly a control current pulse via these conductor tracks.
  • the initial position is restored because the inertial body falls back into its rest position, in which it is held again by the permanent magnet.
  • the acceleration limit switch responds when the shock occurs in the X direction.
  • An impact exactly in the -X- or Y-direction has no effect. In the event of impacts in directions between the X and Y axes, only a corresponding proportion of impact contributes to the triggering.
  • a switching pulse is also given when the acceleration takes place in the direction of the Z axis.
  • the housing 1 has a square plate 1a, and also a cylindrical section 1b. This is followed by a truncated cone 1c.
  • the inertial body 3 rests in a cavity 1d, which has two parallel walls and two curved walls 1d1 and 1d2.
  • the inertial body 3 is held by the permanent magnet 2.
  • the inertial body releases itself from its rest position and runs either against the curved wall 1d2 or 1d1. In both cases, the membrane 4 is pressed onto the circuit board 5 and a signal is triggered.
  • Fig. 7 shows that the spherical inertial body 3 in the event of impacts either to the left or can perform a relative movement on the right, which causes a contact closure.
  • Section along the line BB of FIG. 8 a correspondence with FIG. 3 can be determined.
  • FIG. 11 shows a housing 11, in which the permanent magnet 2 is fixed in a vertical cylindrical tube section 11a.
  • a pipe section 11b with a larger diameter is set at an angle of approximately 45 °, in which the spherical inertial body 3 rests. The upper end of the pipe is cut off horizontally.
  • the edge 11c is therefore elliptical. Over this edge is a membrane 12 from which a circuit board 13 maintains a short distance. Depending on the requirements, the above-mentioned angle can also deviate greatly from 45 °.
  • the body 3 releases from the magnet 2 and runs through the pipe section 11b against the membrane 12.
  • the reinforced central region 12a then makes contact between the connections of the printed circuit board 13.
  • Fig. 12 shows the top view of the acceleration limit switch the oblique tube section 11b, the circuit board 13 is arranged.
  • Parts 11-13 are replaced by a outer housing, not shown, held together and against external influences protected.
  • a cylindrical section 14a merges into two pipes 14b and 14c in the manner of a downpipe, the diameter of which is adapted to the size of the spherical inertial body 15.
  • the body 15 is held in the central position by a cylindrical permanent magnet 16.
  • the tubes 14b and 14c are cut off horizontally at the top, so that two elliptical edge surfaces 14b1 and 14c1 are created.
  • FIG. 16 shows the perspective view from below.
  • the merging pipes 14a, 14b and 14c can be seen.
  • the membranes 17, 18 and the printed circuit boards 19 and 20 lie above them.
  • the ends of the conductor tracks bear the symbols 19a and 19b and 20a and 20b.
  • a pulse in the + X direction results in a pulse contact on the printed circuit board 19 when the limit value is exceeded.
  • a shock in the -X direction excites the system 18, 20.
  • FIGS. 17-19 Another embodiment of the invention corresponding to FIGS. 17-19 shows one Acceleration limit switch with two inertial bodies, a membrane and one PCB.
  • a cylindrical tube 21a goes to the right inclined larger pipe 21b over.
  • Another cylindrical tube 22a is connected to a tube 22b inclined on the left.
  • permanent magnets 23 and 24 used to hold the inertial bodies 25 and 26.
  • the cavity has an elastic, conductive membrane 27 completed.
  • Fig. 18 is a plan view showing the rectangular circuit board 28 on which the inclined tubes 21b and 22b approach.
  • the tube 21a and 21b and 22a and 22b are connected to one another by knee-like transition zones.
  • the conductive membrane 27 and the printed circuit board 28 lie over the tubes.
  • a cuboid housing 29 has next to each other two recesses 29a, 29b, in which spherical inertial bodies 30 and 31 rest. These bodies made of ferromagnetic material are made by Permanent magnets 32 and 33 held in cylindrical protuberances 29c and 29d of the Housing are pressed. Conductive membranes lie over the inertial bodies 30, 31 34 and 35, which a circuit board 36 with two contact systems at a short distance faces. The formation of the conductor tracks corresponds to that according to FIG. 5.
  • the inertial bodies 30 and 31 lie in asymmetrical recesses 29a and 29b. Three wall elements are flat, the fourth is curved.
  • the inertial body 30 or the body 31 can respond: it releases itself from its rest position, rolls up the inclined surface 29e or 29f, strikes the membrane and triggers an impulse contact. If the acceleration limit switch, for example as part of a vehicle, moves in the direction of arrow 37 and is suddenly braked, the inertial body 31 triggers a contact. If the vehicle is rammed from behind, the inertial body 30 makes contact.
  • FIG. shows a housing 38 with two permanent magnets 39, 40 and two spherical inertial bodies 41, 42. They are mounted in inclined pipe sections 38a, 38b. The tubes are cut horizontally at the top, so that elliptical openings 38c, 38d are created. Conductive membranes 43, 44 lie on these openings. Above this is an elongated printed circuit board 45, which is equipped with two contact systems according to FIG. 5. The function is the same as in the arrangement according to FIGS. 20 and 21.
  • Direction-dependent acceleration limit switches are ideally suited for use in vehicles with front and side airbags. It is achieved in this way that the airbag or airbags are triggered, the deployment of which is necessary for the protection of the occupants. Acceleration limit switches with two independent measuring systems have the great advantage that they can serve to clarify the question of guilt in road traffic in multiple rear-end collisions. If the pulse contacts are recorded separately in an electronic evaluation device, it can be clearly determined after an accident of the above type whether the vehicle first hit a vehicle in front and was then rammed from behind, or whether a third party drove up from behind and thereby Has pushed the vehicle against a vehicle in front.

Landscapes

  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Switches With Compound Operations (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Beschleunigungsgrenzwertschalter mit einem kugelförmigen Trägheitskörper, der von einem Dauermagneten in einer Ruhestellung gehalten wird und dem eine elastische, leitfähige Membran und eine Leiterplatte gegenüber stehen, wobei sich im Anregungsfall der Trägheitskörper in Bewegung setzt, auf die Membran auftrifft und zwischen den Leiterbahnen einen Kontakt herstellt.
Stand der Technik
Aus dem europäischen Patent EP 0708467 ist ein derartiger Beschleunigungsgrenzwertschalter bekannt geworden. Dieser Schalter weist einen rotationssymmetrischen Innenraum auf, der unten als Hohlkegelstumpf und oben zylindrisch aufgebaut ist. Der kugelförmige Trägheitskörper wird von einem Dauermagneten gehalten. Bei Stößen in der Horizontalen gibt es keine Vorzugsrichtung. Der Ansprechwert hängt ausschließlich vom Betrag der Beschleunigung ab, nicht aber von der Richtung des Beschleunigungsvektors.
Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen eine Richtungsabhängigkeit gefordert wird. So könnte z.B. bei Fahrzeugen nach einem Stoß oder Auffahrunfall nachfolgende Rettungs- oder Sicherungsmaßnahmen selektiv davon abhängig gemacht werden, ob der Stoß von vorn oder hinten oder seitlich erfolgt ist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bekannte Grenzwertschalter so umzugestalten, dass die Auslösung richtungsabhängig erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der den Trägheitskörper aufnehmende Hohlraum infolge seiner Formgebung eine richtungsselektive Auslösecharakteristik erhält.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Hohlraum drei senkrechte und eine geneigte oder gewölbte Wand auf, so dass der Trägheitskörper nur in Richtung der geneigten Wand hochlaufen kann, um einen Alarmkontakt abzugeben.
Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Fig. 1 - 22 der Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1
zeigt einen Längsschnitt durch einen Beschleunigungsgrenzwertschalter, entlang der Linie A-A nach Fig. 2,
Fig. 2
die Draufsicht auf das Gehäuse,
Fig. 3
einen Längsschnitt entlang der Linie B-B,
Fig. 4
die perspektivische Ansicht des auseinandergezogenen Schalters von schräg oben,
Fig. 5
die entsprechende Ansicht von unten,
Fig. 6 - 10
stellt eine andere Ausführungsform in den gleichen Positionen dar wie Fig. 1 - 5,
Fig. 11
zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel,
Fig. 12
die Draufsicht,
Fig. 13
die perspektivische Ansicht von unten.
Fig. 14
stellt einen Längsschnitt durch einen Beschleunigungsgrenzwertschalter für zwei Auslösevorrichtungen dar,
Fig. 15
zeigt die Draufsicht,
Fig. 16
die perspektivische Ansicht von unten.
Fig. 17
verkörpert einen Längsschnitt durch einen Beschleunigungsgrenzwertschalter mit zwei Trägheitskörpern,
Fig. 18
die Ansicht von oben,
Fig. 19
die perspektivische Ansicht von unten.
Fig. 20
zeigt einen Längsschnitt durch einen Beschleunigungsgrenzwertschalter mit zwei Meßsystemen für verschiedene Richtungen,
Fig. 21
die Draufsicht,
Fig. 22
eine weitere Bauform für einen Beschleunigungsgrenzwertschalter Für zwei entgegensetzte Richtungen.
In Fig. 1 ist mit 1 ein vorzugsweise aus Kunststoff hergestelltes Gehäuse bezeichnet, das aus vier Seitenwänden besteht, die in eine quadratische Platte 1a übergehen.
Im mittleren Bereich ist an diese Platte ein Hohlkörper angeformt, der unten einen zylindrischen Abschnitt 1b aufweist, in den ein Dauermagnet 2 eingesetzt ist. An den zylindrischen Abschnitt 1b schließt sich eine kegelstumpfförmige Zone 1c an, die in einen vorwiegend rechteckigen Hohlraum 1d übergeht. In diesem Hohlraum ruht ein Trägheitskörper 3, der hier als ferromagnetische Kugel ausgebildet ist. Dieser Trägheitskörper wird von dem Dauermagneten 2 festgehalten. Auf der Platte 1a liegt eine elastische Membran 4. Darüber ist mit geringem Abstand eine Leiterplatte 5 angeordnet.
Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf die Anordnung ohne die Teile 4 und 5. Die quadratische Platte 1a weist eine Aussparung auf, die durch drei ebene, rechtwinklig aufeinander stoßende Wände und eine gewölbte Wand 1d1 begrenzt ist.
Der kugelförmige Trägheitskörper 3 ruht so in seiner aus Kegelstumpf und senkrechten Wänden gebildeten Lagerpfanne, dass er bei seitlichem Stoß nur in Richtung der Wand 1d1 ausweichen kann. Dabei läuft er an der Kegelfläche hoch, bis er durch die Membran 4 und die Leiterplatte 5 abgebremst wird. Der Trägheitskörper 3 presst eine leitfähige, verstärkte Mittelzone 4a der Membran 4 gegen die Leiterplatte 5 und löst so einen Schaltimpuls aus.
Fig. 3 zeigt den Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2. Der Vergleich von Fig. 1 und 3 zeigt, dass die Teile bis auf die abweichende Wand 1d1 symmetrisch aufgebaut sind.
Nicht dargestellt wurden konstruktive Hilfsmittel, mit denen die Lage der Membran 4 und der Leiterplatte 5 zum Gehäuse definiert und abgesichert wird. Vorzugsweise wird zwischen der Leiterplatte 5 und dem Gehäuse 1 ein O-Ring angeordnet, der die Funktionsteile vor Staub und Feuchtigkeit schützt.
Fig. 4 zeigt auseinandergezogen das Gehäuse 1 mit dem durch die Wände 1d und 1d1 begrenzten Hohlraum, den zylinderförmigen Dauermagneten 2, den kugelförmigen Trägheitskörper 3, die elastische Membran 4 und die Leiterplatte 5. Die Membran 4 kann entweder ganz oder nur im verstärkten Mittelbereich 4a aus einem leitfähigen Elastomer bestehen.
Aus Fig. 5 erkennt man, dass das Gehäuse 1 von unten her bis auf den zylindrischen Abschnitt 1b weitgehend hohl ist. Auf der Unterseite der Leiterplatte 5 sieht man zwei kammartig ineinandergreifende Leiterbahnen 5a, 5b. Beim Auslösen des Schalters fließt kurzzeitig über diese Leiterbahnen ein Steuerstromimpuls.
Am Ende des Beschleunigungsstoßes wird die Ausgangslage wieder hergestellt, weil der Trägheitskörper in seine Ruhelage zurückfällt, in der er erneut von dem Dauermagneten festgehalten wird.
Der Beschleunigungsgrenzwertschalter spricht an, wenn der Stoß in der X-Richtung erfolgt. Ein Stoß genau in -X- oder Y-Richtung wirkt sich nicht aus. Bei Stößen in Richtungen zwischen X- und Y-Achse trägt nur ein entsprechender Stoßanteil zur Auslösung bei. Ein Schaltimpuls wird auch dann gegeben, wenn die Beschleunigung in Richtung der Z-Achse erfolgt.
In Fig. 6 ist ein Längsschnitt eines Beschleunigungsgrenzwertschalters dargestellt, der sowohl bei Stößen in Richtung +X als auch -X anspricht. Das Gehäuse 1 weist eine quadratische Platte 1a auf, ferner einen zylindrischen Abschnitt 1b. An diesen Schließt sich ein Kegelstumpf 1c an. Der Trägheitskörper 3 ruht in einem Hohlraum 1d, der zwei parallele Wände und zwei gewölbte Wände 1d1 und 1d2 aufweist. Der Trägheitskörper 3 wird von dem Dauermagneten 2 festgehalten.
Bei einer Beschleunigung in Richtung +x oder -x löst sich der Trägheitskörper aus seiner Ruhelage und läuft entweder gegen die gewölbte Wand 1d2 oder 1d1. In beiden Fällen wird die Membran 4 auf die Leiterplatte 5 gepresst und ein Signal ausgelöst.
Fig. 7 zeigt, dass der kugelförmige Trägheitskörper 3 bei Stößen entweder nach links oder rechts eine Relativbewegung ausführen kann, die einen Kontaktschluss bewirkt. In dem Schnitt entlang der Linie BB nach Fig. 8 ist eine Übereinstimmung mit Fig. 3 festzustellen.
Aus Fig. 9 erkennt man die besondere Form des Hohlraumes 1d mit den gewölbten Wänden 1d1 und 1d2. Darüber ist der zylindrische Dauermagnet 2, der Trägheitskörper 3, die kreisrunde Membran 4 und die Leiterplatte 5 dargestellt.
Fig. 10 zeigt die genannten Teile aus einer anderen Perspektive. Man erkennt zusätzlich den zylindrischen Abschnitt 1b und die Leiterbahnen 5a, 5b.
In Fig. 11 - 13 ist eine Bauform ist eine Bauform dargestellt, bei der sich der kugelförmige Trägheitskörper in einem schrägstehenden zylindrischen Rohrabschnitt bewegen kann, also nur auf Stöße in einer Vorzugsrichtung reagiert.
Der Vertikalschnitt nach Fig. 11 zeigt ein Gehäuse 11, bei dem in einem senkrechten zylindrischen Rohrabschnitt 11a der Dauermagnet 2 fixiert ist.
Unter einem Winkel von etwa 45° ist ein Rohrabschnitt 11b mit größerem Durchmesser angesetzt, in dem der kugelförmige Trägheitskörper 3 ruht. Das obere Rohrende ist waagrecht abgeschnitten. Der Rand 11c ist also elliptisch. Über diesem Rand liegt eine Membran 12, von der eine Leiterplatte 13 einen geringen Abstand einhält. Der obengenannte Winkel kann je nach Anforderung auch stark von 45° abweichen.
Bei einer Beschleunigung in X-Richtung oberhalb eines Grenzwertes löst sich der Körper 3 von dem Magneten 2 und läuft durch den Rohrabschnitt 11b gegen die Membran 12. Der verstärkte Mittelbereich 12a stellt dann einen Kontakt zwischen den Anschlüssen der Leiterplatte 13 her.
Fig. 12 stellt die Draufsicht auf den Beschleunigungsgrenzwertschalter dar. Über dem schrägen Rohrabschnitt 11b ist die Leiterplatte 13 angeordnet.
Fig. 13 zeigt die perspektivische Ansicht von unten. Die Teile 11 - 13 werden durch ein nicht dargestelltes Außengehäuse zusammengehalten und gegen äußere Einflüsse geschützt.
Die Fig. 14 - 16 zeigen eine Variante mit einem Trägheitskörper und zwei Kontaktsensoren.
Im Längsschnitt nach Fig. 14 geht ein zylindrischer Abschnitt 14a nach Art eines Hosenrohres in zwei Rohre 14b und 14c über, deren Durchmesser der Größe des kugelförmigen Trägheitskörpers 15 angepasst ist. Der Körper 15 wird in der Mittellage durch einen zylindrischen Dauermagneten 16 festgehalten.
Die Rohre 14b und 14c sind oben waagrecht abgeschnitten, so dass zwei elliptische Randflächen 14b1 und 14c1 entstehen. Auf diesen Flächen liegen elastische Membranen 17, 18 auf, denen Leiterplatten 19 und 20 gegenüberstehen.
Fig. 15 zeigt diese Anordnung von oben. Zwischen den Leiterplatten 19 und 20 erkennt man kurze Abschnitte der Rohre 14b, 14c.
Fig. 16 stellt die perspektivische Ansicht von unten dar. Man erkennt die ineinander übergehenden Rohre 14a, 14b und 14c. Darüber liegen die Membranen 17, 18 und die Leiterplatten 19 und 20. Die Enden der Leiterbahnen tragen die Zeichen 19a und 19b sowie 20a und 20b.
Bei einem Stoß in Richtung +X ergibt sich bei Überschreitung des Grenzwertes ein Impulskontakt auf der Leiterplatte 19. Ein Stoß in Richtung -X regt das System 18, 20 an.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung entsprechend Fig. 17 - 19 zeigt einen Beschleunigungsgrenzwertschalter mit zwei Trägheitskörpern, einer Membran und einer Leiterplatte.
In dem Vertikalschnitt nach Fig. 17 geht ein zylindrisches Rohr 21a in ein nach rechts geneigtes größeres Rohr 21b über. Ein weiteres zylindrisches Rohr 22a ist an ein nach links geneigtes Rohr 22b angesetzt. In die Rohre 21a und 22a sind Dauermagnete 23 und 24 eingesetzt, die Trägheitskörper 25 und 26 festhalten. Die Rohre 21b und 22b vereinigen sich in der Symmetrieebene C-C. Nach oben hin ist der Hohlraum mit einer elastischen, leitenden Membran 27 abgeschlossen. Darüber befindet sich eine Leiterplatte 28. Membran und Leiterplatte sind an den übrigen Teilen exakt und abdichtend befestigt.
Fig. 18 als Draufsicht zeigt die rechteckige Leiterplatte 28, auf die die geneigten Rohre 21b und 22b zulaufen.
Fig. 19 stellt die perspektivische Ansicht von unten dar. Die Rohre 21a und 21b sowie 22a und 22b sind durch knieartige Übergangszonen miteinander verbunden. Über den Rohren liegt die leitende Membran 27 und die Leiterplatte 28.
Bei einer Beschleunigung in Richtung +X von ausreichender Stärke löst sich der Trägheitskörper 25 vom Magneten 23 und rollt unter Kontaktgabe gegen die Membran 27.
Bei einer Beschleunigung in Richtung -X löst der Trägheitskörper 26 einen Impulskontakt aus.
Bei Stößen in Y-Richtung erfolgt keine Anregung. Bei Stößen aus anderen Richtungen wirkt ein Teil der Beschleunigungskräfte in Anregerichtung +X oder -X.
In Fig. 20 ist ein Längsschnitt durch einen mit zwei Systemen ausgestatteten Beschleunigungsgrenzwertschalter dargestellt. Ein quaderförmiges Gehäuse 29 weist nebeneinander zwei Aussparungen 29a, 29b auf, in denen kugelförmige Trägheitskörper 30 und 31 ruhen. Diese aus ferromagnetischem Material bestehenden Körper werden von Dauermagneten 32 und 33 gehalten, die in zylindrische Ausstülpungen 29c und 29d des Gehäuses eingepresst sind. Über den Trägheitskörpern 30, 31 liegen leitfähige Membranen 34 und 35, denen in geringem Abstand eine Leiterplatte 36 mit zwei Kontaktsystemen gegenüber steht. Die Ausbildung der Leiterbahnen entspricht derjenigen nach Fig. 5.
Fig. 21 zeigt die Draufsicht auf das Gehäuse 29 nach Entfernung der Membranen 34 und 35 sowie der Leiterplatte 36. Die Trägheitskörper 30 und 31 liegen in asymmetrischen Aussparungen 29a und 29b. Jeweils drei Wandelemente sind eben, das vierte ist gekrümmt. Bei einem Horizontalstoß von ausreichender Stärke kann entweder der Trägheitskörper 30 oder der Körper 31 ansprechen: Er löst sich aus seiner Ruhelage, rollt die schräge Fläche 29e oder 29f hoch, prallt gegen die Membran und löst einen Impulskontakt aus.
Wenn sich der Beschleunigungsgrenzwertschalter z.B. als Bestandteil eines Fahrzeuges in Richtung des Pfeils 37 bewegt und plötzlich abgebremst wird, löst der Trägheitskörper 31 einen Kontakt aus.
Wird das Fahrzeug von hinten gerammt, gibt der Trägheitskörper 30 Kontakt.
Eine andere Ausführungsform mit zwei unabhängigen Meßsystemen ist in Fig. 22 dargestellt.
Sie zeigt ein Gehäuse 38 mit zwei Dauermagneten 39, 40 und zwei kugelförmigen Trägheitskörpern 41, 42. Sie sind in schrägstehenden Rohrabschnitten 38a, 38b gelagert. Die Rohre sind oben waagerecht abgeschnitten, so dass elliptische Öffnungen 38c, 38d entstehen. Auf diesen Öffnungen liegen leitfähige Membranen 43, 44. Darüber ist eine langgestreckte Leiterplatte 45 montiert, die mit zwei Kontaktsystemen entsprechend Fig. 5 ausgerüstet ist. Die Funktion ist die gleiche wie bei der Anordnung nach Fig. 20 und 21.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nur das Konstruktions- und Wirkprinzip darstellen.
Bei der Umsetzung in die Praxis werden die Gehäuse selbstverständlich so ausgebildet, dass sie Haltemittel und Abdichtelemente für die Membranen und Leiterplatten aufweisen. Als Abdichtelemente kommen insbesondere O-Ringe infrage. Die Innenräume mit den Magneten und den Trägheitskörpern werden also gegen das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit dauerhaft geschützt.
Gewerbliche Verwertbarkeit
Richtungsabhängige Beschleunigungsgrenzwertschalter sind hervorragend geeignet, in Kraftfahrzeugen mit Front- und Seitenairbags eingesetzt zu werden. Man erreicht auf diesem Wege, dass jeweils der oder die Airbags gezündet werden, deren Auslösung für den Schutz der Insassen erforderlich ist.
Beschleunigungsgrenzwertschalter mit zwei unabhängigen Meßsystemen haben den großen Vorteil, dass sie im Straßenverkehr bei Mehrfach-Auffahrunfällen dazu dienen können, die Schuldfrage zu klären. Wenn man in einer elektronischen Auswerteeinrichtung die Impulskontakte getrennt erfasst, lässt sich nach einem Unfall obiger Art klar feststellen, ob das Fahrzeug zuerst auf ein vorherfahrenden Fahrzeug aufgefahren ist und dann von hinten gerammt wurde, oder ob zuerst ein Dritter von hinten aufgefahren ist und dadurch das Fahrzeug gegen ein vorausfahrendes geschoben hat.
Bezugszeichenliste
1
Gehäuse
1a
quadratische Platte
1b
zylindrischer Abschnitt
1c
kegelstumpfförmige Zone
1d
rechteckiger Hohlraum
1d1, 1d2
gewölbte Wände
2
Dauermagnet
3
Trägheitskörper
4
elastische Membran
4a
verstärkter Mittelbereich
5
Leiterplatte
5a, 5b
Leiterbahnen
11
Gehäuse
11a
zylindrischer Abschnitt
11b
Rohrabschnitt
11c
elliptischer Rand
12
Membran
12a
Mittelbereich
13
Leiterplatte
14a
zylindrischer Abschnitt
14b, 14c
Rohrabschnitte
14b1, 14c1
elliptische Randflächen
15
Trägheitskörper
16
Dauermagnet
17, 18
Membran
19, 20
Leiterplatten
21a, 22a
zylindrische Rohre
21b. 22b
geneigte Rohre
23, 24
Magnete
25, 26
Trägheitskörper
27
Membran
28
Leiterplatte
29
Gehäuse
29a, 29b
Aussparungen
29c, 29d
zylindrische Ausstülpungen
30, 31
Trägheitskörper
32, 33
Dauermagnete
34, 35
leitfähige Membranen
36
Leiterplatte
37
Pfeil
38
Gehäuse
38a, 38b
Rohrabschnitte
38c, 38d
elliptische Öffnungen
39, 40
Dauermagnete
41, 42
Trägheitskörper
43, 44
Membranen
45
Leiterplatte

Claims (8)

  1. Beschleunigungsgrenzwertschalter mit einem kugelförmigen Trägheitskörper, der von einem Dauermagneten in einer Ruhestellung gehalten wird und dem eine elastische, leitfähige Membran und eine Leiterplatte gegenüberstehen, wobei sich im Anregungsfall der Trägheitskörper in Bewegung setzt, auf die Membran auftrifft und zwischen den Leiterbahnen einen Kontakt herstellt,
    dadurch gekennzeichnet, dass der den Trägheitskörper (3) aufnehmende Hohlraum (1d) infolge seiner Formgebung eine richtungsselektive Auslösecharakteristik bewirkt.
  2. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (1d) drei senkrechte Wände und eine geneigte oder gewölbte Wand (ldl) aufweist, an der der Trägheitskörper hochlaufen kann, so dass nur ein Stoß in dieser Vorzugsrichtung (X) voll zur Auslösung wirksam wird.
  3. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (1d) zwei senkrechte Wände und zwei geneigte oder gewölbte Wände (1d1, ld2) aufweist, so dass nur Stöße in den beiden Vorzugsrichtungen (+X und -X) voll zur Auslösung beitragen.
  4. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum über dem Trägheitskörper (3) ein geneigter Rohrabschnitt (11b) ist, der am oberen Ende durch eine Membran (12) und eine Leiterplatte (13) abgeschlossen ist, so dass nur Stöße in einer Richtung (X) zu 100 % zur Auslösung beitragen.
  5. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum über dem Trägheitskörper (15) aus zwei schrägstehenden Rohrabschnitten (14b) 14c) gebildet ist, die nach oben durch leitfähige Membranen (17, 18) und Leiterplatten (19, 20) abgeschlossen sind, so dass Stöße in zwei Richtungen (+X und -X) zur Auslösung führen und jeder Richtung ein eigener Kontakt zugeordnet ist.
  6. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zylindrische Rohrabschnitte (21a, 22a) mit Dauermagneten (23, 24) und Trägheitskörpern (25, 26) vorgesehen sind, wobei der Hohlraum über den Trägheitskörpern (25, 26) durch zwei geneigte, sich vereinigende Rohrabschnitte (21b, 22b) gebildet ist und oben mit einer Membran (27) und einer Leiterplatte (28) abgeschlossen ist, so dass Stöße in zwei Richtungen (+X und -X) zur Auslösung führen und jeder Richtung ein eigener Dauermagnet und Trägheitskörper zugeordnet ist.
  7. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei unabhängige Systeme in einem Gehäuse (29) untergebracht sind, dass also zwei Trägheitskörper (30, 31), zwei Dauermagnete (32, 33), zwei Membranen (34, 35) und eine Leiterplatte (36) vorgesehen sind, wobei die Auslöserichtungen um 180° versetzt sind.
  8. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gehäuse (38) zwei geneigte Rohrabschnitte (38a, 38b) um 180° versetzt angeordnet sind und
    dass zwei Magnete (39, 40), zwei Trägheitskörper (41, 42), zwei leitfähige Membranen (43, 44) und eine Leiterplatte (45) zu einem Doppelsystem vereinigt sind, das Stöße entgegengesetzter Richtung getrennt erfassen kann.
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