WO1993002464A1 - Beschleunigungssensor, insbesondere zum selbsttätigen auslösen von insassenschutzvorrichtungen in kraftfahrzeugen - Google Patents
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- WO1993002464A1 WO1993002464A1 PCT/DE1992/000473 DE9200473W WO9302464A1 WO 1993002464 A1 WO1993002464 A1 WO 1993002464A1 DE 9200473 W DE9200473 W DE 9200473W WO 9302464 A1 WO9302464 A1 WO 9302464A1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
- H01H35/14—Switches operated by change of acceleration, e.g. by shock or vibration, inertia switch
Definitions
- Acceleration sensor in particular for automatically triggering occupant protection devices in motor vehicles
- the invention is based on an acceleration sensor according to the preamble of the main claim. In such a case, from which
- DE-GM 84 01 991.3 known acceleration sensor a ball is arranged in the bottom of a funnel-shaped interior as a seismic mass. In the rest position, this ball is fixed by a holding magnet. When the ball is deflected by an attacking acceleration, a membrane arranged in the cover of the acceleration sensor is elastically deformed, so that two contact elements are closed. Furthermore, a light barrier is formed for monitoring the seismic mass in the bottom of the recess, which is opened when the seismic mass is deflected.
- This acceleration sensor is very complicated. Since the ball has to roll along the entire slope of the interior to close the contacts, the acceleration sensor has a relatively long response time.
- a seismic mass is arranged on a lever. One end of the lever is movably attached, while the other, the free end of the lever can open or close a contact.
- the contacts are closed by the acceleration acting on the seismic mass.
- This accelerometer also has a relatively long response time because the contacts are closed only by the action of the seismic mass and gravity.
- an acceleration sensor is known from the subsequently published DE-OS 41 06 103.9, in which the inertial body controls a movable contact attached to a rocker. When the ball is deflected from its rest position, the movable contact and the fixed contact are closed, so that an electrical
- Circuit for triggering occupant protection devices is closed.
- the accelerometer according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the contacts are opened even with relatively small deflections of the ball. After a very short distance, the ball releases the two movable contacts so that an occupant protection device can be triggered. The ball actuates both of them directly. Contacts. In the basic position, ie without an acceleration force acting, the contacts are closed, so that the functionality of the acceleration sensor can be checked at any time. This means that the sensor can also be used in existing systems. Furthermore, the acceleration sensor is insensitive to vertical accelerations. The sensor is particularly inexpensive to build. Components used in previous sensors can continue to be used with minor changes. Advantageous further developments and improvements of the acceleration sensor specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims.
- FIG. 1 shows a section through an acceleration sensor and FIG. 2 shows a section in the direction II-II according to FIG. 1.
- 10 denotes a sensor which is used to trigger occupant protection devices, e.g. B. airbag or belt tensioner, is used in motor vehicles. It has a housing 11 with an approximately funnel-shaped interior 12, the bottom 13 of which is designed as a pan.
- the housing 11 can consist of plastic, in particular of thermoplastic, and can be produced by injection molding.
- the interior 12 of this housing 11 is closed by a cover 14.
- a ball 15 serving as a seismic mass or as an inertial body, which can be designed as a solid steel ball.
- the ball 15 is shown in the basic position with solid lines and in the so-called release position with dashed lines.
- the ball 15 is also possible to manufacture from another ferromagnetic material or to provide it with a layer of this material.
- the ball 15 is operatively connected to a magnet 16 arranged in the base 13, which fixes the ball 15 in its rest position and the strength of which also determines the triggering threshold.
- a magnet 16 arranged in the base 13, which fixes the ball 15 in its rest position and the strength of which also determines the triggering threshold.
- Both an electromagnet or, as shown in FIG. 1, a permanent magnet can be used as the magnet 16.
- the magnet 16 is arranged in a helical body 17, which in a recess 18 of the housing 10 is screwed in.
- the bottom 13 may e.g. B.
- a through hole 20 is formed through which the ball 15 protrudes to a very small extent into the recess 18.
- This bore 20 is formed in the region of the magnet 16, so that the axis of the permanent magnet 16 runs through the center of the ball 15.
- two contact springs 22, 23 protrude, which are mechanically prestressed and rest on the underside of the ball 15, ie on the area of the ball 15 projecting through the bore 20. These contact springs 22, 23 are welded at one end to the ends of discharge lines 24, 25.
- the two contact springs 22, 23 are arranged crosswise, ie the two contact springs 22, 23 lie at an angle of 90 ° to each other. This arrangement proves to be particularly advantageous if the contact springs have a round cross section. This arrangement enables particularly good contact between the two contact springs. Wires can be used in a particularly simple manner as contact springs with a round cross section. If you use the wires of the discharge lines as contact springs at the same time, you can do without resistance welding, which also simplifies the sensor. The formation of the contact springs as wires enables a particularly small contact surface of the contact springs with one another, so that a very short contact time is possible.
- the contact springs are less sensitive to dirt.
- the ball 15 In the starting position of the acceleration sensor 10, the ball 15 is in the lowest point of the calotte, protrudes through the bore 20 and is fixed there in this position by the magnetic force of the magnet 16. Furthermore, in this starting position, the contact springs 22, 23 are in contact with the ball 15 as far as possible in the overlap region due to the mechanical prestress. If an acceleration force acts on the ball 15, the ball 15 is deflected from its rest position and rolls up on the side walls 27 of the interior 12.
- the threshold is 4 g
- the side walls are to be designed steeper and have z. B. an angle of 30 °.
- the two contact springs 22, 23 no longer touch.
- the circuit is interrupted and the connected occupant protection devices are triggered.
- deflection of the ball 15 and thus detection of an acceleration in all directions of a plane is possible.
- the interior of the housing has a rising side wall only on one side in which the acceleration is to be determined.
Landscapes
- Air Bags (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Abstract
Bei einem Beschleunigungssensor (10) zum selbsttätigen Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen ist eine als Trägheitskörper dienende Kugel (15) im Boden (13) eines Innenraums (14) mit schräg ansteigenden Seitenwänden (27) gelagert. Sie ragt dort durch eine Ausnehmung (20) und wird in Grundstellung von einem Magneten (16) fixiert. Ferner liegen auf der dem Magneten (16) zugeordneten Seite der Kugel (15) die Enden zweier mit mechanischer Vorspannung angeordneten Kontaktfedern (22, 23) an. Die Kontaktfedern (22, 23) sind mit Ableitleitungen für das Meßsignal verbunden. Bei Auslenkung der Kugel (15) aus der Grundstellung werden die Kontaktfedern (22, 23) geöffnet, so daß ein elektrischer Schaltkreis für die Auslösung der Insassenschutzvorrichtungen unterbrochen wird. Der Beschleunigungssensor (10) hat eine sehr geringe Ansprechzeit und baut besonders kostengünstig.
Description
Beschleunigungssensor, insbesondere zum selbsttätigen Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Beschleunigungssensor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen, aus dem
DE-GM 84 01 991.3 bekannten Beschleunigungssensor ist im Boden eines trichterförmigen Innenraums als seismische Masse eine Kugel angeordnet. In Ruhestellung wird diese Kugel von einem Haltemagneten fixiert. Bei Auslenkung der Kugel durch eine angreifende Beschleunigung wird eine im Deckel des Beschleunigungssensors angeordnete Membran elastisch verformt, so daß zwei Kontaktelemente geschlossen werden. Ferner ist zur Überwachung der seismischen Masse im Boden der Ausnehmung eine Lichtschranke ausgebildet, die bei Auslenkung der seismischen Masse geöffnet wird. Dieser Beschleunigungssensor baut aber sehr kompliziert. Da die Kugel die gesamte Schräge des Innenraums entlang rollen muß, um die Kontakte zu schließen, hat der Beschleunigungssensor eine relativ lange Ansprechzeit.
Bei einem aus der DE-OS 37 261 452 bekannten Beschleunigungsaufnehmer ist auf einem Hebel eine seismische Masse angeordnet. Das eine Ende des Hebels ist beweglich befestigt, während das andere, das freie Ende des Hebels einen Kontakt öffnen bzw. schließen kann.
Durch die auf die seismische Masse einwirkende Beschleunigung werden die Kontakte geschlossen. Auch dieser Beschleunigungsaufnehmer weist eine relativ lange Ansprechzeit auf, da die Kontakte nur durch die Einwirkung der seismischen Masse und die Schwerkraft geschlossen werden.
Ferner ist aus der nachveröffentlichten DE-OS 41 06 103.9 ein Beschleunigungssensor bekannt, bei dem der Trägheitskörper einen auf einer Wippe angebrachten, beweglichen Kontakt steuert. Bei Auslenkung der Kugel aus ihrer Ruhelage wird der bewegliche Kontakt und der feststehende Kontakt geschlossen, so daß ein elektrischer
Schaltkreis für die Auslösung von Insassenschutzvorrichtungen geschlossen ist.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Beschleunigungsaufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bereits bei relativ geringen Auslenkungen der Kugel die Kontakte geöffnet werden. Bereits nach einem sehr kurzen Weg gibt die Kugel die beiden beweglichen Kontakte frei, so daß eine Insassenschutzvorrichtung ausgelöst werden kann. Die Kugel betätigt direkt die beider. Kontakte. In Grundstellung, d. h. ohne daß eine Beschleunigungskraft einwirkt, sind die Kontakte geschlossen, so daß die Funktionsfähig- keit des Beschleunigungssensors jederzeit überprüft werden kann. Dadurch ist der Sensor auch in bestehenden Systemen einsetzbar. Ferner ist der Beschleunigungssensor unempfindlich gegen vertikale Beschleunigungen. Der Sensor baut besonders kostengünstig. Bei bisherigen Sensoren verwendete Bauteile können mit geringen Änderungen weiterverwendet werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Beschleunigungssensors möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor und Figur 2 einen Schnitt in Richtung II-II nach Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 ist mit 10 ein Sensor bezeichnet, der zum Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen, z. B. Airbag oder Gurtstraffer, in Kraftfahrzeugen dient. Er weist ein Gehäuse 11 mit einem etwa trichterförmigen Innenraum 12 auf, dessen Boden 13 als Pfanne ausgebildet ist. Das Gehäuse 11 kann aus Kunststoff, insbesondere aus Thermoplast bestehen und im Spritzgußverfahren hergestellt sein. Der Innenraum 12 dieses Gehäuses 11 wird von einem Deckel 14 abgeschlossen. Im Boden 13 liegt eine als seismische Masse bzw. als Trägheitskörper dienende Kugel 15 auf, die als massive Stahlkugel ausgebildet sein kann. In der Figur 1 ist hierbei die Kugel 15 in Grundstellung mit durchgezogenen Linien und in der sogenannten Auslösestellung mit gestrichelten Linien eingezeichnet. Es ist ferner auch möglich, die Kugel 15 aus einem anderen ferromagnetischen Material herzustellen oder mit einer Schicht aus diesem Material zu versehen. Die Kugel 15 steht in Wirkverbindung mit einem im Boden 13 angeordneten Magneten 16, der die Kugel 15 in ihrer Ruhestellung fixiert und dessen Stärke die Auslöseschwelle mitbestimmt. Als Magnet 16 kann sowohl ein Elektromagnet oder, wie in der Figur 1 dargestellt, ein Permanentmagnet verwendet werden. Der Magnet 16 ist dabei in einem schraubenförmigen Körper 17 angeordnet, der in eine Ausnehmung 18 des Gehäuses 10
eingeschraubt wird. Dadurch kann der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 16 und der Kugel 15 in einfacher Weise variiert werden, indem der Körper 17 mehr oder weniger tief in die Ausnehmung 18 eingeschraubt wird. Der Boden 13 kann z. B. als spitz zulaufender Trichter, als Kalotte oder als eine kegelstumpfförmige Pfanne, wie in der Figur 1 dargestellt, ausgebildet sein. In allen Fällen ist aber im Grund dieser Pfanne eine Ausnehmung, z. B. eine durchgehende Bohrung 20 ausgebildet, durch die die Kugel 15 zu einem sehr geringen Teil in die Ausnehmung 18 ragt. Diese Bohrung 20 ist im Bereich des Magneten 16 ausgebildet, so daß die Achse des Permanentmagneten 16 durch den Mittelpunkt der Kugel 15 verläuft. In den Bereich zwischen der Kugel 15 und dem Magneten 16 ragen zwei Kontaktfedem 22, 23, die mechanisch vorgespannt sind und an der Unterseite der Kugel 15, d. h. an dem durch die Bohrung 20 ragenden Bereich der Kugel 15 anliegen. Diese Kontaktfedern 22, 23 sind mit ihrem einen Ende an den Enden von Ableitleitungen 24, 25 angeschweißt. Diese Ableitleitungen 24, 25 führen zu nicht dargestellten Steuergeräten zum Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen. In Figur 1 bzw. 2 sind die beiden Kontaktfedern 22, 23 über Kreuz angeordnet, d. h. die beiden Kontaktfedern 22, 23 liegen unter einem Winkel von 90° aufeinander. Diese Anordnung erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Kontaktfedern einen runden Querschnitt aufweisen. Durch diese Anordnung wird eine besonders gute Kontaktgabe zwischen den beiden Kontaktfedern ermöglicht. Als Kontaktfedern mit rundem Querschnitt können auf besonders einfache Weise Drähte verwendet werden. Verwendet man die Adern der Ableitleitungen gleichzeitig als Kontaktfedem, so kann man auf die Widerstandsschweißung verzichten, wodurch der Sensor zusätzlich noch vereinfacht wird. Durch die Ausbildung der Kontaktfedern als Drähte wird eine besonders kleine Auflagefläche der Kontaktfedern untereinander ermöglicht, so daß eine sehr kurze Kontaktzeit möglich ist. Ferner sind die Kontaktfedern dann weniger schmutzempfindlich.
In der Ausgangsstellung des Beschleunigungssensors 10 befindet sich die Kugel 15 in der tiefsten Stelle der Kalotte, ragt durch die Bohrung 20 und wird dort von der magnetischen Kraft des Magneten 16 in dieser Lage fixiert. Ferner liegen in dieser Ausgangsstellung die Kontaktfedern 22, 23 möglichst im Uberlappungsbereich aufgrund der mechanischen Vorspannung an der Kugel 15 an. Wirkt auf die Kugel 15 eine Beschleunigungskraft ein, so wird die Kugel 15 aus ihrer Ruhelage ausgelenkt und rollt an den Seitenwänden 27 des Innenraums 12 hoch. Um eine Beschleunigungsschwelle vorzugeben, sind die Seitenwände 27 des Innenraums 12 um einen bestimmten Winkel geneigt. Für eine Schwelle von z. B. 0,4 g (g = Erdbeschleunigung) müssen die Seitenwände 27 einen Neigungswinkel von ca. 21,8° haben. Soll die Schwelle hingegen 4 g betragen, so sind die Seitenwände steiler auszubilden und weisen z. B. einen Winkel von 30° auf. Bereits bei geringster Auslenkung der Kugel 15 aus der Ruhelage, d. h. die Kugel befindet sich in der in der Figur 1 gestrichelt eingezeichneten Position, berühren sich die beiden Kontaktfedern 22, 23 nicht mehr. Dadurch ist der Stromkreis unterbrochen und die angeschlossenen Insassenschutzvorrichtungen werden ausgelöst. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Auslenkung der Kugel 15 und somit eine Erfassung einer Beschleunigung in allen Richtungen einer Ebene möglich. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Detektion einer Beschleunigung nur in einer bestimmten Richtung zu ermitteln. Hierzu weist der Innenraum des Gehäuses nur auf einer Seite, in der die Beschleunigung ermittelt werden soll, eine ansteigende Seitenwand auf.
Claims
1. Beschleunigungsensor (10), insbesondere zum selbsttätigen Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit einem Trägheitskörper (15) der bei angreifender Beschleunigungskraft entlang einer ansteigenden Seitenwand (27) eines Innenraums (12) eines Gehäuses (11) rollt oder gleitet und in Ruhestellung von einem Magneten (16) in seiner Position fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägheitskörper (15) teilweise durch eine im Boden (13) des Gehäuses (10) ausgebildete Ausnehmung (20) ragt, daß der Trägheitskörper (15) in seiner Ruhestellung mit seinem durch die Ausnehmung (20) ragenden Ende an bewegliche, eine mechanische Vorspannung aufweisende Kontaktfedern (22, 23) anliegt und daß bei Auslenkung des Tragheitskorpers (15) die beiden Kontakte (22), (23) geschlossen oder geöffnet werden.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bewegliche Kontaktfedern (22, 23) vorhanden sind, die unter einem Winkel von etwa 90° angeordnet sind.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontaktfedern (22, 23) Runddrähte sind.
4. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontaktfedern (22), (23) die Adern der Ableitleitungen (24, 25) des Sensors sind.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (16) auf der den Trägheitskörper (15) abgewandten Seite der Kontaktfedern (22, 23) angeordnet ist.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (16) ein Elektromagnet ist.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (16) ein Permanentmagnet ist.
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Permanentmagneten (16) und dem Trägheitskörper (15) veränderbar ist.
9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) aus Thermoplast hergestellt ist.
10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) im Spritzgußverfahren hergestellt ist.
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