IT9067746A1

IT9067746A1 - Sensore del cambiamento della velocita' con sollecitazione elastica

Info

Publication number: IT9067746A1
Application number: IT067746A
Authority: IT
Inventors: Allen K Breed; Harald S Husby; Ted Thuen
Original assignee: Breed Automotive Tech
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1990-10-02
Publication date: 1992-04-02
Also published as: GB9021738D0; SE9002471D0; FR2652908A1; DE4031332C2; SE513091C2; IT1241708B; GB2236619B; FR2652908B1; GB2236619A; SE9002471L; IT9067746A0; DE4031332A1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per Invenzione Industriale

La presente invenzione si riferisce ad un sensore della variazione della velocità o accelerometro impiegato in autoveicoli per rivelare improvvise variazioni nella velocità e per attivare in risposta un dispositivo di sicurezza a ritenuta per passeggeri, quale un cuscino d'aria. Più in particolare questo dispositivo comprende un elemento che si sposta ad una posizione prestabilita in risposta ad una improvvisa decelerazione in modo da chiudere una coppia di lame di contatto, detto dispositivo avendo pure una molla per sollecitare l'elemento.

Sono stati fatti studi i quali indicano che le lesioni in incidenti automobilistici, specialmente alle velocità elevate,possono essere sostanzialmente ridotte o eliminate mediante l'impiego di sistemi di sicurezza a ritenuta per passeggeri (il termine "passeggero" viene qui impiegato per comprendere anche l'autista di un veicolo). Questi sistemi comprendono un pallone gonfiabile, generalmente definito un cuscino d'aria, il quale normalmente viene alloggiato nel cruscotto o nel volante. Quando l'autoveicolo viene sottoposto ad una improvvisa decelerazione, il cuscino d'aria viene gonfiato e viene aperto automaticamente in una posizione che smorza i passeggeri, trattiene i loro movimenti ed impedisce il contatto tra loro e l’interno dell'automobile, quale il parabrezza, il volante, il cruscotto, ecc. Naturalmente, un elemento cruciale di tutti tali sistemi è il sensore della variazione della velocità o accelerometro che avvia il gonfiaggio e l'apertura dei cuscini d'aria. Il movimento dell'autoveicolo deve essere controllato con precisione e accuratamente in modo che i cuscini d'aria possano essere spiegati molto rapidamente, prima che i passeggeri subiscano qualsiasi sostanziale lesione.

Un sensore della variazione della velocità viene descritto nel brevetto statunitense n.

4.329.549 attribuito alla stessa società della presente invenzione. Questo sensore comprende un involucro tubolare che circonda un guscio metallico, una sfera metallica e un magnete che sollecita la sfera verso una prima estremità del guscio. Alla seconda estremità del guscio, vi è una coppia di lame di contatto elettrico. Il sensore è disposto nell'autoveicolo in un orientamento tale che, quando l'autoveicolo subisce una decelerazione che supera un livello prestabilito, la sfera si sposta dalla prima estremità verso la seconda estremità, formando un contatto con le due lame. Poiché le lame e la sfera sono formate da un materiale elettricamente conduttore, quando la sfera viene in contatto con le leone, tra le due lame si stabilisce un percorso elettrico. Questo percorso elettrico viene utilizzato per avviare un segnale per lo spiegamento dei cuscini d'aria.

Poiché i contatti devono avere una certa flessibilità intrinseca essi sono fatti normalmente da acciaio, rame od una loro lega, mentre la sfera égeneralmente rivestita con oro per assicurare un buon contatto elettrico tra la sfera e le lame di contatto. A causa della differenza nella attività elettrochimica tra questi materiali, si può verificare una corrosione dovuta ad elettrolisi, la quale può formare uno strato isolante sulla sfera e/oppure sulle lame di contatto, provocando così un funzionamento difettoso del sensore. Questo problema viene aggravato ulteriormente se la camera che contiene la sfera e i contatti è aperta all'atmosfera, a causa dei fumi e degli altri contaminanti dal motore dell 'automobile .

Un altro problema con il sensore della tecnica precedente descritto sopra è che la forza di sollecitazione sulla sfera viene generata da un magnete permanente. Poiché il magnete deve generare un campo magnetico relativamente intenso, esso è grande e occupa spazio.

In considerazione dei succitati inconvenienti della tecnica precedente, uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere un sistema di sicurezza a ritenuta in cui l‘elemento inerziale venga sollecitato verso una posizione prestabilita da un mezzo elastico, così da eliminare la necessità di una magnete permanente.

Un ulteriore scopo è quello di provvedere un sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri con un sensore nel quale un elemento inerziale non forma una parte del circuito elettrico impiegato per attivare un cuscino d'aria, eliminando così la necessità di un costoso rivestimento sull'elemento.

Un ulteriore scopo è quello di provvedere un sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri con un accelerometro piccolo ed economico. Altri scopi e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione seguente dell'invenzione.

Un sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri costruito secondo la presente invenzione, comprende un involucro con un elemento inerziale mobile in un percorso predeterminato, e mezzi elastici per sollecitare detto elemento in una direzione predeterminata. In una collisione, la decelerazione provoca lo spostamento dell'elemento inerziale lungo il percorso provocando una variazione della condizione in una coppia di contatti elettrici collegati ad un circuito di attivazione per attivare un dispositivo di sicurezza a ritenuta, quale un cuscino d'aria. Preferibilmente, il mezzo elastico è integrale con uno dei contatti, per cui viene eliminata la necessità di una molla separata.

La figura 1 illustra una vista in pianta di un sensore per un dispositivo di sicurezza a ritenuta costruito secondo l'invenzione;

la figura 2 illustra una vista in elevazione laterale del sensore della figura 1;

la figura 3 illustra una vista in sezione parziale in elevazione laterale del sensore della figura 3; con l'elemento inerziale in una posizione intermedia;

la figura 4 illustra il sensore della figura 3, con l'elemento inerziale in una posizione terminale ;

la figura 5 illustra una vista in sezione laterale parziale di una forma di realizzazione alternativa dell'invenzione, con la sfera in una prima posizione o posizione di riposo; e

la figura 6 illustra il sensore della figura 5, con la sfera nella sua posizione finale.

In quanto segue, i termini quali su, giù, sopra, sotto, verticale, orizzontale, ecc., vengono impiegati semplicemente per facilitare la descrizione dell'Invenzione. Passando ora alle figure, un accelerometro o sensore della varia ·.-zlone della velocità 10, costruito secondo la presente invenzione è generalmente disposto in una custodia montata sull'autoveicolo (non illustrato). Il sensore è collegabile mediante un cavo 12 con almeno due conduttori 14, 16 ad un dispositivo di controllo per lo spiegamento del cuscino d’aria, descritto in maggiore dettaglio in seguito.

Il sensore ha un involucro generalmente tubolare 18 formato da materiale non conduttore, quale materiale plastico stampabile, ed ha una parete laterale cilindrica 20. Entro l'involucro, sono provviste due lame di contatto 22, 24 aventi estensioni generalmente perpendicolari alla parete laterale 26. La lama 22 comprende una prima estensione 28 ed una seconda estensione 30 sfalsata dalla prima estensione mediante una sezione ricurva 32. Le lame 22 e 24 sono fissate ad una parete inferiore 36 dell'involucro mediante perni 38, 30, rispettivamente.

L’involucro 18 ha pure una parete superiore 40. Una pluralità di nervature 42 si estende verso il basso dalla parete 40. Alle loro estremità inferiori, le nervature comprendono porzioni arcuate 44. Tra le nervature 42 vi è un elemento inerziale in forma, per esempio, di una sfera 46 fatta di acciaio, o di un altro materiale relativamente denso. Le nervature sono disposte e costruite in modo da formare un percorso tubolare verticale (visto nelle figure 3 e 4) per la sfera 46.

Le lame 22, 24 sono fatte da un materiale conduttore flessibile, quale acciaio, rame o loro leghe. Come illustrato nella figura 2, la lama 28 è disposta in modo che nelle condizioni normali essa applichi una forza di sollecitazione verso l'alto sulla sfera 46 in modo da mantenerle in una posizione di riposo.

Il sensore è disposto in un orientamento tale per cui, quando il veicolo viene coinvolto in un urto che porta ad una decelerazione che supera un livello prestabilito, la sfera 46 supera la forza di sollecitazione della lama 22 ed inizia a spostarsi in basso lungo il percorso definito dalle nervature 42. Quando la sfera si sposta verso il basso, essa curva la lama 22 sino a che questa lama viene in contatto elettrico con la lama 24, come illustrato nella figura 3. Le lame fanno parte di un circuito elettrico, o di un altro mezzo per avviare lo spiegamento del cuscino. Per esempio, la lama 22 può essere collegata ad una batteria 40 tramite il conduttore 14, mentre la lama 24 è accoppiata ad un meccanismo di azionamento 42 tramite il conduttore 16. Quando le due lame 22, 24 si toccano, corrente scorre dalla batteria 40 al meccanismo 42 che spiega il cuscino d'aria 44 (vedere figura 3).

Dopo che le due lame sono venute in contatto elettrico, se la decelerazione del veicolo è sufficientemente grande, la sfera continua il suo movimento verso il basso piegando entrambe le lame 22, 24 fino a che viene arrestata dalle sezioni arcuate delle nervature 44, come illustrato nella figura 4. Le forze combinate delle lame 22, 24 rallentano la sfera lungo quest'ultimo movimento riducendo l'urto tra la sfera 46 e l 'involucro 18.

Quando la decelerazione si arresta, la sfera viene riportata alla sua posizione di riposo della figura 2 dalle lame.

Se il sensore è disposto in un ambiente relativamente pulito, come per esempio l'abitacolo del veicolo, non è necessario che l'interno dell'involucro 18 sia sigillato. Perciò, il sensore delle figure 1-4 può essere fabbricato facilmente ed economicamente mediante tecniche di stampaggio standard.

Una forma di realizzazione alternativa dell'invenzione viene illustrata nelle figure 5 e 6. Il sensore della variazione della velocità 110 illustrato in queste figure comprende due lame 122, 124, e una sfera 146 simile come costruzione e disposizione alle lame 22, 24 e alla sfera 46 rispettivamente, illustrate nelle figure 1-4. Tuttavia, in questa forma di realizzazione, la sfera 146 è disposta in una camera tubolare chiusa 148 con una stretta feritoia laterale 150. Le lame 122, 124 si estendono attraverso la feritoia 150 entro la camera 148. Il diametro della sezione della camera 148 è approssimativamente uguale o leggermente maggiore del diametro della sfera 146. Perciò, in questa forma di realizzazione, in aggiunta all'azione delle lame, il movimento della sfera viene pure influenzato dall'aria disposta nella camera 148, che funziona come uno smorzatore. Quando il sensore 110 è disposto in un'automobile, specialmente in una sua zona di urto, in presenza di una improvvisa decelerazione, la sfera 146 si sposta verso il basso dalla posizione di riposo illustrata nella figura 4, ad una posizione intermedia nella quale la lama 122 tocca la lama 124, e quindi ad una posizione finale illustrata nella figura 6. A parità di tutte le altre condizioni, il tempo dal momento in cui la sfera 146 incomincia a spostarsi sino al momento in cui le lame 122, 124 si toccano, è leggermente più lungo che per un sensore costruito secondo le figure 1-4, con il risultato di ottenere un sensore leggermente più preciso ed esente da errori.

Evidentemente, numerose modifiche possono essere apportate all'invenzione senza scostarsi dal loro ambito quale definito nelle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - In un sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri, per un autoveicolo, accelerometro comprendente : a. un involucro; b. un elemento inerziale; c. un percorso disposto in detto involucro per definire un percorso per detto elemento inerziale; e d. mezzi elastici per sollecitare detto elemento inerziale verso una posizione prestabilita su detto percorso, detto percorso essendo disposto e costruito per permettere a detto elemento inerziale di allontanarsi da detta posizione prestabilita in presenza di una decelerazione di detto autoveicolo.
2. - Accelerometro secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre mezzi indicatori disposti in detto involucro per indicare la posizione di detto elemento inerziale entro detto percorso.
3. - Accelerometro secondo la rivendicazione 2, in cui detto mezzo indicatore comprende una coppia di contatti elettrici aventi una posizione di contatto aperta ed una chiusa, dette posizioni di contatto essendo definite dalla posizione di detto elemento inerziale.
4. - Accelerometro secondo la rivendicazione 1, in cui detto percorso comprende un elemento chiuso contenente detto elemento inerziale.
5. - Accelerometro secondo la rivendicazione 4, in cui detta camera comprende inoltre un gas per smorzare il movimento di detto elemento inerziale .
6. - Accelerometro secondo la rivendicazione 1, in cui detto mezzo elastico è una lama, e un mezzo di contatto, detta prima lama essendo disposta e sistemata per sollecitare detta sfera verso detta posizione di riposo, ed essendo fatta ruotare dal movimento di detto elemento inerziale sotto l'effetto di detta decelerazione per venire in contatto con detto mezzo di contatto.
7. - Accelerometro per un sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri in un autoveicolo, comprendente : a. un involucro; b. un elemento inerziale disposto entro detto involucro; C. un percorso per definire un percorso di movimento per detto elemento inerziale; e d. mezzi elastici disposti entro detto involucro per sollecitare detto elemento inerziale verso una prima posizione su detto percorso, detto elemento inerziale allontanandosi da detta prima posizione quando detto autoveicolo subisce una accelerazione.
8. - Accelerometro secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre un mezzo indicatore per indicare la posizione di detto elemento inerziale entro detto involucro.
9. - Accelerometro secondo la rivendicazione 7, in cui detto mezzo elastico comprende una lama flessibile disposta in modo da sollecitare detto elemento verso una posizione di riposo ed un mezzo di contatto, detta lama venendo in contatto con detto mezzo di contatto quando detto elemento inerziale si sposta di una distanza prestabilita in allontanamento da detta prima posizione .
10. - Accelerometro secondo la rivendicazione 9, in cui detto mezzo di contatto comprende una seconda lama.
11. - Accelerometro secondo la rivendicazione 10, in cui dette prima e seconda lama cooperano per rallentare detto elemento inerziale dopo che è stato fatto un contatto tra dette prima e seconda lama.
12. - Accelerometro secondo la rivendicazione 7, in cui detto percorso comprende una camera tubolare contenente detto elemento inerziale e un gas per smorzare il movimento di detto elemento inerziale.
13. - Sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri per un autoveicolo comprendente: a. un cuscino d'aria sistemato e disposto per trattenere un passeggero quando l'autoveicolo subisce una decelerazione; b. un mezzo di gonfiaggio del cuscino d'aria per gonfiare detto cuscino d'aria; e c. un accelerometro per rilevare detta decelerazione allo scopo di attivare detto mezzo di gonfiaggio del cuscino d'aria, detto accelerometro comprendendo : i. un involucro; ii. un elemento inerziale disposto in detto involucro ; iii. un percorso per definire un percorso di movimento per detto elemento inerziale entro detto involucro; e iv. mezzi elastici disposti in detto involucro per sollecitare detto elemento inerziale verso una prima posizione in assenza di detta decelerazione .
14. - Sistema secondo la rivendicazione 13, in cui detto mezzo elastico comprende una prima lama disposta in detto involucro ed estendentesi in detto percorso.
15. - Sistema secondo la rivendicazione 14, comprendente inoltre un mezzo di contatto disposto entro detto involucro per venire in contatto con la prima lama quando detto elemento inerziale si sposta da detta prima ad una seconda posizione lungo detto percorso.
16. Sistema secondo la rivendicazione 15 in cui detto mezzo di contatto comprende una seconda lama. 17. - Sistema secondo la rivendicazione 13, in cui detto percorso è costituito da una pluralità di nervature estendentisi entro detto involucro. 18. - Sistema secondo la rivendicazione 13, in cui detto percorso comprende una camera chiusa per contenere detto elemento inerziale ed un gas per smorzare il movimento di detto elemento inerziale. 19. - Sistema secondo la rivendicazione 18, in cui detta camera ha una feritoia laterale, ed in cui detto mezzo elastico si estende entro detta camera attraverso detta feritoia.