IT9067748A1 - Sensore del cambiamento della velocita' con arresto del contatto - Google Patents

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 delle variazioni della velocità o accelerometro impiegato in autoveicoli per rilevare improvvise variazioni nella velocità e per attivare in risposta un dispositivo di sicurezza a ritenuta per passeggeri, quale un cuscino di aria. Più in particolare, il presente dispositivo comprende un elemento che si sposta ad una posizione prestabilita In risposta ad una decelerazione improvvisa in modo da toccare una coppia di lame di contatto, detto dispositivo avendo pure un dispositivo di ritegno del contatto per posizionare le lame di contatto in un modo prestabilito.

Sono stati fatti studi che indicano che le lesioni in incidenti automobilistici, specialmente a velocità elevate, possono essere sostanzialmente ridotti od eliminati mediante l'impiego di sistemi di sicurezza a ritenuta per passeggeri (il termine "passeggeri" viene impiegato per comprendere anche l'autista di un'automobile). 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 ammortizza i passeggeri, limita il loro movimento ed impedisce il contratto tra loro e l'interno dell’automobile, ad esempio il parabrezza, il volante, il cruscotto, ecc. Naturalmente, un elemento cruciale di tutti tali sistemi è il sensore della variazione della velocità o accelerometro il quale inizia il gonfiaggio e l'apertura dei cuscini d'aria. Il movimento dell'autoveicolo deve essere controllato con cura e precisione in modo che i cuscini d'aria possano essere aperti molto rapidamente, prima che i passeggeri subiscano una lesione rilevante.

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

4.329.549 assegnato 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 livelloprestabilito, la sfera si sposta dalla prima verso la seconda estremità, stabilendo un contatto con le due lame. Poiché le lame e la sfera sono fatte da un materiale elettricamente conduttore, quando la sfera viene in contatto con le lame, si stabilisce un percorso elettrico tra le due lame. Questo percorso elettrico viene impiegato per iniziare un segnale per l'apertura dei cuscini d 'aria.

La precisione del sensore descritto nel brevetto statunitense n. 4.329.549 dipende in gran parte dall'esatto allineamento delle due lame di contatto elettrico in modo da assicurare che esse vengano in contatto simultaneamente con la sfera. Quando le due lame non sono allineate in modo uniforme, esse sono disposte a distanze differenti rispetto ad una estremità del guscio. Perciò, durante la decelerazione dell'autoveicolo, quando la sfera si sposta verso la seconda estremità del guscio, essa tocca prima una delle lame. Questo contatto rallenta la sfera in modo che viene sprecato un tempo prezioso prima che la sfera tocchi la seconda lama di contatto in modo da stabilire il percorso elettrico. Tuttavia, è essenziale che il tempo tra il momento in cui l'autoveicolo incomincia a decelerare e l'apertura del cuscino d 'aria venga mantenuto ad un minimo assoluto e ad un valore costante. Se questo ritardo è troppo lungo, il cuscino d' aria non può assolvere alla sua funzione di proteggere i passeggeri.

Le lame di contatto sono tipicamente fatte da un materiale relativamente sottile, quale rame o una lega analoga, che è flessibile e facile da piegare. A causa di queste caratteristiche, può risultare molto difficile talvolta e alquanto lungo, fabbricare e assiemare queste lame in modo che esse siano allineate uniformemente cosicché la sfera venga in contatto con ogni lama nello stesso momento. Per mantenere un tempo di reazione sincronizzato e prevedibile del sensore, è anche essenziale che sia costante la distanza tra la posizione di riposo della sfera e il punto di contatto. L'arresto del contatto ottiene questo scopo. Inoltre, anche se esse sono allineate in modo perfetto inizialmente, queste lame vengono frequentemente piegate fuori di allineamento durante il montaggio e l'installazione del sensore.

In considerazione dei suddetti inconvenienti della tecnica precedente, uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere un sistema di sicurezza a ritenuta nel quale il tempo di reazione, cioè il tempo tra la decelerazione del veicolo e l'apertura del cuscino d'aria, sia prevedibile in ogni momento.

Un ulteriore scopo è quello di provvedere un sistema dì sicurezza a ritenuta con un sensore della velocità nel quale un elemento in movimento tocchi due lame di contatto elettrico sostanzialmente in modo simultaneo.

Un ulteriore scopo è quello di provvedere un sensore che sia facile ed economico da fabbricare, e in cui gli elementi critici, quali i contatti elettrici, rimangano in allineamento durante il montaggio.

Altri scopi e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione seguente. Un accelerometro costruito secondo l'Invenzione comprende un involucro con lame di contatto e un elemento di contatto che provvede un percorso elettrico tra le lame quando viene rilevata una decelerazione superiore ad un livello di soglia. E' pure provvisto un elemento di arresto nell'involucro per assicurare che l'elemento di contatto venga in contatto con le lame simultaneamente. Successivamente, viene inviato un segnale elettrico ad un gruppo di controllo il quale apre il cuscino d *aria entro l'autoveicolo. Cosi il tempo di reazione dell'accelerometro viene vantaggiosamente ridotto in modo da assicurare che il cuscino d;aria venga aperto sufficientemente presto per evitare lesioni ai passeggeri. ;La figura 1 illustra una vista in elevazione laterale di un accelerometro costruito secondo l'invenzione disposto in una custodia; ;la figura 2 illustra una vista in sezione laterale dell'accelerometro della figura 1; ;la figura 3 illustra una vista in sezione dell 'accelerometro della figura 2, presa secondo il piano di traccia 3-3; ;la figura 4 ilustra una vista esplosa dell'accelerometro della figura 2; ;la figura 5 illustra una vista in sezione laterale dell *accelerometro della figura 2 con la sfera in contatto con i contatti elettrici;

la figura 6 illustra una vista in sezione laterale dell 'accelerometro della figura 2 con la sfera nella sua posizione più a sinistra; e

la figura 7 illustra una vista in sezione dell 'accelerometro della figura 2 con la sfera che ritorna alla posizione di riposo.

Passando ora alle figure, un accelerometro o sensore delle variazioni della velocità 10 costruito secondo la presente invenzione, è generalmente disposto in una custodia 12 montata sull'autoveicolo (non illustrato). Il sensore è collegato mediante un cavo 14 con almeno due conduttori 16, 18 ad un dispositivo di controllo per l'apertura del cuscino -d’aria.

Il sensore 10 ha un corpo tubolare 20 che termina ad una estremità con una parete terminale 22 avente un'estensione cava esterna 24. Alla parete opposta 22, il corpo 20 ha una corona ingrossata 26 che forma una sede per una guarnizione di gomma 28. Il corpo 20 è fatto preferibilmente da un materiale plastico. Il corpo 20 ha una parete cilindrica interna 30. A questa parete 30 è fissato un manicotto metallico 32. La parete terminale 22 presenta una depressione sferica 34 per contenere una sfera metallica 36. Il diametro della sfera 36 è leggermente minore del diametro del manicotto 32.

La corona 26 sostiene un cappuccio plastico 38 avente due perni metallici 40, 42 che sopportano ognund una corrispondente lama di contatto 44, 46, rispettivamente. Il cappuccio 38 ha pure un disco plastico di arresto 48 fissato alle pareti laterali del cappuccio^per esempio mediante un accoppiamento a interferenza, un adesivo, una saldatura a ultrasuoni od altro mezzo ben noto. Un disco ha un foro interno 50 dimensionato per venire in contatto e trattenere le lame 44 e 46 in una posizione predeterminata. Come si può vedere più chiaramente nella vista esplosa della figura 4, prima che il disco di arresto venga installato, le lame 44, 46 vengono formate in una posizione aperta alquanto rilassata. Dopo che il disco di arresto 48 è installato, esso viene in contatto e sollecita le lame verso l’interno ad una posizione indicata dalle linee tratteggiate verso l'asse longitudinale del sensore. La forza di sollecitazione è provvista dalla flessibilità delle lame. Come si vede nella figura 4, mentre sono nella posizione aperta indicata dalle linee piene, le lame 44, 46 sono disposte ad una distanza relativamente arbitraria dal corpo principale del cappuccio, e perciò sono alquanto difficili da posizionare uniformemente, il disco di arresto posiziona le lame con precisione ad una distanza prestabilita dal cappuccio. Inoltre, il disco di arresto mantiene le lame nella loro posizione prestabilita e le protegge dalla deformazione durante l’assiemaggio del sensore. Come illustrato nella figura 3, le lame di contatto 44 e 46 sono collegate in serie in un circuito elettrico comprendente una batteria 52 ed un meccanismo di azionamento 54. Il dispositivo di azionamento 54 controlla ed apre uno o più cuscini -.d'aria 56.

Un magnete permanente toroidale 58 è disposto sull'estensione 24, come illustrato. Il magnete genera un campo magnetico che sollecita la sfera 36 verso la parete terminale 22 nella posizione illustrata nella figura 2. L'involucro 12 è orientato all'interno dell'autoveicolo in modo che il cappuccio 38 sia verso il fronte dell'autoveicolo, mentre la parete terminale 22 è disposta verso il retro del veicolo. Nella figura 2, la direzione normale di movimento del veicolo viene indicata dalla freccia a. Quando il veicolo urta contro un oggetto, esso viene decelerato nella direzione b. Se la forza di decelerazione è maggiore della forza di sollecitazione prestabilita del magnete 58, la sfera 36 supera la forza applicata dal magnete 56 e si sposta nella direzione a verso il cappuccio 38. Poiché il disco di arresto 48 mantiene in modo uniforme la lama di contatto, la sfera quando si sposta, viene in contatto simultaneamente con le lame 44 ; 46 (figura 5). La sfera prosegue quindi il suo movimento nella direzione sino a che viene portata ad un arresto dalle lame e dal disco di arresto 48 (figura 6). Completata la decelerazione, la sfera 36 ritorna verso la sua posizione di riposo, come illustrato nella figura 7.

Frattanto, il contatto tra la sfera 36 e le lame 44, 46 permette alla corrente di scorrere dalla batterla 52 al dispositivo di azionamento 54, il quale in risposta apre il cuscino d'aria 56. Come detto precedentemente, senza la caratteristica di arresto 48, le lame potrebbero essere disposto in modo non uniforme, in modo che,quando la sfera 36 si sposta nella direzione a, essa viene in contatto soltanto con una delle lame. Il movimento della sfera viene rallentato dalla prima lama cosicché la sfera non viene in contatto con la seconda lama sino a parecchi millisecondi più tardi, per cui si ritarda l'azionamento del cuscino .d’aria.

Come illustrato nella figura 7, il disco di arresto 48 può essere eliminato, se il corpo tubolare 20 è provvisto di uno spallamento interno 68. Lo spallamento è costruito e posizionato in modo da sollecitare le lame 44, 46 come illustrato .

Evidentemente numerose modifiche possono essere apportate all'invenzione senza scostarsi dal suo ambito quale descritto nelle rivendicazioni allegate.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Accelerometro per rilevare le variazioni della velocità comprendente: un Involucro con una prima estremità e una seconda estremità opposta a detta prima estremità; una coppia di mezzi di contatto disposti a detta prima estremità; mezzi di arresto disposti in detto involucro per mantenere detti mezzi di contatto in una posizione predeterminata; un elemento sensore disposto in modo mobile in detto involucro; mezzi di sollecitazione per generare una forza di sollecitazione su detto elemento sensore allo scopo dì sollecitare detto elemento sensore verso una prima posizione terminale, detto elemeto sensore essendo costruito e disposto in modo da spostarsi verso una seconda posizione discosta da detta prima posizione in risposta ad una forza di decelerazione che supera detta forza di sollecitazione, allo scopo di venire in contatto con detti mezzi di contatto in detta posizione predeterminata.
2. 2. Accelerometro secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di contatto e detto elemento sensore comprendono un materiale elettricamente conduttore per stabilire un percorso elettrico quando detto mezzo sensore viene in contatto con detti mezzi di contatto.
3. 3. - Accelerometro secondo la rivendicazione 1, in cui detto mezzo di arresto mantiene detti mezzi di contatto in detta posizione predeterminata per mettere in contatto simultaneamente detta coppia di mezzi di contatto con detto mezzo sensore .
4. 4. Accelerometro secondo la rivendicazione 1, in cui detto mezzo di sollecitazione comprende un magnete permanente. 5. - Sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri, per autoveicoli comprendente: un cuscino d’aria disposto nell'autoveicolo; un gruppo di controllo per aprire selettivamente detto cuscino .d’aria in detto autoveicolo allo scopo di proteggere un passeggero durante un urto; e un accelerometro per rilevare una variazione della velocità di detto autoveicolo accoppiato a detto gruppo di controllo e comprendente: un involucro disposto in detto autoveicolo; una coppia di lame di contatto disposte in detto involucro; mezzi di chiusura del contatto disposti in detto involucro per effettuare un contatto elettrico con dette lame di contatto quando detto autoveicolo decelera ad un livello superiore ad un livello di soglia; e un mezzo di arresto del contatto disposto in detto involucro per disporre dette lame di contatto in una posizione predeterminata in cui detto mezzo di chiusura del contatto viene in contatto con dette lame di contatto in modo sostanzialmente simultaneo. 6. - Sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri secondo la rivendicazione 5, in cui detto mezzo di chiusura del contatto comprende un elemento di contatto disposto in modo mobile in detto involucro e un mezzo di sollecitazione per sollecitare detto elemento di contatto. 7. - Sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri secondo la rivendicazione 6, in cui detto mezzo di sollecitazione sollecita detto elemento di contatto verso una prima posizione discosta da dette lame di contatto. 8. - Sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri secondo la rivendicazione 7, in cui detto involucro è disposto in una posizione dell'involucro in cui detto elemento di contatto viene sollecitato verso dette lame di contatto quando detto autoveicolo è decelerato. 9. - Sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri secondo la rivendicazione 7, in cui detto mezzo di sollecitazione comprende un magnete permanente per applicare una forza magnetica su detto elemento di contatto. 10. - Sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri secondo la rivendicazione 9, in cui detto mezzo di sollecitazione comprende inoltre un manicotto conduttore disposto entro detto involucro per applicare detta forza magnetica a detto elemento di contatto. 11. - Sistema di sicurezza a ritenuta per passeggeri secondo la rivendicazione 9, in cui detto elemento di contatto comprende una sfera fatta da materiale elettricamente conduttore.