WO1988008613A1 - Acceleration switch - Google Patents

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WO1988008613A1
WO1988008613A1 PCT/DE1988/000233 DE8800233W WO8808613A1 WO 1988008613 A1 WO1988008613 A1 WO 1988008613A1 DE 8800233 W DE8800233 W DE 8800233W WO 8808613 A1 WO8808613 A1 WO 8808613A1
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WO
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spring
inertial mass
contact
switch according
switch
Prior art date
Application number
PCT/DE1988/000233
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rudolf Hopt
Hans-Jochen Rapp
Gebhard Birkle
Original Assignee
Ddm Hopt + Schuler Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ddm Hopt + Schuler Gmbh & Co. Kg filed Critical Ddm Hopt + Schuler Gmbh & Co. Kg
Publication of WO1988008613A1 publication Critical patent/WO1988008613A1/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/14Switches operated by change of acceleration, e.g. by shock or vibration, inertia switch

Definitions

  • the invention relates to an electrical switch which contains an inertial mass which is movably held in a housing by at least one spring, by means of which the switch is actuated when the acceleration exceeds a predetermined value.
  • Such switches installed in motor vehicles, can, for example in the event of a motor vehicle colliding with an obstacle, close a circuit which triggers a safety device, for example an air cushion which can be inflated in front of the driver.
  • the switching frequency of such switches is very low; on the other hand, the switching time and the switching reliability must be very high.
  • mercury switches have also been used as acceleration switches, the tube containing the mercury being mounted obliquely to the direction of acceleration.
  • efforts are being made to replace mercury switches with mechanical switches wherever possible, since if these switches are thrown away the environment is polluted with considerable amounts of mercury.
  • the invention is therefore based on the object of developing an easy-to-produce inertia switch, the one high switching reliability and a very short switching time.
  • a steel strip acting as a leaf spring acts on the inertial mass and is curved around its longitudinal axis.
  • Steel tapes curved around their longitudinal axis are known for their use as tape measures. They are therefore curved around their longitudinal axis in order to give the steel strip a certain stiffness after it has been pulled off the roll.
  • These steel strips, which are curved around their longitudinal axis, are relatively stiff when an attempt is made to bend them outwards with respect to the curvature about an axis running transversely to the longitudinal axis.
  • the steel band only provides a relatively small spring resistance to an increase in the bend. If you bend the curved steel band inwards about the aforementioned transverse axis with respect to the curvature, the resistance to this bend is considerably smaller than the resistance which arises when the steel band is bent outwards with respect to the curvature, but here, too, the resistance to further bending decreases the moment at which the curvature leveled off at the kink, and then rose again slightly when turning further.
  • the spring force counteracting the further bending of the band runs through approximately the same characteristic curve as the spring force counteracting the bending of a non-curved steel band, increasing somewhat with increasing bending, or is slightly greater than this.
  • the spring force which occurs after the curvature has equalized at the kink point of the band is small compared to the force which is required to bend the arched band at the kink point. This effect known from measuring tapes is used in the switch according to the invention.
  • the force with which the inertial mass is held in its rest position is relatively high.
  • the resistance that the leaf spring opposes to the movement of the inertial mass from its rest position can be selected with the same material dimensions and material properties. This resistance can also be influenced by the distance of the kink from the clamping point.
  • a predetermined kink can be specified in that in one embodiment of the invention the leaf spring has a recess at this point. This recess can either be provided in the middle between the two lateral edges of the leaf spring, or else the predetermined kink can be marked by two notches recessed on the lateral edges.
  • the switch according to the invention has the above-mentioned advantage that its switching time and also the bounce time are very short.
  • the inertial mass is still held by a second leaf spring.
  • This leaf spring or the inertial body are designed so that after passing through the switching path, the inertial mass comes into contact with a part forming a contact half on this second spring at a distance from the spring end which is permanently connected to the inertial mass.
  • the second spring forms the other contact half of the working contact or else it carries a contact rivet or the like at the point at which the inertial mass lies against it.
  • the end of the second spring is connected to the inertial mass via insulating material.
  • This embodiment of the invention can be further developed in such a way that the position defined by the application of the inertial mass to the second spring is followed by a second distance of the inertial mass which takes place against a restoring force of the second spring. Since the second spring is fastened at one end in the housing and with its other end on the side of the contact point facing away from the spring end fastened in the housing, the inertial mass moves against this force against a force caused by the deformation the spring attached on both sides is created. This force in turn depends on the distance of the contact point from the ends of the leaf spring and on whether the leaf spring is rigidly clamped at the ends or is movably attached to one or both ends. Finally, by means of a suitable shaping of this second spring, it can be achieved that the contact-making surfaces rub against one another during the passage of this second distance and thus the safety of the contact is increased.
  • the switch according to the invention is not only suitable as a safety switch in the event of an impact in a motor vehicle, but also for triggering safety devices in the event of explosions or the like in which high accelerations occur.
  • FIG. 1 shows a cross section through the acceleration switch in the rest position.
  • Figure 2 shows the switch in the working position.
  • FIG. 3 shows a section through an embodiment of the curved leaf spring
  • Fig. 4 shows a spring characteristic of the curved leaf spring
  • Fig. 8 shows another embodiment of a spring in section along the line VIII-VIII of Fig. 1;
  • FIG. 9 shows the embodiment according to FIG. 8 in a representation corresponding to FIG. 1.
  • an inertial mass 3 is suspended from two standing springs 4 and 5 in a housing consisting of a housing base 1 made of insulated material and a hood-shaped upper housing part 2 such that the inertial mass 3 is in the manner of a parallelogram can be moved.
  • the springs 4 and 5 are injected into the housing base 1 and have two soldering lugs 6 which are led out downward from the housing base 1 and which are perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1 and 2 are arranged one behind the other.
  • the inertia mass 3 has on its underside a recess 7 into which a cam 8 molded onto the housing base 1 engages. The switching movement of the inertial mass 3 is limited by the contact of the side surfaces of the cam 8 on the flanks of the recess 7.
  • the spring 4 has a cross-section shown as an example in FIG. 3, arched about its longitudinal axis or, for example, also kinked. From a certain threshold value of an acceleration acting in the direction of arrow 9 or a deceleration acting against arrow 9, this spring kinks and releases the lateral displacement of the inertial mass 3 in the drawing to the right.
  • the arched spring has the property that after the buckling when the threshold value of the acceleration is exceeded, it only opposes further bending or bending with an insignificantly large spring force.
  • the spring 4 also serves as an electrical connecting element between one of the two soldering lugs 6 and the inertia mass 3.
  • the spring 5 has no curvature, it is designed as a leaf spring, its upper end is bent and injected into a plastic part 10, which is in the vicinity of the the upper edge of the inertial mass facing away from the housing base 1 is fastened in this.
  • the spring 5 essentially serves only to guide the inertial mass 3, its spring force is small compared to the force required to bend the spring 4.
  • the spring 5 runs at a distance from the right edge of the inertial mass 3. This edge is at 11 angled back slightly. If the inertial mass 3 moves to the right in the drawing after the spring 4 has been bent, the rounded region 11 of the inertial mass 3 rests on the spring 5, as shown in FIG. 2, and therefore closes the contact between the inertial mass 3 and the spring 5.
  • the area 11 and the corresponding contact point of the spring 5 are covered with non-corrosive contact material.
  • Fig. 4 shows the spring characteristic of the curved spring 4, namely the restoring spring force F as a function of the deflection s.
  • K denotes the deflection s at which the spring 4 buckles.
  • 5 shows the overall characteristic of the two springs 4 and 5
  • SK denotes the deflection in which the region 11 of the inertial mass 3 bears against the spring 5.
  • the spring 4 has a predetermined kink 15, which is formed either according to FIG. 6 in that the spring has a central recess 16 at the point at which it is intended to buckle or, according to FIG. 7, has two notches 17 cut out on the lateral edges .
  • a tongue 12 is cut out in the spring 5, at the free end of which a contact rivet 13 is fastened.
  • the contact rivet 13 protrudes a little on the surface of the tongue 12 facing the inertial mass 3, so that this contact rivet comes into contact with the inertial mass 3 before the lower right corner 14 of the inertial mass in FIG. 9 3 applied to the spring 5. This results in further options for the contact pressure and the switching mechanism of the working contact formed between the contact 13 and the inertial mass 3.
  • the spring 4 can be curved so that the inner surface of its curvature faces the inertial mass 3 about its longitudinal axis.
  • the spring 4 can also be fastened in the housing with an opposite curvature, namely in such a way that the inner surface of the curvature lies about the longitudinal axis of the spring on the side of the spring facing away from the inertial mass 3.
  • the inertial mass 3 can have a recess on its side facing the spring 5, into which the spring 5 enters when the inertial mass 3 moves into its end position shown in FIG. 2.

Landscapes

  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)

Abstract

An electric switch is actuated by means of an inertial mass movably accommodated in a housing by at least one spring when the acceleration exceeds a predetermined valve. For this purpose, a steel spring ribbon curved about its longitudinal axis and attached to the inertial mass (3) acts as a leaf spring (4).

Description

Beschleunigungsschalter Acceleration switch
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, der eine durch mindestens eine Peder in einem Gehäuse beweglich gehaltene Trägheitsmasse enthält, mit deren Hilfe der Schalter betätigt wird, wenn die Beschleunigung einen vorgegebenen Wert übersteigt. Derartige Schalter können, in Kraftfahrzeugen eingebaut, beispielsweise beim Aufprall des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis einen Stromkreis schließen, der eine Sicherheitsvorrichtung auslöst, beispielsweise ein vor dem Fahrer aufblasbares Luftkissen. Die Schalthäufigkeit derartiger Schalter ist sehr gering, andererseits müssen die Schaltzeit und die Schaltsicherheit sehr hoch sein. Als Beschleunigungsschalter wurden bisher auch Quecksilberschalter verwendet, deren das Quecksilber enthaltende Röhre schräg zur Beschleunigungsrichtung montiert war. Es wird jedoch angestrebt, Quecksilberschalter, wo immer dies möglich erscheint, durch mechanische Schalter zu ersetzen, da beim Wegwerfen dieser Schalter die Umwelt mit beachtlichen Quecksilbermengen belastet wird.The invention relates to an electrical switch which contains an inertial mass which is movably held in a housing by at least one spring, by means of which the switch is actuated when the acceleration exceeds a predetermined value. Such switches, installed in motor vehicles, can, for example in the event of a motor vehicle colliding with an obstacle, close a circuit which triggers a safety device, for example an air cushion which can be inflated in front of the driver. The switching frequency of such switches is very low; on the other hand, the switching time and the switching reliability must be very high. So far, mercury switches have also been used as acceleration switches, the tube containing the mercury being mounted obliquely to the direction of acceleration. However, efforts are being made to replace mercury switches with mechanical switches wherever possible, since if these switches are thrown away the environment is polluted with considerable amounts of mercury.
Durch die DE-PS 26 06 790 ist ein Beschleunigungsschalter bekannt geworden, bei dem die Trägheitsmasse durch zwei sich kreuzende Pederstäbe in ihrer Ruhelage gehalten wird. Übersteigt die Beschleunigung einen vorgegebenen Wert, so drückt der als Trägheitsmasse dienende Körper die Pederstäbe entgegen ihrer Pederkraft zurück, bis der Körper zwei Kontaktschlaufen miteinander verbindet und damit den Stromkreis schließt. Diese Schalter weisen einen komplizierten Aufbau auf und ihre Herstellung ist relativ aufwendig. Nachteilig ist auch daß die Federkraft, die der Bewegung der Trägheitsmasse entgegenwirkt, in der Ruhestellung der Trägheitsmasse am kleinsten ist, dann aber sehr erheblich steigt bis zum Endpunkt der Verschiebung, in dem die Trägheitsmasse den Kontakt schließt. Dies führt aber dazu, daß die Geschwindigkeit, mit der der Trägheitskörper den Schaltweg durchläuft, mit zunehmender Entfernung aus seiner Ruhestellung zunehmend geringer wird, also die Schaltzeit durch das Abnehmen der Geschwindigkeit der Bewegung der Trägheitsmasse relativ lange wird, was für manche Anwendungszwecke des Schalters sehr unerwünscht ist.From DE-PS 26 06 790 an acceleration switch has become known in which the inertial mass is held in its rest position by two intersecting spring rods. If the acceleration exceeds a predetermined value, the body serving as an inertial mass pushes the spring rods back against their pederic force until the body connects two contact loops and thus closes the circuit. These switches have a complicated structure and their production is relatively complex. Another disadvantage is that the spring force, which counteracts the movement of the inertial mass, is the smallest in the rest position of the inertial mass, but then increases very considerably up to the end point of the displacement, in which the inertial mass closes the contact. However, this leads to the fact that the speed at which the inertial body travels through the switching path becomes increasingly smaller with increasing distance from its rest position, i.e. the switching time becomes relatively long due to the decrease in the speed of movement of the inertial mass, which is very important for some applications of the switch is undesirable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfach herstellbaren Trägheitsschalter zu entwickeln, der eine hohe Schaltsicherheit und eine sehr kurze Schaltzeit hat.The invention is therefore based on the object of developing an easy-to-produce inertia switch, the one high switching reliability and a very short switching time.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an der Trägheitsmasse ein als Blattfeder wirkendes Stahlband angreift, das um seine Längsachse gewölbt ist. Um ihre Längsachse gewölbte Stahlbänder sind von ihrer Verwendung als Bandmaß bekannt. Sie sind deshalb um ihre Längsachse gewölbt, um dem Stahlband nach dem Abziehen von dem Wickel eine gewisse Steifheit zu geben. Diese um ihre Längsachse gewölbten Stahlbänder sind relativ steif, wenn man versucht, sie um eine quer zur Längsachse verlaufende Achse bezüglich der Wölbung nach außen abzubiegen. Ist aber diese Abbiegung einmal erfolgt, also an der Knickstelle die Wölbung aufgehoben, d.h. begradigt, so setzt das Stahlband einer Vergrößerung der Abbiegung nur noch einen relativ kleinen Federwiderstand entgegen. Biegt man das gewölbte Stahlband um die vorerwähnte Querachse bezüglich der Wölbung nach innen, so ist der sich dieser Abbiegung entgegenstellende Widerstand wesentlich kleiner als der beim Abbiegen des Stahlbandes bezüglich der Wölbung nach außen auftretende Widerstand, jedoch verringert sich auch hier der Widerstand gegen weiteres Abbiegen von dem Augenblick an, an dem sich an der Knickstelle die Wölbung egalisiert hat, um dann beim weiteren Abbiegen wieder leicht anzusteigen. Nachdem an der Knickstelle die Wölbung verschwunden ist, durchläuft die dem weiteren Abbiegen des Bandes entgegenwirkende Federkraft etwa die gleiche Kennlinie wie die beim Abbiegen eines nicht gewölbten Stahlbandes entgegenwirkende, mit zunehmendem Abbiegen etwas ansteigende Federkraft oder ist etwas größer als diese. In jedem Falle ist die nach dem Egalisieren der Wölbung an der Knickstelle des Bandes auftretende Federkraft klein gegenüber der Kraft, die erforderlich ist, um das gewölbte Band an der Knickstelle abzubiegen. Dieser von Maßbändern bekannte Effekt wird bei dem erfindungsgemäßen Schalter verwendet. Die Kraft, mit der die Trägheitsmasse in ihrer Ruhelage gehalten wird, ist relativ hoch. Ist diese Kraftschwelle und damit die Beschleunigungsschwelle überschritten und das das Federstahlband abgeknickt, so setzt das bereits geknickte Band der Trägheitsmasse keinen wesentlichen Widerstand mehr entgegen, so daß die Trägheitsmasse praktisch ungebremst den Schaltweg durcheilt, also bei hohem Anfangswiderstand gegen eine Bewegung aus der Ruhelage extrem kurze Zeitschalten entstehen.This object is achieved according to the invention in that a steel strip acting as a leaf spring acts on the inertial mass and is curved around its longitudinal axis. Steel tapes curved around their longitudinal axis are known for their use as tape measures. They are therefore curved around their longitudinal axis in order to give the steel strip a certain stiffness after it has been pulled off the roll. These steel strips, which are curved around their longitudinal axis, are relatively stiff when an attempt is made to bend them outwards with respect to the curvature about an axis running transversely to the longitudinal axis. However, once this bend has taken place, that is to say the curvature has been removed at the kink, that is to say straightened, the steel band only provides a relatively small spring resistance to an increase in the bend. If you bend the curved steel band inwards about the aforementioned transverse axis with respect to the curvature, the resistance to this bend is considerably smaller than the resistance which arises when the steel band is bent outwards with respect to the curvature, but here, too, the resistance to further bending decreases the moment at which the curvature leveled off at the kink, and then rose again slightly when turning further. After the curvature has disappeared at the kink, the spring force counteracting the further bending of the band runs through approximately the same characteristic curve as the spring force counteracting the bending of a non-curved steel band, increasing somewhat with increasing bending, or is slightly greater than this. In any case, the spring force which occurs after the curvature has equalized at the kink point of the band is small compared to the force which is required to bend the arched band at the kink point. This effect known from measuring tapes is used in the switch according to the invention. The force with which the inertial mass is held in its rest position is relatively high. If this force threshold and thus the acceleration threshold is exceeded and the spring steel strip is kinked, the already kinked band no longer offers any significant resistance to the inertial mass, so that the inertial mass practically brakes the switching path, i.e. extremely short with high initial resistance to movement from the rest position Time switches arise.
Durch Wahl einer geeigneten Wölbung des als Blattfeder dienenden Stahlbandes kann bei gleichen Materialabmessungen und Materialeigenschaften der Widerstand gewählt werden, den die Blattfeder der Bewegung der Trägheitsmasse aus ihrer Ruhestellung entgegensetzt. Auch kann dieser Widerstand durch den Abstand der Knickstelle von der Einspannstelle beeinflußt werden.By choosing a suitable curvature of the steel strip serving as a leaf spring, the resistance that the leaf spring opposes to the movement of the inertial mass from its rest position can be selected with the same material dimensions and material properties. This resistance can also be influenced by the distance of the kink from the clamping point.
Um zu. bestimmen, an welcher Stelle die Blattfeder einknicken soll, kann eine Sollknickstelle dadurch vorgegeben werden, daß bei einer Ausführungsform der Erfindung die Blattfeder an dieser Stelle eine Aussparung aufweist. Diese Aussparung kann entweder in der Mitte zwischen den beiden seitlichen Rändern der Blattfeder vorgesehen sein, oder aber kann die Sollknickstelle durch, zwei an den seitlichen Rändern ausgesparte Kerben markiert sein.In order to. determine at which point the leaf spring should buckle, a predetermined kink can be specified in that in one embodiment of the invention the leaf spring has a recess at this point. This recess can either be provided in the middle between the two lateral edges of the leaf spring, or else the predetermined kink can be marked by two notches recessed on the lateral edges.
Das vorgenannte Prinzip läßt sich nicht nur dann anwenden, wenn der Trägheitskörper am Ende seiner Bewegung einen Kontakt schließt, der einen weiteren Vorgang auslöst, sondern auch dann, wenn der Trägheitskörper in seiner Ruhestellung einen Stromkreis schließt, der beim Öffnen dieses Ruhekontaktes einen weiteren Vorgang auslöst. Im letzteren Falle ist vorteilhaft, daß die Trägheitsmasse mit relativ hoher Kraft in ihrer Ruhestellung zurückgehalten wird, der Ruhekontakt also mit hoher Kraft geschlossen gehalten wird, die Federkraft jedoch unmittelbar nach dem Öffnen des Kontaktes, also unmittelbar nach dem Verlassen der Ruhestellung, absinkt, also keine nennenswerte Rückstellkraft auf das bewegliche Schaltglied wirkt, wenn dieses den Kontakt geöffnet hat. Dadurch ist die Schaltsicherheit sehr hoch.The above principle cannot only be applied if the inertial body unites at the end of its movement Contact closes, which triggers another process, but also when the inertial body in its rest position closes a circuit that triggers another process when this normally closed contact is opened. In the latter case, it is advantageous that the inertial mass is retained in its rest position with a relatively high force, that is to say the normally closed contact is kept closed with high force, but the spring force drops immediately after the contact has opened, i.e. immediately after leaving the rest position no significant restoring force acts on the movable switching element when it has opened the contact. The switching reliability is very high.
Wird der Vorgang, der durch den Schalter eingeleitet werden soll, erst durch Schließen eines Arbeitskontaktes nach Durchlaufen des Schaltweges ausgelöst, so hat der erfindungsgemäße Schalter den obengenannten Vorteil, daß seine Schaltzeit und auch die Prellzeit sehr kurz ist.If the process which is to be initiated by the switch is only triggered by closing a make contact after passing through the switching path, the switch according to the invention has the above-mentioned advantage that its switching time and also the bounce time are very short.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Trägheitsmasse noch durch eine zweite Blattfeder gehalten. Diese Blattfeder oder aber der Trägheitskörper sind so gestaltet, daß die Trägheitsmasse nach dem Durchlaufen des Schaltweges mit einem eine Kontakthälfte bildenden Teil an dieser zweiten Feder in einem Abstand von denjenigem Federende zur Anlage kommt, das mit der Trägheitsmasse dauernd verbunden ist. Die zweite Feder bildet in diesem Falle die andere Kontakthälfte des Arbeitskontaktes oder aber sie trägt an der Stelle, an der die Trägheitsmasse sich an ihr anlegt, eine Kontaktniete oder dgl.. Das Ende der zweiten Feder ist über Isoliermaterial mit der Trägheitsmasse verbunden. Diese Ausführungsform der Erfindung kann dahingehend weiter ausgebildet sein, daß das von der durch das Anlegen der Trägheitsmasse an die zweite Feder definierten Stellung ab sich eine zweite Wegstrecke der Trägheitsmasse anschließt, die entgegen einer rücktreibenden Kraft der zweiten Feder erfolgt. Da die zweite Feder an ihrem einen Ende in dem Gehäuse und mit ihrem anderen Ende auf der dem im Gehäuse befestigten Federende abgewandten Seite der Kontaktstelle in der Trägheitsmasse befestigt ist, erfolgt die Bewegung der Trägheitsmasse auf dieser zweiten Wegstrecke entgegen einer Kraft, die durch die Verformung der beidseitig befestigten Feder entsteht. Diese Kraft hängt wiederum ab von dem Abstand der Kontaktstelle von den Enden der Blattfeder sowie davon, ob die Blattfeder an den Enden starr eingespannt ist oder an einem oder an beiden Enden beweglich befestigt ist. Schließlich läßt sich durch geeignete Formgebung dieser zweiten Feder erreichen, daß die kontaktgebenden Flächen während dem Durchlaufen dieser zweiten Wegstrecke aufeinander reiben und damit die Sicherheit der Kontaktgabe erhöht wird.In one embodiment of the invention, the inertial mass is still held by a second leaf spring. This leaf spring or the inertial body are designed so that after passing through the switching path, the inertial mass comes into contact with a part forming a contact half on this second spring at a distance from the spring end which is permanently connected to the inertial mass. In this case, the second spring forms the other contact half of the working contact or else it carries a contact rivet or the like at the point at which the inertial mass lies against it. The end of the second spring is connected to the inertial mass via insulating material. This embodiment of the invention can be further developed in such a way that the position defined by the application of the inertial mass to the second spring is followed by a second distance of the inertial mass which takes place against a restoring force of the second spring. Since the second spring is fastened at one end in the housing and with its other end on the side of the contact point facing away from the spring end fastened in the housing, the inertial mass moves against this force against a force caused by the deformation the spring attached on both sides is created. This force in turn depends on the distance of the contact point from the ends of the leaf spring and on whether the leaf spring is rigidly clamped at the ends or is movably attached to one or both ends. Finally, by means of a suitable shaping of this second spring, it can be achieved that the contact-making surfaces rub against one another during the passage of this second distance and thus the safety of the contact is increased.
Der erfindungsgemäße Schalter eignet sich nicht nur als Sicherheitsschalter bei Aufprallstößen in Kraftfahrzeugen, sondern auch zur Auslösung von Sicherheitseinrichtungen bei Explosionen oder dgl., bei denen hohe Beschleunigungen auftreten.The switch according to the invention is not only suitable as a safety switch in the event of an impact in a motor vehicle, but also for triggering safety devices in the event of explosions or the like in which high accelerations occur.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Beschleunigungsschalter in Ruhestellung; Fig. 2 den Schalter in der Arbeitsstellung;1 shows a cross section through the acceleration switch in the rest position. Figure 2 shows the switch in the working position.
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der gewölbten Blattfeder;3 shows a section through an embodiment of the curved leaf spring;
Fig. 4 eine Federkennlinie der gewölbten Blattfeder;Fig. 4 shows a spring characteristic of the curved leaf spring;
Fig. 5 die kombinierte Federcharakteristik der beiden Federn;5 shows the combined spring characteristic of the two springs;
Fig. 6 die Ausbildung einer Sollknickstelle bei einer Ausführungsform der Erfindung;6 shows the formation of a predetermined kink in one embodiment of the invention;
Fig. 7 eine Sollknickstelle in einer anderen Ausführungsform;7 shows a predetermined kink in another embodiment;
Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform einer Feder im Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 1;Fig. 8 shows another embodiment of a spring in section along the line VIII-VIII of Fig. 1;
Fig. 9 zeigt die Ausführungsform nach Fig. 8 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung.FIG. 9 shows the embodiment according to FIG. 8 in a representation corresponding to FIG. 1.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist in einem Gehäuse, das aus einem Gehäuseboden 1 aus isoliertem Werkstoff und einem haubenförmigen Gehäuseoberteil 2 besteht, eine Trägheitsmasse 3 an zwei stehenden Federn 4 und 5 aufgehängt derart, daß die Trägheitsmasse 3 nach Art eines Parallelogrammes verschoben werden kann. Die Federn 4 und 5 sind im Gehäuseboden 1 eingespritzt und weisen zwei nach unten aus dem Gehäuseboden 1 herausgeführte Lötfahnen 6 auf, die senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 und 2 hintereinander angeordnet sind. Die Trägheitsmasse 3 weist an ihrer Unterseite eine Aussparung 7 auf, In die ein an den Gehäuseboden 1 angespritzter Nocken 8 eingreift. Die Schaltbewegung der Trägheitsmasse 3 ist durch die Anlage der Seitenflächen des Nockens 8 an die Flanken der Aussparung 7 begrenzt.In the embodiment of the invention shown in the drawing, an inertial mass 3 is suspended from two standing springs 4 and 5 in a housing consisting of a housing base 1 made of insulated material and a hood-shaped upper housing part 2 such that the inertial mass 3 is in the manner of a parallelogram can be moved. The springs 4 and 5 are injected into the housing base 1 and have two soldering lugs 6 which are led out downward from the housing base 1 and which are perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1 and 2 are arranged one behind the other. The inertia mass 3 has on its underside a recess 7 into which a cam 8 molded onto the housing base 1 engages. The switching movement of the inertial mass 3 is limited by the contact of the side surfaces of the cam 8 on the flanks of the recess 7.
Die Feder 4 weist einen in Fig. 3 als Beispiel dargestellten, um ihre Längsachse gewölbten, oder beispielsweise auch geknickten Querschnitt auf. Von einem bestimmten Schwellenwert einer in Richtung des Pfeiles 9 wirkenden Beschleunigung oder entgegen des Pfeiles 9 wirkenden Verzögerung ab knickt diese Feder durch und gibt die seitliche Verschiebung der Trägheitsmasse 3 in der Zeichnung nach rechts frei. Die gewölbte Feder hat die Eigenschaft, daß sie nach dem Durchknicken bei Überschreiten des Schwellenwertes der Beschleunigung dem weiteren Abbiegen oder Durchbiegen nur noch eine unwesentlich große Federkraft entgegensetzt. Die Feder 4 dient zugleich als elektrisches Verbindungselement zwischen einer der beiden Lötfahnen 6 und der Trägsheitsmasse 3. Die Feder 5 weist keine Wölbung auf, sie ist als Blattfeder ausgebildet, ihr oberes Ende ist abgebogen und In einem Kunststoffteil 10 eingespritzt, das in der Nähe des dem Gehäuseboden 1 abgewandten oberen Rand der Trägheitsmasse in dieser befestigt ist. Die Peder 5 dient im wesentlichen lediglich zur Führung der Trägheitsmasse 3, ihre Federkraft ist klein gegenüber der zum Knicken der Feder 4 erforderlichen Kraft.The spring 4 has a cross-section shown as an example in FIG. 3, arched about its longitudinal axis or, for example, also kinked. From a certain threshold value of an acceleration acting in the direction of arrow 9 or a deceleration acting against arrow 9, this spring kinks and releases the lateral displacement of the inertial mass 3 in the drawing to the right. The arched spring has the property that after the buckling when the threshold value of the acceleration is exceeded, it only opposes further bending or bending with an insignificantly large spring force. The spring 4 also serves as an electrical connecting element between one of the two soldering lugs 6 and the inertia mass 3. The spring 5 has no curvature, it is designed as a leaf spring, its upper end is bent and injected into a plastic part 10, which is in the vicinity of the the upper edge of the inertial mass facing away from the housing base 1 is fastened in this. The spring 5 essentially serves only to guide the inertial mass 3, its spring force is small compared to the force required to bend the spring 4.
In der in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung der Trägheitsmasse 3 verläuft die Feder 5 in einem Abstand von dem rechten Rand der Trägheitsmasse 3. Dieser Rand ist bei 11 etwas zurückspringend abgewinkelt. Bewegt sich die Trägheitsmasse 3 nach dem Knicken der Feder 4 in der Zeichnung nach rechts, so legt sich der abgerundete Bereich 11 der Trägheitsmasse 3 an die Feder 5 an, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, und schließt daher den Kontakt zwischen der Trägheitsmasse 3 und der Feder 5. Der Bereich 11 und die entsprechende Kontaktstelle der Feder 5 sind mit nicht korrodierendem Kontaktwerkstoff belegt.In the rest position of the inertial mass 3 shown in FIG. 1, the spring 5 runs at a distance from the right edge of the inertial mass 3. This edge is at 11 angled back slightly. If the inertial mass 3 moves to the right in the drawing after the spring 4 has been bent, the rounded region 11 of the inertial mass 3 rests on the spring 5, as shown in FIG. 2, and therefore closes the contact between the inertial mass 3 and the spring 5. The area 11 and the corresponding contact point of the spring 5 are covered with non-corrosive contact material.
Von dem Augenblick an, in dem sich der Bereich 11 an die Feder 5 anlegt, erfolgt die Weiterbewegung der Trägheitsmasse 3 gegen den Widerstand der beidseitig eingespannten Feder 5, der mit zunehmender Wegstrecke stark ansteigt. Die Anlage des Bereiches 11 an die Feder 5 erfolgt vor dem Zeitpunkt, an dem die in der Zeichnung nach rechts gerichtete Bewegung der Trägheitsmasse 3 dadurch zum Stillstand kommt, daß die in der Zeichnung linke Seitenflanke der Aussparung 7 an der gegenüberliegenden Seitenfläche des Nockens 8 zur Anlage kommt.From the moment in which the area 11 bears against the spring 5, the inertial mass 3 continues to move against the resistance of the spring 5 clamped on both sides, which increases sharply with increasing distance. The area 11 is in contact with the spring 5 before the point at which the movement of the inertial mass 3 directed to the right in the drawing comes to a standstill in that the left side flank of the recess 7 in the drawing on the opposite side surface of the cam 8 Facility is coming.
Fig. 4 zeigt die Federkennlinie der gewölbten Feder 4, und zwar die rücktreibende Federkraft F in Abhängigkeit von der Auslenkung s. K bezeichnet die Auslenkung s, bei der die Feder 4 einknickt. Fig. 5 zeigt die Gesamtcharakteristik der beiden Federn 4 und 5, SK bezeichnet die Auslenkung, bei der der Bereich 11 der Trägheitsmasse 3 sich an die Feder 5 anlegt.Fig. 4 shows the spring characteristic of the curved spring 4, namely the restoring spring force F as a function of the deflection s. K denotes the deflection s at which the spring 4 buckles. 5 shows the overall characteristic of the two springs 4 and 5, SK denotes the deflection in which the region 11 of the inertial mass 3 bears against the spring 5.
Die Feder 4 weist eine Sollknickstelle 15 auf, die entweder gemäß Fig. 6 dadurch gebildet ist, daß die Feder an der Stelle, an der sie einknicken soll, eine zentrale Aussparung 16 oder gemäß Fig. 7 zwei an den seitlichen Rändern ausgesparte Kerben 17 aufweist. In der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform ist in der Feder 5 eine Zunge 12 ausgeschnitten, an deren freiem Ende eine Kontaktniete 13 befestigt ist. Wie Fig. 9 zeigt, steht die Kontaktniete 13 ein Stück weit auf der der Trägheitsmasse 3 zugewandten Fläche der Zunge 12 vor, so daß diese Kontaktniete an der Trägheitsmasse 3 zur Anlage kommt, bevor sich die in Fig. 9 untere rechte Ecke 14 der Trägheitsmasse 3 an die Feder 5 anlegt. Hierdurch ergeben sich weitere Wahlmöglichkeiten des Kontaktdruckes und des Schaltmechanismus des zwischen dem Kontakt 13 und der Trägheitsmasse 3 gebildeten Arbeltskontaktes.The spring 4 has a predetermined kink 15, which is formed either according to FIG. 6 in that the spring has a central recess 16 at the point at which it is intended to buckle or, according to FIG. 7, has two notches 17 cut out on the lateral edges . In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, a tongue 12 is cut out in the spring 5, at the free end of which a contact rivet 13 is fastened. As shown in FIG. 9, the contact rivet 13 protrudes a little on the surface of the tongue 12 facing the inertial mass 3, so that this contact rivet comes into contact with the inertial mass 3 before the lower right corner 14 of the inertial mass in FIG. 9 3 applied to the spring 5. This results in further options for the contact pressure and the switching mechanism of the working contact formed between the contact 13 and the inertial mass 3.
Die am Ende der Bewegung der Trägheitsmasse in den Federn gespeicherte kinetische Energie (siehe Fig. 5) wirft, nachdem die Beschleunigung oder Verzögerung beendet ist, die Trägheitsmasse 3 wieder in ihre in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurück, wobei diese Bewegung durch Anlage der in Fig. 1 rechten Flanke der Aussparung 7 an den Nocken 8 beendet wird. Dabei springt die Feder 4 wieder in ihre gerade Stellung zurück, sie wölbt sich an Ihrer Knickstelle wieder um ihre Längsachse.The kinetic energy stored in the springs at the end of the movement of the inertial mass (see FIG. 5), after the acceleration or deceleration has ended, throws the inertial mass 3 back into its starting position shown in FIG Fig. 1 right flank of the recess 7 on the cams 8 is ended. The spring 4 springs back into its straight position, it bulges around its longitudinal axis again at your kink.
Die Feder 4 kann sowohl so gewölbt sein, daß die Innenfläche ihrer Wölbung um ihre Längsachse zu der Trägheitsmasse 3 gewandt ist. Die Feder 4 kann aber auch mit entgegengesetzter Wölbung in dem Gehäuse befestigt sein, nämlich so, daß die Innenfläche der Wölbung um die Längsachse der Feder auf der der Trägheitsmasse 3 abgewandten Seite der Feder liegt.The spring 4 can be curved so that the inner surface of its curvature faces the inertial mass 3 about its longitudinal axis. However, the spring 4 can also be fastened in the housing with an opposite curvature, namely in such a way that the inner surface of the curvature lies about the longitudinal axis of the spring on the side of the spring facing away from the inertial mass 3.
Die Trägheitsmasse 3 kann an ihrer der Feder 5 zugewandten Seite eine Aussparung aufweisen, in die die Feder 5 eintritt, wenn sich die Trägheitsmasse 3 in ihre in Fig. 2 dargestellte Endlage bewegt. The inertial mass 3 can have a recess on its side facing the spring 5, into which the spring 5 enters when the inertial mass 3 moves into its end position shown in FIG. 2.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Elektrischer Schalter, der mit Hilfe einer durch mindestens eine Feder in einem Gehäuse beweglich gehaltenen Trägheitsmasse anspricht, wenn eine Beschleunigung größer als ein vorgegebener Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Trägheitsmasse (3) befestigtes, als Blattfeder (4) wirkendes Stahlfederband um seine Längsachse gewölbt ist.1. Electrical switch which responds with the aid of an inertial mass held movably by at least one spring in a housing when an acceleration is greater than a predetermined value, characterized in that an inertial mass (3) attached, acting as a leaf spring (4) Steel spring band is arched around its longitudinal axis.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (4) eine Sollknickstelle (15) aufweist, die durch eine Schwächung des Werkstoffes, insbesondere mindestens eine Aussparung (16, 17) in der Blattfeder (4) gebildet ist.2. Switch according to claim 1, characterized in that the leaf spring (4) has a predetermined kink (15) which is formed by weakening the material, in particular at least one recess (16, 17) in the leaf spring (4).
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollknickstelle (15) durch zwei an den seitlichen Rändern ausgesparte Kerben (17) gebildet ist.3. Switch according to claim 2, characterized in that the predetermined kink (15) is formed by two recesses on the lateral edges notches (17).
4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsmasse (3) durch zwei Federn (4, 5) gehalten ist, von denen die erste den gewölbten Querschnitt aufweist. 4. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the inertial mass (3) is held by two springs (4, 5), of which the first has the curved cross section.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsmasse (3) zusätzlich durch eine zweite Peder (5) gehalten ist, und daß die Trägheitsmasse (3) mit einem eine Kontakthälfte bildenden Teil (11) an dieser zweiten Feder (5) in der Arbeitsstellung des Schalters in einem Abstand von dem Ende der Feder (5) zur Anlage kommt, das mit der Trägheitsmasse (3) dauernd verbunden ist.5. Switch according to claim 4, characterized in that the inertial mass (3) is additionally held by a second spring (5), and that the inertial mass (3) with a part forming a contact (11) on this second spring (5) comes into contact in the working position of the switch at a distance from the end of the spring (5) which is permanently connected to the inertial mass (3).
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der durch das Anlegen der Trägheitsmasse (3) an die Peder (5) definierten Stellung ab sich eine zweite Wegstrecke der Trägheitsmasse (3) anschließt, die entgegen der Wirkung der zweiten Feder (5) erfolgt.6. Switch according to claim 5, characterized in that from the position defined by the application of the inertial mass (3) to the spring (5), a second distance of the inertial mass (3) is connected, which counter to the action of the second spring (5 ) he follows.
7. Schalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Feder (5) eine Zunge (12) ausgeschnitten ist, deren Ende die eine Hälfte eines Arbeitskontaktes bildet, an dem die Trägheitsmasse (3) zur Anlage kommt. 7. Switch according to claim 5 or 6, characterized in that in the second spring (5) a tongue (12) is cut out, the end of which forms one half of a working contact, on which the inertial mass (3) comes to rest.
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