SE513091C2

SE513091C2 - Accelerometer for detecting speed changes in a vehicle

Info

Publication number: SE513091C2
Application number: SE9002471A
Authority: SE
Inventors: Torbjorn Thuen; Harald S Husby; Allen K Breed
Original assignee: Breed Automotive Tech
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 2000-07-03
Also published as: GB2236619A; IT9067746A0; GB9021738D0; SE9002471L; GB2236619B; DE4031332C2; FR2652908A1; FR2652908B1; DE4031332A1; SE9002471D0; IT9067746A1; IT1241708B

Abstract

An accelerometer for a passenger restraint system in a motor vehicle includes a housing 18 with a path 42 for an inertial element 46, eg a steel ball, and spring members 22, 24 for urging the inertial element toward a preselected position. The spring members 22, 24 are in the form of electrical contacts and when the vehicle decelerates at a rate higher than a preset rate, the ball 46 moves away from the preselected position and closes the electrical contacts. The inertial element 46 may be housed in a closed chamber, the air in which acts as a damper. <IMAGE>

Description

35 513 091 2 kulan i riktning mot en första ände av skalet. Vid den andra änden av skalet finns ett par elektriska kontakt- tungor. Sensorn är placerad i fordonet med sådan oriente- ring att när motorfordonet retarderar bortom en förin- ställd nivà rör sig kulan från den första änden till den andra änden och får kontakt med de två tungorna. 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 en signal för utveckling av luftkuddar- na. The ball in the direction of a first end of the shell. At the other end of the shell are a pair of electrical contact tongues. The sensor is placed in the vehicle with such a orientation that when the motor vehicle decelerates beyond a preset level, the ball moves from the first end to the second end and makes contact with the two tongues. Since the tongues and the ball consist of electrically conductive material, an electrical path is established between the two tongues upon contact of the ball with the tongues. This electrical path is used to initiate a signal for the development of the airbags.

Beroende pà att kontakterna màste ha viss inneboende flexibilitet är de normalt framställda av stål, koppar eller en legering därav, medan kulan vanligen är guld- plätterad för säkerställande av god elektrisk kontakt mel- lan kulan och kontakttungorna. Beroende på skillnaden i elektrokemisk aktivitet mellan dessa material kan elektro- lysbetingad korrosion ske, som kan bilda ett isolerande skikt pà kulorna och/eller kontakttungorna, förorsakande felfunktion hos sensorn. Detta problem förvärras om kam- maren som håller kulan och kontakttungorna är öppen mot atmosfären, beroende pà avgaser och andra föroreningar fràn bilmotorn.Due to the fact that the contacts must have some inherent flexibility, they are normally made of steel, copper or an alloy thereof, while the ball is usually gold-plated to ensure good electrical contact between the ball and the contact tongues. Depending on the difference in electrochemical activity between these materials, electrolysis-related corrosion can occur, which can form an insulating layer on the balls and / or the contact tongues, causing malfunction of the sensor. This problem is exacerbated if the chamber holding the ball and contact tongues is open to the atmosphere, due to exhaust fumes and other contaminants from the car engine.

Ett annat problem med den tidigare kända sensorn en- ligt ovan är att förbelastningskraften på kulan alstras av en permanentmagnet. Eftersom magneten màste alstra ett re- lativt kraftigt magnetfält är den stor och utrymmeskrä- vande. ÄNDAMAL MED ocH SAMMANFATTNING Av UPPFINNINGEN I belysning av ovannämnda olägenheter med den kända tekniken är det ett ändamål med uppfinningen att àstadkom- ma ett skyddssystem, i vilket tröghetselementet förbelas- tas mot ett förvalt läge medelst ett fjäderorgan, vari- genom behovet av en permanentmagnet elimineras. Närmare bestämt är det ett ändamål att àstadkomma en sensor vid ett passagerarskyddssystem, vid vilken ett tröghetselement icke bildar del av den elektriska krets som används för lO 15 20 25 30 35 513 091 3 aktivering av luftkudden, varigenom elimineras behovet av dyr överdragning av elementet.Another problem with the previously known sensor according to the above is that the preloading force on the ball is generated by a permanent magnet. Since the magnet must produce a relatively strong magnetic field, it is large and space-consuming. OBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION In light of the above-mentioned disadvantages of the prior art, it is an object of the invention to provide a protection system in which the element of inertia is preloaded towards a preselected position by means of a spring means, thereby eliminating the need for a permanent magnet. . More specifically, it is an object to provide a sensor in a passenger protection system in which an inertial element does not form part of the electrical circuit used for activating the air cushion, thereby eliminating the need for expensive coating of the element.

Ytterligare ett ändamål är att åstadkomma en liten och billig accelerometer eller sensor vid ett passagerarskyddssystem. Dessa ändamål uppnås medelst den uppfinning som definieras i efterföljande patentkrav 1, varvid föredragna utföringsformer därav anges i därtill relaterade underkrav. Andra ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå i följande beskrivning av uppfinningen.Another object is to provide a small and inexpensive accelerometer or sensor in a passenger protection system. These objects are achieved by means of the invention defined in the appended claim 1, wherein preferred embodiments thereof are stated in related subclaims. Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description of the invention.

Ett passagerarskyddssystem med en accelerometer enligt en aspekt av uppfinningen innefattar ett hus med ett tröghetselement, som är rörligt i en förutbestämd bana, och ett fjäderorgan för förbelastning av elementet i en förutbestämd riktning. Vid krock får retardationen tröghetselementet att röra sig i banan och förorsaka ändring av tillstånd i ett par elektriska kontakter, som är anslutna till en aktiveringskrets för aktivering av en skyddsanordning, såsom en luftkudde. Företrädesvis är fjäderorganen i ett stycke med en av kontakterna, varigenom behovet av en separat fjäder elimineras.A passenger protection system with an accelerometer according to an aspect of the invention comprises a housing with an element of inertia, which is movable in a predetermined path, and a spring means for preloading the element in a predetermined direction. In the event of a collision, the deceleration causes the inertial element to move in the path and cause a change of state in a pair of electrical contacts which are connected to an activating circuit for activating a protective device, such as an air cushion. Preferably, the spring means are integral with one of the contacts, thereby eliminating the need for a separate spring.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig 1 visar en planvy av en sensor för en skyddsan- ordning enligt uppfinningen, fig 2 visar en sidovy av sensorn i fig 1, fig 3 visar en sidovy delvis i sektion av sensorn i fig 2 med tröghetselementet i ett mellanläge, fig 4 visar sensorn i fig 3 med tröghetselementet i ett ändläge, fig 5 visar en sidovy delvis i sektion av en alterna- tiv utföringsform av uppfinningen, med kulan i ett första eller viloläge, och fig 6 visar sensorn i fig 5 med kulan i sitt slut- läge. 10 15 20 25 30 35 513 091 4 DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I det följande används uttrycken av typ upp, ned, ovanför, under, vertikal, horisontell, osv blott för un- derlättande av uppfinningens beskrivning. Det hänvisas nu till figurerna. En accelerometer eller en sensor 10 för hastighetsändring enligt uppfinningen är vanligen anordnad i ett hölje som är monterat på motorfordonet (ej visat).BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows a plan view of a sensor for a protection device according to the invention, Fig. 2 shows a side view of the sensor in Fig. 1, Fig. 3 shows a side view partly in section of the sensor in Fig. 2 with the inertia element in an intermediate position, Fig. 4 shows the sensor in Fig. 3 with the element of inertia in an end position, Fig. 5 shows a side view partly in section of an alternative embodiment of the invention, with the ball in a first or rest position, and Fig. 6 shows the sensor in Fig. 5 with the ball in its end mode. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the following, the terms of type up, down, above, below, vertical, horizontal, etc. are used only to facilitate the description of the invention. Reference is now made to the figures. An accelerometer or speed change sensor 10 according to the invention is usually arranged in a housing mounted on the motor vehicle (not shown).

Sensorn är medelst en kabel 12, innefattande åtminstone två ledare 14, 16, utveckling av luftkudden, vilket beskrivs närmare nedan. förbunden med en manöveranordning för Sensorn har ett väsentligen rörformigt hus 18 av ett icke ledande material, såsom en sprutbar plast, och en cylindrisk sidovägg 20. Inuti huset finns två kontakt- tungor 22, 24, som har förlängningar väsentligen vinkel- rätt mot sidoväggen 26. Tungan 22 har en första förläng- ning 28 och en andra förlängning 30, som är på avstånd från den första förlängningen genom förekomsten av en krökt sektion 32. Tungorna 22 och 24 är fästa på en bot- tenvägg 36 av huset medelst nitar 38, 30 eller liknande.The sensor is by means of a cable 12, comprising at least two conductors 14, 16, development of the air cushion, which is described in more detail below. connected to a control device for the sensor has a substantially tubular housing 18 of a non-conductive material, such as a sprayable plastic, and a cylindrical side wall 20. Inside the housing there are two contact tongues 22, 24, which have extensions substantially perpendicular to the side wall 26. The tongue 22 has a first extension 28 and a second extension 30, which are spaced from the first extension by the presence of a curved section 32. The tongues 22 and 24 are attached to a bottom wall 36 of the housing by means of rivets 38, 30 or the like.

Ett flertal rib- Vid sina nedre Huset 18 har också en övre vägg 40. bor 42 sträcker sig nedåt från väggen 40. ändar har ribborna bàgformiga partier 44. Mellan ribborna finns ett tröghetselement i form av exempelvis en sfärisk kula 46 av stål eller annat relativt tätt material.A plurality of ribs at their lower housing 18 also have an upper wall 40. drill 42 extends downwardly from the wall 40. ends the ribs have arcuate portions 44. Between the ribs there is an inertial element in the form of for example a spherical ball 46 of steel or other relative dense material.

Ribborna är arrangerade och utformade så att de bildar en vertikal (fig 3 och 4) rörformig bana för kulan 46.The ribs are arranged and designed to form a vertical (Figs. 3 and 4) tubular path for the ball 46.

Tungorna 22, 24 består av ett flexibelt ledande mate- rial, såsom stål, koppar eller legeringar därav. Såsom framgår i fig 2 är tungan 28 så anordnad att den under normala förhållanden lägger en förbelastningskraft uppåt på kulan 46 för att hålla denna i viloläget.The tongues 22, 24 consist of a flexible conductive material, such as steel, copper or alloys thereof. As shown in Fig. 2, the tongue 28 is arranged so that under normal conditions it applies a preload force upwards on the ball 46 to keep it in the rest position.

Sensorn är placerad med sådan orientering att, när fordonet är involverat i en krock som resulterar i en retardation som överskrider en förutbestämd nivå, övervin- ner kulan 46 tungans 22 förbelastningskraft och börjar att röra sig nedåt i banan som definieras av ribborna 42. När kulan rör sig nedåt böjer den tungan 22 till dess att 10 15 20 25 30 35 513 091 5 tungan kommer i elektrisk kontakt med tungan 24, såsom i fig 3. Tungorna utgör del av en elektrisk krets eller andra medel för initiering av utveckling av kudden. Exem- pelvis kan tungan 22 kopplas till ett batteri 140 via le- daren 14, medan bladet 24 kan kopplas till en aktiverings- -mekanism 142 via ledaren 16. När de tvá tungorna 22, 24 rör vid varandra flyter elektrisk ström från batteriet 140 till mekanismen 142 som vecklar ut luftkudden 144 (fig 3).The sensor is positioned so that, when the vehicle is involved in a collision that results in a deceleration exceeding a predetermined level, the ball 46 overcomes the preloading force of the tongue 22 and begins to move downward in the path defined by the ribs 42. When the ball moving downwards, it bends the tongue 22 until the tongue comes into electrical contact with the tongue 24, as in Fig. 3. The tongues form part of an electrical circuit or other means for initiating the development of the cushion. For example, the tongue 22 can be connected to a battery 140 via the conductor 14, while the blade 24 can be connected to an activating mechanism 142 via the conductor 16. When the two tongues 22, 24 touch each other, electric current flows from the battery 140 to the mechanism 142 which unfolds the airbag 144 (Fig. 3).

När de två tungorna är i elektrisk kontakt med var- andra och om retardationen av fordonet är tillräckligt stor, fortsätter kulan sin nedàtrörelse böjande de tvà tungorna 22, 24, tills den stoppas av de bágformiga ribb- sektionerna 44, se fig 4. Tungornas 22, 24 kombinerade krafter saktar ned kulan i denna sista rörelse, minskande stöten mellan kulan 46 och huset 18.When the two tongues are in electrical contact with each other and if the deceleration of the vehicle is large enough, the ball continues its downward movement bending the two tongues 22, 24, until it is stopped by the arcuate rib sections 44, see Fig. 4. The tongues 22 , 24 combined forces slow down the ball in this last movement, reducing the impact between the ball 46 and the housing 18.

När retardationen upphör returneras kulan till sitt viloläge i fig 2 medelst tungorna.When the deceleration ceases, the ball is returned to its rest position in Fig. 2 by means of the tongues.

Om sensorn anordnas i en relativt ren omgivning, exempelvis i fordonets passagerarrum, behöver husets 18 inre icke avtätas. Sensorn i fig 1-4 kan därför framstäl- las lätt och billigt med normala formningstekniker.If the sensor is arranged in a relatively clean environment, for example in the passenger compartment of the vehicle, the interior of the housing 18 does not need to be sealed. The sensor in Figs. 1-4 can therefore be manufactured easily and cheaply with normal forming techniques.

En alternativ utföringsform av uppfinningen visas i fig 5 och 6. Sensorn 110 för hastighetsändring innefattar två tungor 122, 124 och en kula 146, motsvarande i kon- struktion och arrangemang tungorna 22, 24 och kulan 46 i fig 1-4. Emellertid är i denna utföringsform kulan 146 anordnad i en sluten rörformig kammare 148 med en smal lateral slits 150. Tungorna 122, 124 sträcker sig genom slitsen 150 in i kammaren 148. Kammarens 148 tvärsektions- diameter är ungefär lika med eller något större än kulans 146 diameter. I denna utföringsform pâverkas kulans rörel- se förutom av tungornas verkan också av luften som finns i kammaren 148 och som verkar som en dämpning. När sensorn 110 är anbragt i en bil, och speciellt i krockzonen därav, rör sig kulan, vid förekomst av en plötslig retardation, nedåt från viloläget i fig 4 till ett mellanläge, där tungan 122 rör vid tungan 124, och sedan till ett slutläge 513 091 6 visat i fig 6. Med alla andra förhållanden identiskt lika är tiden från det ögonblick då kulan 146 börjar att röra sig till tiden då tungorna 122, 124 rör vid varandra något längre än för sensorn enligt fig 1-4, vilket resulterar i en något mera noggrann och felfri sensor.An alternative embodiment of the invention is shown in Figures 5 and 6. The speed change sensor 110 comprises two tongues 122, 124 and a ball 146, corresponding in construction and arrangement to the tongues 22, 24 and the ball 46 in Figures 1-4. However, in this embodiment, the ball 146 is disposed in a closed tubular chamber 148 with a narrow lateral slot 150. The tongues 122, 124 extend through the slot 150 into the chamber 148. The cross-sectional diameter of the chamber 148 is approximately equal to or slightly larger than the ball 146 diameter. In this embodiment, in addition to the action of the tongues, the movement of the ball is also affected by the air present in the chamber 148, which acts as a damping. When the sensor 110 is mounted in a car, and especially in the collision zone thereof, the ball, in the event of a sudden deceleration, moves downwards from the rest position in Fig. 4 to an intermediate position, where the tongue 122 touches the tongue 124, and then to an end position 513 Shown in Fig. 6. With all other conditions identical, the time from the moment when the ball 146 begins to move to the time when the tongues 122, 124 touch each other is slightly longer than for the sensor according to Figs. 1-4, resulting in a slightly more accurate and error-free sensor.

Claims

lO 15 20 25 30 515 091 7 PATENT REQUIREMENTS

An accelerometer for sensing speed changes of a vehicle, comprising - a housing (18) - a mass of inertia (46; movement between the ends of a 146 arranged in the housing) arranged for a path of movement - a spring device (22, projecting in the path); 24; 122, to assume a position in one of the motions 124) arranged to preload the inertia mass of the ends of the track but to allow movement of the inertia mass in the direction of the other end of the path of movement in response to a deceleration of the vehicle, characterized in that the path of movement is tubular and that the spring device comprises a first (24; 124), which tongues are so designed and so arranged at a distance spring tongue (22; 122) and a second spring tongue from each other in the longitudinal direction of the path that they are brought into contact with each other by the mass of inertia when it performs said response movement.

Accelerometer according to Claim 1, characterized in that the path of movement is defined by a closed chamber.

Accelerometer according to claim 2, characterized in that the chamber contains a gas for 146).

Accelerometer according to any one of claims 1-3, characterized by damping the movement in the inertial mass (46; n e t e c k n a d of the fact that the chamber has a lateral slot (150), the tongues extending into the chamber through the slot.

Accelerometer according to claim 1, characterized in that the web is defined by a plurality of circumferentially spaced ribs (42).