DE4027046A1

DE4027046A1 - Vorrichtung zum pruefen der funktionsfaehigkeit und/oder eichen eines beschleunigungs-sensors, insbesondere eines aufprall-sensors fuer ein kraftfahrzeug, und verfahren zum betrieb der vorrichtung

Info

Publication number: DE4027046A1
Application number: DE19904027046
Authority: DE
Inventors: Randolf Dr Mock; Dieter Stein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1991-04-11

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit und/oder Eichen eines Beschleunigungs- Sensors, insbesondere eines Aufprall-Sensors (Crash-Sensors) für ein Kraftfahrzeug, und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung, welcher Sensor positive und/oder negative Be schleunigungen erfassen kann.

Ein bereits vorgeschlagener Aufprall-Sensor (Crash-Sensor) zur Auslösung eines Luftsacks (Air-Bag) benutzt zur Messung der Aufprallbeschleunigung einen Si-Biegebalken mit piezoresisti ven Widerstandsschichten, auf den eine seismische Masse aus ferromagnetischem Material aufgebracht ist. Da ein solcher Sensor ein sicherheitsrelevantes Bauteil darstellt, muß bei Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs, in dem ein solcher Sensor installiert ist, eine Prüfung der Funktionsfähigkeit des Sensors durchgeführt werden. Diese Funktionsprüfung kann dadurch erfolgen, daß die seismische Masse (Eisen) durch einen außen am Sensor angebrachten Elektromagneten derart mit einer Kraft beaufschlagt wird, daß auf die seismische Masse eine Be schleunigung in der Größenordnung von 50 g wirkt.

Eine dafür bereits vorgeschlagene Vorrichtung besteht aus einer Anordnung eines Sensorgehäuses, innerhalb dessen sich der Si- Biegebalken mit auf diesem angebrachter seismischer Masse be findet, mit einem Weicheisenjoch mit um dieses gewickelter Magnetspule, wobei das Weicheisenjoch mit seiner Längsachse koaxial mit der seismischen Masse in Biegerichtung des Si- Biegebalkens ausgerichtet angeordnet ist, vergl. Fig. 1. Der derart gebildete Elektromagnet und diese seismische Masse bilden einen magnetischen Kreis, wobei jedoch aufgrund der Anordnung und des verwendeten Weicheisenjochs in Form eines Stabes sowie der nach oben begrenzten Abmessungen des Elektro magneten die erforderliche Magnetkraft, die auf die seismische Masse wirken soll, nur unter Aufwand einer relativ großen Amperewindungszahl und damit verbunden eines hohen Stroms durch die Magnetspule erzeugt werden kann. Dies führt unter anderem zu einem relativ hohen Aufwand für die den Erreger strom für die Magnetspule steuernde Schalteinrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Beschleu nigungs-Sensors der eingangs genannten Art und gemäß dem Ober begriff von Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 2 zu schaffen, die bei erhöhter Krafterzeugung zur Einwirkung auf die seismische Masse mit gegenüber der vorgeschlagenen Vor richtung verringerten äußeren Abmessungen und einer verringer ten Erregungsstromstärke realisiert werden kann, wodurch ein höherer Freiheitsgrad für den Einbau des Beschleunigungs- Sensors, beispielsweise hinter dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, und eine Vereinfachung und damit eine höhere Wirtschaftlichkeit der Steuereinrichtung für die Magnetspule erreichbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die durch die in dem Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Eine zweite Lösung der vorstehenden Aufgabe ist durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 2 gegeben, die durch die in diesem angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Figuren im einzelnen beschrieben, wobei die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen lediglich bevorzugte Ausführungsbei spiele der Erfindung betreffen.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß einem bestehenden Vorschlag.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt, wie bereits erläutert, eine Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Beschleunigungs-Sensors 1, insbesondere eines Aufprall-Sensors für ein Kraftfahrzeug, welcher Beschleunigungs-Sensor 1 eine auf einem Si-Biegebalken mit piezoresistiven Widerstandsschichten aufgebrachte seismische Masse aus Eisen enthält, auf die zu Prüfzwecken eine von außen durch das Sensorgehäuse wirkende, durch einen Elektromagneten 2 erzeugte Kraft zum Beschleunigen der seismischen Masse einwirkt. Der Elektromagnet besteht aus einem zylindrischen, ein Weich eisenjoch bildenden Topfkern mit einer in den Topfkern ein gesetzten Magnetspule. Der Topfkern ist derart an dem Sensor gehäuse angebracht, daß die seismische Masse und der Topfkern in Biegerichtung des Si-Biegebalkens koaxial angeordnet sind, so daß der Elektromagnet und die seismische Masse einen in bezug auf die Feldlinienverteilung optimalen magnetischen Kreis bilden.

Fig. 3 zeigt, wie bereits erläutert, eine Vorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem ebenfalls vorgesehen ist, daß zum Prüfen der Funktionsfähigkeit des Beschleunigungs-Sen sors 1 eine von außen durch das Sensorgehäuse wirkende, durch einen Elektromagneten 2 erzeugte Kraft zum Beschleunigen der seismischen Masse einwirkt. Der Elektromagnet besteht aus einem mit rechtwinkelig einwärts abgewinkeltem äußeren Polschuhen versehenen Weicheisenjoch mit einem zentralen Steg, um den herum eine Magnetspule angeordnet ist. Das Weicheisenjoch ist derart an dem Sensorgehäuse angebracht ist, daß der zentrale Steg des Weicheisenjochs und die seismische Masse in Biegerichtung des Si-Biegebalkens koaxial angeordnet sind, so daß eine symmetrische Verteilung der Feldlinien zur Bildung eines optimalen magnetischen Kreises gegeben ist.

Die beiden in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiele betreffen Vorrichtungen, die die seismische Masse einer Be schleunigung von = 50 g aussetzen können.

Erfindungsgemäß wird des weiteren ein Verfahren vorgeschlagen, das vorsieht, daß die seismische Masse durch Erregen der Magnetspule zum Zwecke der Funktionsprüfung bei einer Produktkontrolle mit einer Kraft beaufschlagt wird und/oder daß die seismische Masse durch Erregen der Magnetspule zum Zwecke einer Fahrzeugbereitschaftsprüfung vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs und/oder während dessen Betrieb mit einer Kraft beaufschlagt wird.

Das Ein- und Ausschalten der Erregung der Magnetspule wird vorzugsweise programmgesteuert durch einen Bordrechner durchgeführt. Das Prüfungsergebnis, nämlich das Sensorsignal, wird dem Bordrechner zur Weiterverarbeitung zugeführt.

Claims

1. Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit und/oder Eichen eines Beschleunigungs-Sensors, insbesondere eines Aufprall-Sensors für ein Kraftfahrzeug, welcher Beschleunigungs-Sensor eine auf einem beweglichen Sensorelement, beispielsweise einem Si-Biege balken mit piezoresistiven Widerstandsschichten, aufgebrachte seismische Masse aus ferromagnetischem Material enthält, auf die zu Prüfzwecken eine von außen durch das Sensorgehäuse wirkende, durch einen Elektromagneten erzeugte Kraft zum Beschleunigen der seismischen Masse einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromagnet (2) aus einem vorzugsweise zylindrischen, ein Weicheisenjoch bildenden Topfkern mit einer in den Topfkern eingesetzten Magnetspule besteht, und
daß der Topfkern derart an dem Sensorgehäuse angebracht ist, daß die seismische Masse und der Topfkern in Bewegungsrichtung des Sensorelements koaxial angeordnet sind, so daß der Elektro magnet und die seismische Masse einen in bezug auf die Feld linienverteilung optimalen magnetischen Kreis bilden.

2. Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit und/oder Eichen eines Beschleunigungs-Sensors, insbesondere eines Aufprall-Sen sors für ein Kraftfahrzeug, welcher Beschleunigungs-Sensor eine auf einem beweglichen Sensorelement, beispielsweise einem Si- Biegebalken mit piezoresistiven Widerstandsschichten, aufgebrach te seismische Masse aus ferromagnetischem Material enthält, auf die zu Prüfzwecken eine von außen durch das Sensorgehäuse wirkende, durch einen Elektromagneten erzeugte Kraft zum Be schleunigen der seismischen Masse einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromagnet (2) aus einem mit rechtwinkelig einwärts abgewinkeltem äußeren Polschuhen versehenen Weicheisenjoch mit einem zentralen Steg, um den herum eine Magnetspule angeordnet ist, besteht und
daß das Weicheisenjoch derart an dem Sensorgehäuse angebracht ist, daß der zentrale Steg des Weicheisenjochs und die seismi sche Masse in Bewegungsrichtung des Sensorelements koaxial ange ordnet sind, so daß eine symmetrische Verteilung der Feld linien zur Bildung eines optimalen magnetischen Kreises ge geben ist.

3. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seismische Masse durch Erregen der Magnetspule zum Zwecke der Funktionsprüfung bei einer Produktkontrolle mit einer Kraft beaufschlagt wird.

4. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seismische Masse durch Erregen der Magnetspule zum Zwecke einer Fahrzeugbereitschaftsprüfung vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs und/oder periodisch während dessen Betrieb mit einer Kraft beaufschlagt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ein- und Ausschalten der Erregung der Magnetspule pro grammgesteuert durch einen Bordrechner durchgeführt wird und
daß das Prüfungsergebnis, nämlich das Sensorsignal, dem Bord rechner zur Weiterverarbeitung zugeführt wird.