SE500338C2

SE500338C2 - Accelerometer sensor for sensing speed changes

Info

Publication number: SE500338C2
Application number: SE9001950A
Authority: SE
Inventors: Harald S Husby; Allen K Breed; Ted Thuen
Original assignee: Breed Automotive Tech
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1994-06-06
Also published as: GB2236622A; SE9001950L; IT1241709B; DE4031330A1; SE9001950D0; CA2026919A1; CA2026919C; GB9021741D0; GB2236622B; IT9067747A1; IT9067747A0; FR2652907A1; FR2652907B1; JPH03125976A

Abstract

An accelerometer sensor 10 for sensing velocity changes, particularly suited for passenger restraint systems in a motor vehicle for the deployment of an air bag, includes a housing 20 with a magnet 54 for biasing an inertia sensing element 36 towards a preselected position. A restricting element 56 is mounted around the magnet 54 for restricting and concentrating the magnetic field generated by the magnet 54 to the vicinity of the housing 20 whereby the material of an enclosure in which the sensor is disposed is unimportant. Two similar sensors may be housed in a single enclosure for additional sensitivity. The restrictive elements 56 of the sensors eliminate interference between the sensor magnetic fields. <IMAGE>

Description

(N -J CD 10 15 20 25 30 35 p! (JJ OD 2 och en magnet som förbelastar kulan mot en första ände av skalet. Vid den andra änden av skalet finns ett par elekt- riska kontakttungor. Sensorn är placerad i fordonet med sådan orientering att när fordonet retarderar bortom en förinställd nivå rör sig kulan från den första änden till den andra änden och får kontakt med de två tungorna. (N -J CD 10 15 20 25 30 35 p! (JJ OD 2 and a magnet which preloads the ball towards a first end of the shell. At the other end of the shell there are a pair of electrical contact tongues. The sensor is placed in the vehicle with such an orientation that when the vehicle decelerates beyond a preset level, the ball moves from the first end to the second end and makes contact with the two tongues.

Eftersom tungorna och kulan består av elektriskt ledande material upprättas vid kulans kontakt med tungorna en elektrisk bana mellan de två tungorna. Denna elektriska bana används till initiering av luftkuddarnas utveckling.Since the tongues and the ball consist of electrically conductive material, an electrical path is established between the two tongues when the ball is in contact with the tongues. This electric path is used to initiate the development of the airbags.

Ett problem med denna typ av anordning involverar fältet som alstras av magneten. Om sensorn anordnas i ett metall- hölje kommer höljets sidoväggar vanligen att koncentrera och forma fältet så att det innesluts i ett område tätt intill metallhylsan. Emellertid om höljet är sådant att det icke har någon effekt på ett magnetfält, såsom ett hölje med låg magnetisk permittivitet, såsom icke metal- liskt hölje, från huset. Därför är intensiteten av magnetfältet vid kommer fältet vanligen att divergera bort hylsan svagare när huset som sensorn är anordnat i är ett icke metalliskt hölje, jämfört med ett metalliskt hölje.A problem with this type of device involves the field generated by the magnet. If the sensor is arranged in a metal housing, the side walls of the housing will usually concentrate and shape the field so that it is enclosed in an area close to the metal sleeve. However, if the housing is such that it has no effect on a magnetic field, such as a housing with low magnetic permittivity, such as non-metallic housing, from the housing. Therefore, the intensity of the magnetic field at the field will usually diverge away from the sleeve more weakly when the housing in which the sensor is arranged is a non-metallic housing, compared to a metallic housing.

Ett svagare magnetfält försämrar sensorns funktion. Vidare har det visat sig att mycket känsliga och diskriminativa accelerationssensorsystem kan skapas genom montering av två sensorer i ett gemensamt hus. Emellertid, om dessa sensorer är alltför nära varandra, stör fälten från de två magneterna varandra och producerar oönskade gensvar. ÄNDAMÅL MED OCH SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN I betraktande av ovannämnda nackdelar med den kända tekniken är det ett ändamål med uppfinningen att åstad- komma en accelerometer som fungerar pålitligt oberoende av typ av hus som används för montering av sensorn eller an- nan metall som kan föreligga i närheten av sensorn. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett begränsningssystem med en hastighetssensor med flera magnetiska element, där störningen mellan elementens fält är eliminerad. 10 15 20 25 30 35 3 Andra ändamål och fördelar med uppfinningen framgår i följande beskrivning. En accelerometer konstruerad enligt uppfinningen innefattar ett hus med kontakttungor och kon- taktelement, som skapar en elektrisk bana mellan tungorna, Kontakt mellan tungorna upprättas medelst ett kontaktorgan. Nor- när en retardation över en tröskelnivå avkännes. malt är kontaktorganet förbelastat mot det första läget på avstånd från kontakttungorna medelst ett magnetfält som skapas av en magnet, anordnad utanför huset. När retarda- tion inträffar pressas kontaktelementet mot ett andra läge och sluter en elektrisk bana med kontakttungorna. Därefter sänds en elektrisk signal till en aktiveringsenhet som vecklar ut luftkudden i motorfordonet. En magnetfälthålla- re som är anordnad runt magneten formar och fängslar fäl- tet till att ligga i närheten av huset, så att magnetfäl- tet som förbelastar kontaktelementet hàlles på en konstant nivå oberoende av höljet för huset och koncentrerar fältet så att magnetfältkraften kan returnera kontaktorganet till dess första läge sedan retardationspåverkan har upphört.A weaker magnetic field impairs the function of the sensor. Furthermore, it has been shown that very sensitive and discriminatory acceleration sensor systems can be created by mounting two sensors in a common house. However, if these sensors are too close to each other, the fields from the two magnets interfere with each other and produce unwanted responses. OBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned disadvantages of the prior art, it is an object of the invention to provide an accelerometer which operates reliably regardless of the type of housing used for mounting the sensor or other metal which may be present in the invention. near the sensor. Yet another object of the invention is to provide a limiting system with a speed sensor with several magnetic elements, where the interference between the fields of the elements is eliminated. Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description. An accelerometer constructed according to the invention comprises a housing with contact tongues and contact elements, which create an electrical path between the tongues. Contact between the tongues is established by means of a contact member. When a deceleration above a threshold level is detected. malt, the contact means is preloaded towards the first position at a distance from the contact tongues by means of a magnetic field created by a magnet, arranged outside the housing. When deceleration occurs, the contact element is pressed towards a second position and closes an electrical path with the contact tongues. An electrical signal is then sent to an activation unit which unfolds the airbag in the motor vehicle. A magnetic field holder arranged around the magnet shapes and captures the field to be in the vicinity of the housing, so that the magnetic field which preloads the contact element is kept at a constant level independent of the housing housing and concentrates the field so that the magnetic field force can return the contact means. to its first position after the deceleration effect has ceased.

Vidare eliminerar hàllaren störningen mellan magnetfälten från intilliggande, i ett gemensamt hölje anbragta sen- sorer.Furthermore, the holder eliminates the interference between the magnetic fields from adjacent sensors arranged in a common housing.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig 1 visar i sidovy en accelerometer med en enda sensor konstruerad i enlighet med uppfinningen och anord- nad i ett hölje.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows in side view an accelerometer with a single sensor constructed in accordance with the invention and arranged in a housing.

Fig 2 visar en tvärsektion från sidan av accelero- metern i fig 1.Fig. 2 shows a cross section from the side of the accelerometer in Fig. 1.

Fig 3 visar en tvärsektion av accelerometern i fig 2 längs linjen 3-3.Fig. 3 shows a cross section of the accelerometer in Fig. 2 along the line 3-3.

Fig 4 visar i sidovy accelerometern i fig 2.Fig. 4 shows in side view the accelerometer in Fig. 2.

Fig 4 visar en sidovy av en accelerometer som liknar fig 1 men har två sensorer.Fig. 4 shows a side view of an accelerometer similar to Fig. 1 but having two sensors.

Fig 6 visar en annan utföringsform av uppfinningen.Fig. 6 shows another embodiment of the invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Det hänvisas nu till figurerna, där en accelerometer eller sensor för hastighetsändring 10 konstruerad enligt 01 CJ CJ 10 15 20 25 30 35 04 co 4 uppfinningen är anbragt i ett hus 12, som är monterat på motorfordonet (ej visat). Sensorn är förbunden medelst en kabel 14, 18, en manöveranordning för utveckling av luftkudden. innefattande åtminstone två ledare 16, med Sensorn 10 har en rörformig kropp 20, som vid sin ena ände slutar med en ändvägg 22 med en yttre håltagen för- längning 24. Vid den motsatta änden har kroppen 20 en för- storad kupol 26 som bildar säte för en gummipackning 28.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Reference is now made to the figures, in which an accelerometer or speed change sensor 10 constructed in accordance with the invention is mounted in a housing 12 mounted on the motor vehicle (not shown). The sensor is connected by means of a cable 14, 18, an operating device for developing the air cushion. comprising at least two conductors 16, with the Sensor 10 having a tubular body 20 which terminates at one end with an end wall 22 with an outer hollow extension 24. At the opposite end the body 20 has an enlarged dome 26 forming a seat for a rubber gasket 28.

Kroppen 20 består företrädesvis av plast. Den har en inre cylindrisk vägg 30, på vilken är fäst en metallhylsa 32. Ändväggen 22 är utformad med en sfärisk fördjupning 34 för lagrande av en metallkula 36, vars diameter är något mind- re än hylsans 32 diameter.The body 20 preferably consists of plastic. It has an inner cylindrical wall 30, to which a metal sleeve 32 is attached. The end wall 22 is formed with a spherical recess 34 for storing a metal ball 36, the diameter of which is slightly smaller than the diameter of the sleeve 32.

Kupolen 26 håller en plastkapsel 38, metallstift 40, 42, takttunga 44, 46. Såsom framgår i fig 3 är kontakttungorna som har två vilka uppbär var sin motsvarande kon- 4O och 46 seriekopplade i en elektrisk krets som innefat- tar ett batteri 48 och en aktiveringsmekanism 50, som aktiverar och vecklar ut en eller flera luftkuddar 52.The dome 26 holds a plastic capsule 38, metal pins 40, 42, beat tongue 44, 46. As shown in Fig. 3, the contact tongues having two which each support the corresponding cone 40 and 46 are connected in series in an electrical circuit comprising a battery 48 and an actuating mechanism 50, which activates and unfolds one or more airbags 52.

En toroidformig permanentmagnet 54 är anbragt på förlängningen 24, såsom visas. Magneten alstrar ett mag- netfält som förbelastar kulan 36 mot ändväggen 22, till läget som visas i fig 2. Magnetfältets form bestäms av en begränsare 56, som är ett U-formigt element av magnetiskt permeabelt material. Begränsaren 56 har två väsentligen parallella armar 58, 60, som sträcker sig från magneten till en ansats som föreligger på kupolen 26. Begränsaren har också en bas 62, som förbinder de två armarna 58, 60 med varandra. Begränsarens bas uppvisar ett hål 64 för Pà detta sätt kan begränsaren 56 placeras intill permanentmagneten 54 så att mottagande av förlängningens 24 ände. den begränsar magnetens fält i axialriktningen. De två armarna 58, 60 begränsar magnetfältet till i närheten av huset och ökar dess styrka inuti huset, vid hylsan 32.A toroidal permanent magnet 54 is mounted on the extension 24, as shown. The magnet generates a magnetic field which biases the ball 36 against the end wall 22, to the position shown in Fig. 2. The shape of the magnetic field is determined by a limiter 56, which is a U-shaped element of magnetically permeable material. The limiter 56 has two substantially parallel arms 58, 60 extending from the magnet to a shoulder located on the dome 26. The limiter also has a base 62 which connects the two arms 58, 60 to each other. The base of the limiter has a hole 64 for In this way, the limiter 56 can be placed next to the permanent magnet 54 so as to receive the end of the extension 24. it limits the field of the magnet in the axial direction. The two arms 58, 60 limit the magnetic field to the vicinity of the housing and increase its strength inside the housing, at the sleeve 32.

Såsom framgår i fig 4 är basen 62 försedd med utskärningar 66, vilka underlättar montering av sensorn inuti höljet 12. 10 15 20 25 30 35 UN C) CJ LN LN OO 5 Huset 12 är så orienterat i motorfordonet att kapseln 38 är vänd mot fordonets front medan ändväggen 22 är vänd mot fordonets bakre del. I fig 2 är fordonets normala rörelseriktning indikerad med pilen a. När fordonet träf- far ett föremål retarderar det i riktningen b. Om retarda- tionskraften är större än den förbestämda, förbelastande kraften från magneten 56 övervinner kulan 36 kraften från magneten 56 och rör sig i riktning a mot kapseln 38, tills den träffar kontakttungorna 44, 46. Kulan fortsätter sedan sin rörelse i riktning a, tills den stoppas av tungorna eller kapseln 38.As shown in Fig. 4, the base 62 is provided with cut-outs 66, which facilitate mounting of the sensor inside the housing 12. The housing 12 is so oriented in the motor vehicle that the canister 38 faces the vehicle's. front while the end wall 22 faces the rear of the vehicle. In Fig. 2, the normal direction of movement of the vehicle is indicated by the arrow a. When the vehicle hits an object, it decelerates in the direction b. If the deceleration force is greater than the predetermined, preloading force from the magnet 56, the ball 36 overcomes the force from the magnet 56 and moves in direction a towards the capsule 38, until it hits the contact tongues 44, 46. The ball then continues its movement in direction a, until it is stopped by the tongues or the capsule 38.

Under tiden gör kontakten mellan kulan 36 och tungor- na 44, 46 att ström flyter från batteriet 48 till aktive- ringsanordningen 50, som i gensvar vecklar ut luftkudden (kuddarna) 52. Såsom tidigare nämnts skulle utan begräns- ningsorganet 56 intensiteten av det av permanentmagneten 54 alstrade magnetfältet och därigenom kulans 36 reak- tionstid och rörelse vara i beroende av höljet 12. Be- gränsaren låser emellertid fältet vid huset, så att höljet 12 blir inflytandelöst.Meanwhile, the contact between the ball 36 and the tongues 44, 46 causes current to flow from the battery 48 to the activating device 50, which in turn unfolds the air cushion (s) 52. As previously mentioned, without the restriction means 56 the intensity of the the permanent magnet 54 generated the magnetic field and thereby the reaction time and movement of the ball 36 be dependent on the housing 12. However, the limiter locks the field at the housing, so that the housing 12 becomes ineffective.

I en annan utföringsform av uppfinningen är två sen- sorer 108 och 110 med konstruktionen enligt fig 2-4 mon- terade i ett gemensamt hus 112, såsom framgår i fig 5. De två sensorerna kan ha olika storlek och olika stora magne- ter för att ge olika gensvar. Alternativt kan sensorerna monteras i olika relativa orienteringar. Detta arrangemang ger en mycket känslig accelerometer som kan skilja på verkliga krockar och skenbara hastighetsförändringar som skapas av oregelbundenheter i vägbanan, såsom gropar. Var- je sensor är försedd med en begränsare som begränsar den motsvarande magnetens magnetfält och eliminerar magnetisk interferens mellan magneterna.In another embodiment of the invention, two sensors 108 and 110 with the construction according to Figs. 2-4 are mounted in a common housing 112, as shown in Fig. 5. The two sensors can have different sizes and different magnets for to give different responses. Alternatively, the sensors can be mounted in different relative orientations. This arrangement provides a very sensitive accelerometer that can distinguish between real collisions and apparent speed changes created by irregularities in the road surface, such as pits. Each sensor is equipped with a limiter that limits the magnetic field of the corresponding magnet and eliminates magnetic interference between the magnets.

Fig 6 visar en annan begränsare 156 med en förstorad bas 162.Fig. 6 shows another limiter 156 with an enlarged base 162.

Claims

500 ass 6 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

An accelerometer sensor for sensing speed changes, comprising a housing (22): a contact means (44, 46) arranged in the housing; a sensing force provided on the sensing member for pressing non-magnetized sensing member (36) which is in the housing for movement in a path; and preloading means for generating a preload sensing element towards a first position, which sensing element is so constructed and arranged that it moves, in said path, towards a second position away from the first position in response to such a deceleration force as the biasing force slides and contacts said contact means (44, 46), said biasing means comprising a permanent magnet (54) arranged at one end of the housing at said first position, characterized by a magnetic field concentrating means (56) which is arranged outside the housing and extends substantially over the permanent magnet (54) and has substantially the same extent as said path, which later means is further so arranged and designed that it limits and concentrates the magnetic field of the permanent magnet to said path.

Accelerometer according to claim 1, characterized in that the contact means (44, 46) and the sensing element (36) comprise an electrically conductive material for establishing an electric path, when the sensing element comes into contact with the contact means.

Accelerometer according to claim 1, characterized in that the permanent magnet is arranged on the housing and that the limiting means (56) surrounds the permanent magnet (54). 10 15 20 25 30 35 (JJ 3 7

Accelerometer according to claim 3, that the housing comprises a housing extension (e) of the housing (24) and that the permanent magnet is arranged on the extension.

Accelerometer according to claim 4, characterized in that the limiting means (56) is arranged on the housing extension (24) next to the permanent magnet (54).

Accelerometer according to any one of claims 1-5, characterized in that the limiting means is a U-shaped element with a base and two parallel arms (58, 60), which extend along the housing.