SE468689B - Saett och anordning foer att skydda ett sensorelement, saasom en accelerometer - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 2 För detta ändamål används accelerometrar, som place- ras pà olika ställen i fordonet. För enklare accelera- tionssystem placerar man accelerometern i fordonets mass- tyngdpunkt, medan man vid mera avancerade system vill pla- cera accelerometrar så perifert som möjligt i fordonet för att man skall få största möjliga utslag när karossen rör sig i vissa mönster. De maximala accelerationskrafter, som man talar om i detta sammanhang är av storleksordningen 2 g. Konstruktivt är det inte särskilt svårt att bygga en accelerometer med en maximal utsignal redan vid 2 g. Kra- ven fràn bilindustrin är emellertid väsentligt större.

Bilindustrin kräver att en accelerometer skall kunna från 1 m höjd falla ned på ett betonggolv utan att skadas. Man har uppmätt accelerationer på ca 5000 g vid en sådan stöt.

Det anses vara svårt att bygga en acccelerometer, som tål 5000 g godtycklig chock med bibehållande av sina egenska- per 1 2 g. Idag bygger man därför accelerometrar i flera skyddande skal, där det innersta skalet innehåller acce- lerometern och dess tätningar, medan det yttre skalet kan exempelvis vara hárdgummi eller annat eftergivligt mate- rial, som ger en viss retardationssträcka, om accelerome- tern skulle utsättas för extrema stötpåkänningar.

Problemet är extra stort, eftersom man genom okulär- besiktning eller enkel mätning inte kan fastställa om en accelerometer har skadats vid transport, montering etc.

Ett ytterligare problem vid existerande konstruktio- ner är placeringsställena för accelerometrarna pá fordo- net. Man kan givetvis placera accelerometrar i t ex baga- - geutrymmet, men det är betydligt svårare att finna en lämplig placering inom den främre delen av fordonet. Mo- torrumet anses vara ett av de svåraste utrymmena för elek- trisk utrustning. Detta beror på att man i motorrummet inte blott behöver ta hänsyn till temperaturer upp mot l20°C utan också behöver ta hänsyn till risken för skador från olika kemikalier, t ex avfettningsmedel, olja, vatten etc. Därutöver är miljön ytterst ogästvänlig även ur elek- trisk synvinkel, eftersom högspänningar på upp mot 20000 V kommer att blandas med signalspänningar. *f 10 15 20 25 30 35 468 689 3 Mot denna bakgrund har man tvingats förse de senso- rer, som placeras på olika ställen i fordonet, med en särskild skyddselektronik samt en extremt miljötålig kaps- ling för att sensorerna skall tåla såväl kemikalier och höga temperaturer som fuktvandring genom kontakter.

De accelerometrar, som tillverkas för bilindustrin, kapslas ofta på ett sådant sätt, att accelerometrarna ut- seendemässigt och formmässigt påminner om ett relä eller ett tändstift. Monteringspersonal kan därför lätt uppfatta accelerometrar som lika tåliga som tändstift respektive reläer.

Sammanfattningsvis kan man konstatera, att man idag mycket väl kan montera accelerometrar på de ställen i for- donet där man önskar, man kraven på accelerometrarnas mil- jötålighet i fråga om flerskiktskapsling, temperatur- och kemikalieresistens är extremt höga. Dessutom måste acce- lerometern vara ytterst slagtålig förutom att den måste utformas på ett sådant sätt, att den inte kan monteras på felaktigt sätt. En felaktig montering av accelerometern ger nämligen fullständigt felaktiga utsignaler. Samman- taget gör detta att särskilda krav måste ställas antingen på utförandet av accelerometern eller på montören. Båda problemen har visat sig svàra att lösa.

En generell trend inom bilindustrin är att man söker lösningar, där mängden kabel minskar. Kostnaden för kab- lage i bilar är idag en av de största enskilda kostnaderna för en bil. Det kan därför vara av särskilt intresse att finna monteringssystem som minimerar kablagemängden. Vid införande av nya hjälpsystem, t ex aktiv fjädring, ökar kablagemängden radikalt.

Bilindustrin svar på den sistnämnda frågan har varit att man samlar ihop funktionerna i exempelvis rattstångens komponenter eller dörrens komponenter, t ex lås, backspeg- lar, fönsterhissar, till en submodul, vilken innehåller en mikroprocessor. Mikroprocessorn tjänar i sin tur till att styra ut och ta hand om signalerna från olika perifera en- heter. Dessa signaler sänds sedan på ett gemensamt buss- 42- Cñ CD O\ 10 15 20 25 30 35 CO 4 system till en centraldator, där informationen kan vidare- bearbetas och från vilken information sändes vidare till olika ställdon.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att anvisa en väg, som minskar eller eliminerar alla ovannämnda prob- lem samt möjliggör en billigare tillverkning av gränssnitt mot övrig elektronik.

Många av de ovan beskrivna kraven och målen kan in- frias, om man för sensorn eller accelerationsgivaren ås- tadkommer en väder- och chockbeständig kapsling, som inte kan monteras felaktigt och som sitter i varje hörn på bi- len samt som helst också kan användas för andra funktio- ner. Trots att alla dessa särdrag och krav är välbekanta, har själva lösningen av problemen inte varit uppenbar för fackmannen. Om man enligt uppfinningen kombinerar kraven för accelerometern med kraven för andra funktioner i ford- donet har man möjlighet att lösa dessa problem på ett överraskande enkelt sätt.

Uppfinningen utgår sålunda från att man på moderna blinkers, bromsljus, bak- ljus placerade i ett hölje, vilket i sin tur är placerat vid ett av bilens fyra hörn. Detsamma gäller i vissa fall huvudstrålkastare. bilar har såväl parkeringsljus, Dessa indikatorer eller informations- givare är byggda på ett sådant sätt, att de varken kan förväxlas sinsemellan eller förväxlas monteringsmässigt.

Indikatorerna är byggda för att tåla en miljö i gränsytan mellan “utanför bilen" och "innanför bilen", vilket bety- der att dessa indikatorer är mycket fukttåliga men dess- utom tåliga för olika typer av kemiska och mekaniska på- känningar. Om man enligt uppfinningen också introducerar en accelerometer i samma kapsling, kan man för en mycket marginell kostnad montera accelerometern på ett skyddat sätt redan vid sammansättning av indikatorer eller infor- mationsgivare på fabriken. Den yttre kapslingen består i sådant fall av indikatorns yttre kapsling, medan de elekt- riska anslutningarna till stor del kan sammanfalla med öv- riga elektriska anslutningar för indikatorn. 10 15 20 25 30 35 468 689 5 Uppfinningen avser sålunda ett sätt att skydda en sensor, och detta sätt definieras i patentkravet 1.

Uppfinningen avser också en anordning för att skydda en sensor, och denna anordning definieras i patentkravet 2.

Vid uppfinningen kan man sålunda kombinera sensorns kablage med kablaget för andra detaljer i det yttre skydds- höljet. I system, där en signal-busskabel användes, kan en på sättet enligt uppfinningen kapslad sensor respektive den enligt uppfinningen anordnade sensorn utgöra en submodul, där information också hämtas från sensorelementet (accele- rometern). Det är givetvis också möjligt att utforma acce- lerometern på ett sådant sätt, att den på enkelt sätt kan monteras i indikatorns kapsling med hjälp av särskilda kon- takter. Utbytbarheten av accelerometern skulle härvid bli likartad den som idag gäller för de lampor som utnyttjas i indikatorn.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till den bifogade ritningen. Fig l visar en strålkastare med en inbyggd accelerometer. Fig 2 visar en indikatorenhet, som innehåller bromsljus, positionsljus och en accelerometer enligt uppfinningen.

Vid uppfinningen har en accelerometer 10 placerats i ett dammskyddande och mekaniskt skyddande hölje ll, vilket med hjälp av fästen 12 fästs i det inre utrymmet av en strålkastarkapsling 13. Denna kapsling är på sedvanligt sätt framställd av något eftergivligt material, t ex plast- material, och innehåller en reflektor 14 och en lampenhet 15. Det hela täcks slutligen av ett lampglas 16. Konstruk- tionen är sådan, att hög täthet föreligger. Accelerometern 10 och lampenheten 15 har ett kabelknippe 17, som är anslu- tet till fordonets I fig 2 visas elektriska system." en bakljusenhet 18, som omfattar ett I stommen finns reflektorer lampglas 19 och en stomme 20. 20 för olika typer av lampor. Dessutom har enligt uppfin- ningen en sensor 21 placerats i ett skyddshölje som är stöttåligt och tåligt för andra mekaniska skador. Liksom i fig 1 är de olika lamporna och även accelerometern via ett kabelknippe 22 anslutet till fordonens elsystem. 4ee e39 10 15 20 25 30 35 6 För att ytterligare förbättra stöt- och chocktålig- heten kan fästet 12 utformas eftergivligt eller också kan ytterligare skyddskal av t ex porplast eller porgummi ut- nyttjas i konstruktionen.

Genom att man enligt uppfinning monterar en relativt sett chock-känslig sensor (tål kanske max 200 g) i ett yttre eftergivligt skal, exempelvis tillverkat av plast, kommer man automatiskt att få en retardationssträcka genom elastisk deformation, om hela konstruktionen skulle tappas i golvet. Det är ytterst små deformationer i materialet som behövs för att g-krafterna skall minsta 10-50 ggr. Ge- nom uppfinningen kan g-kraftpåkänningen på själva sensor- elementet minska från 5000 g till kanske 100 g.

Eftersom man enligt uppfinningen kapslar accelerome- tern i en uppenbarligt ömtålig komponent, ökas sannolikhe- ten för försiktig behandling av konstruktionen (bilindust- rin kräver ju inte att glödlampor och glasdetaljer skall tåla ett oavsiktligt fall ner på golvetl).

Vid uppfinningen har accelerometern eller sensorele- mentet ett grundskydd mot smuts (eventuellt dammtätt skydd), en viss kemikalieresistens och en viss fundamental överlasttålighet genom sitt inre skyddsskal. Detta erhålls i regel från accelerometerfabrikanten. Genom att man en- ligt uppfinningen dessutom omger accelerometern eller sen- sorelementet med ett yttre skyddsskal, vilket samtidigt används för annat ändamål, nämligen som hölje för belys- ning eller informationsgivare (t ex blinker eller broms- ljus), kommer det yttre skalet att ge en deformationszon (elastisk eller plastisk deformation), mekaniskt skydd och kemiskt skydd (mot vätskor och gaser). Dessutom erhålls ett psykologiskt skydd - montörens beteende påverkas av att den produkt, i vilken sensorelementet är monterat, verkar vara ömtåligt.

Claims (2)

10 15 20 25 30 35 468 689 7 PATENTKRAV

1. Sätt att skydda ett sensorelement (10), såsom en accelerometer, som är avsett för avkänning av läge och/eller rörelse hos en fordonskarross, vid vilket sensorelementet inneslutes i minst två skyddsskal (11, 13), som ger skydd mot kontaminering respektive mekanisk àverkan och chocker, varvid nämnda skyddskal (ll, 13) utformas som ett inre skyddsskal (ll), vilket i sin tur omslutes av ett yttre skyddsskal (13), k ä n n e - att det yttre skyddsskalet (13) utformas som åtminstone en del av ett hölje för belys- t e c k n a t därav, ningsanordning (15) eller infcrmationsgivare (18).

2. Anordning för att skydda ett sensorelement (10), såsom en accelerometer, för avkänning av läge och/eller rörelse hos en fordonskarross, varvid sensorelementet (10) inneslutes i minst två skyddsskal (ll, 13), vilka utformas som ett inre skyddsskal (11), som skyddar sen- sorelementet mot kontaminering respektive ett yttre skyddsskal (13), som skyddar sensorelementet mot meka- nisk àverkan och chocker, k ä n n e t e c k n a d därav, att det yttre skyddskalet (13) är utformat som åtminstone en del av ett hölje för belysning eller informationsgivare.