DE4315072A1 - Beschleunigungssensor für fahrzeugsensitive Systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor für fahrzeug­ sensitive Systeme nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Trägheitsmasse kann beispielsweise aus einer einen Stößel bewegenden Masse, einer schwenkbar gelagerten Masse oder einer gegen Federkraft beweglichen Masse bestehen, die mit einem Stößel oder einem Impulshebel versehen ist. Das Halteteil kann in üblicher Weise mit einer Basis versehen sein, die eine kugelpfan­ nenförmige Ausnehmung und ein Lagerteil für einen Impulshebel aufweist, der zwischen seiner Spitze und seiner Lagerung an seinem Lagerteil zu einer kugelpfannenförmigen Kappe verbreitert ist, wobei zwischen der Kappe und der Ausnehmung eine die Träg­ heitsmasse bildende Kugel gehaltert ist und eine mit der Spitze des Impulshebels in Berührung stehende oder nahezu in Berührung stehende Steuerklinke vorgesehen ist, die von der Spitze des Impulshebel verschwenkt wird, wenn die Trägheitsmasse durch Beschleunigungen vorbestimmter Größe aus ihrer Ruhelage bewegt wird.

Bei einem aus EP 0 315 955 A2 bekannten Beschleunigungssensor dieser Art ist das Halteteil um eine Achse schwenkbar gelagert, die durch den Bereich der Spitze des Impulshebels oder durch den Berührungsbereich der Spitze des Impulshebels mit der Steuer­ klinke verläuft, so daß der Angriffspunkt der Spitze des Impuls­ hebels an der Steuerklinke nach einem Verschwenken des Halte­ teils des Beschleunigungssensors erhalten bleibt. Bei dem be­ kannten Beschleunigungssensor ist aber nicht berücksichtigt worden, daß selbst dann, wenn der Angriffspunkt der Spitze des Impulshebels an der Steuerklinke bei einem Verschwenken nicht verändert wird, sich dennoch das von dem Impulshebel auf die Klinke übertragenen Drehmoment wegen der Richtung der von dem Impulshebel übertragenen Kraft derart verändern kann, daß eine zuverlässige Funktion nicht mehr gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Beschleunigungssensor der eingangs angegebenen Art derart zu verbessern, daß in jeder Schwenkstellung des Halteteils des Beschleunigungssensors von dem Impulshebel ein im wesentlichen gleiches Drehmoment auf die Steuerklinke übertragen wird, so daß die Steuerklinke zuverlässig das von dieser beaufschlagte Teil, beispielsweise ein Steuerrad eines Gurtaufrollers der aus DE-34 18 378 A bekannten Art steuern kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Beschleunigungssen­ sor der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Steuer­ klinke mit einer mit der Spitze des Impulshebels zusammenwirken­ den Steuerkurve versehen ist und die Steuerkurve derart geformt und der Träger derart verschwenkbar ist, daß der Impulshebel in jeder Schwenkstellung des Halteteils bei seiner Aktivierung die Steuerklinke mit einer ein etwa gleiches Drehmoment erzeugenden Kraft beaufschlagt.

Der Impulshebel beaufschlagt nach einer bevorzugten Ausführungs­ form die Steuerklinke dann mit einer ein etwa gleichbleibendes Drehmoment erzeugenden Kraft, wenn die Form der Steuerkurve der­ art auf die Schwenkbewegung des Halteteils abgestimmt ist, daß in jeder Relativstellung des Impulshebels zu der Steuerkurve das Übersetzungsverhältnis von Impulshebel und Steuerklinke konstant ist.

Eine besonders günstige Kraftübertragung ist dann gewährleistet, wenn die Spitze des Impulshebels rechtwinkelig auf die Steuer­ kurve einwirkt, weil dann Reibungseinflüsse ausgeschaltet sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, daß die von der Spitze des Impulshebels auf die Steuerkurve ausge­ übte Kraft rechtwinkelig auf der Tangente der Steuerkurve steht und daß sämtliche Kraftrichtungen auf den Tangenten eines Krei­ ses liegen, dessen Mittelpunkt die Schwenkachse der Klinke und dessen Radius der wirksame Hebelarm ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorge­ sehen, daß das Halteteil einerseits schwenkbar an einem in einer Kreisbogenführung geführten und von einer Schneckenwelle ange­ triebenen Zahnsegment gelagert ist und andererseits durch einen Gleitstein oder einer Rolle in einer zweiten Kurvenführung geführt ist. Durch diese Schwenklagerung des Halteteils läßt sich die gewünschte Bewegungscharakteristik der Spitze des Impulshebels, die der Form der Steuerkurve der Klinke angepaßt ist, erzeugen.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Halteteil mit zwei an einem die Steuerklinke tragenden Gehäuse angelenkten Lenkern ein Vier-Gelenk-System bildet und ein Lenker ein zu seiner Schwenkachse konzentrisches Zahnsegment trägt, das mit einer Schneckenwelle kämmt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gurtaufrollers mit ver­ schwenkbarem fahrzeugsensitivem Beschleunigungssensor,

Fig. 2 und Fig. 3 den Beschleunigungssensor nach Fig. 1 in den Endstellungen seiner Schwenkbewegungen,

Fig. 4 eine Seitenansicht des unteren Teils einer zwei­ ten Ausführungsform eines Gurtaufrollers mit verschwenk­ barem fahrzeugsensitivem Beschleunigungssensor,

Fig. 5 und Fig. 6 den Beschleunigungssensor gemäß Fig. 4 in den Endstellungen seiner Schwenkbewegungen,

Fig. 7 die relative Zuordnung des Impulshebels des Be­ schleunigungssensors zu der Steuerklinke,

Fig. 8 die Winkel des Impulshebels und der Steuerklinke zur Waagerechten und zur Senkrechten sowie die sich aus den Winkelzuordnungen ergebenden Kraftrichtungen und

Fig. 9 die Konstruktion der Steuerkurve bei rechtwinke­ lig auf diese von dem Impulshebel ausgeübter Kraft.

Der in den Fig. 1 bis Fig. 6 dargestellte Gurtaufroller besteht aus einem U-förmigen Grundrahmen 1, über den der Gurtaufroller beispielsweise an einer verschwenkbaren Rückenlehne befestigt ist. In dem Rahmen 1 ist über besondere Lagerteile die Wickel­ rolle gelagert. Mit einem Schenkel des Rahmens 1 ist die Mecha­ nikgrundplatte aus Kunststoff verbunden. An der Mechanikgrund­ platte ist eine Steuerscheibe 2 schwenkbar gelagert. Um einen Zapfen 3 der Steuerscheibe 2 ist der zweiarmige Klinkenhebel 4 schwenkbar gelagert, dessen Sperrzahn 5 in die Verzahnung 6 des Steuerrades 7 einfällt, wenn die Spitze 8 des Impulshebels 9 durch Verschwenkung auf der durch einen Nocken gebildeten Steuer­ kurve 10 der Steuerklinke 4 gleitet und diese dadurch in die Ver­ zahnung 6 des Steuerrades 7 einschwenkt. Das Steuerrad 10 ist mit der Welle der Wickelrolle verbunden.

Der sogenannte fahrzeugsensitive Beschleunigungssensor 12 besteht aus einer Basisplatte 13 mit einer kugelpfannenförmigen Vertiefung und dem Impulshebel 9, der an dem mit der Basisplatte 9 verbundenen Lagerteil 14 um die Achse 15 schwenkbar gelagert ist. Die Basisplatte 13 und das Lagerteil 14 bilden zusammen den Grundrahmen oder das Halteteil des Beschleunigungssensors. Der Impulshebel 9 weist zwischen seiner Lagerung 15 und seiner Spitze 11 eine kugelpfannenförmige Kappe 16 auf, wobei zwischen dieser Kappe und der Vertiefung der Basisplatte 13 die Sensor­ kugel 17 gehaltert ist.

Soweit entspricht der Gurtaufroller und der fahrzeugsensitive Beschleunigungssensor 12 der in der DE-A-34 18 378 beschriebenen Vorrichtung, auf die zur weiteren Beschreibung Bezug genommen wird.

Das Halteteil 13, 14 ist durch eine Schwenkachse 20 an einem Zahnradsegment 21 angelenkt, das über einen gekrümmten Steg oder Gleitsteine in einer kreisbogenförmigen Schlitzführung 22 ge­ führt ist, die in dem Gehäuse 1 angeordnet ist. Mit dem Zahnrad­ segment 21 kämmt eine in dem Gehäuse gelagerte Schneckenwelle 23. Die Basisplatte 13 des Halteteils ist an ihrem vorderen Ende mit einem Gleitstein 24 versehen, der in einer schlitzför­ migen Kurvenführung 25 geführt ist.

Der Gurtaufroller ist eine verschwenkbare Sitzlehne eingebaut. Die Sitzlehnenverstellung erfolgt über einen Servomotor mit dazu­ gehörigem Getriebe. Zwischen dem Antriebsmotor und dem Sitzlehnenverstellgetriebe ist ein Getriebe geschaltet, von dem der Antrieb der Schneckenwelle 35 abgeleitet ist. Die Drehzahl des Servomotors wird im vorgegebenen Verhältnis zu der Sitzlehnenver­ stellung auf die Schneckenwelle 23 übertragen, so daß je nach der Sitzlehnenverstellung immer eine entsprechende Nachstellung der Basisplatte 13 erfolgt, die dadurch in ihrer waagerechten Stellung unabhängig von einer Verstellung der Sitzlehne gehalten wird. Dabei erfolgt die Verstellung durch die Kurvenführungen 22, 25 in der Weise, daß die Spitze 8 des Impulshebels 9 der Kon­ tur der Steuerkurve 10 folgt, wobei diese Kontur derart gewählt ist, daß die von der Spitze 8 des Impulshebels 9 auf die Steuer­ kurve 10 übertragene Kraft an dem Klinkenhebel 4 in jeder Stel­ lung ein gleichbleibendes Drehmoment erzeugt.

Die Endstellungen der Spitze 8 des Impulshebels 9 auf der Steuer­ kurve 10 sind aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 4 bis Fig. 6 ist das Zahnrad­ segment 30 mit einem Lenker 31 fest verbunden, der um die Achse 32 in dem Gehäuse 1 schwenkbar gelagert ist. Auf dem Zahnseg­ ment 30 ist das Halteteil 13, 14 um die Achse 33 schwenkbar gela­ gert. Das vordere Ende der Basisplatte 13 des Halteteils 13,14 ist um die Achse 34 schwenkbar an dem Lenker 35 gelagert, dessen anderes Ende um die Achse 36 in dem Gehäuse 1 gelagert ist. Durch Verschwenkung des Zahnsegments 30 über die Schneckenwelle 23 wird das Halteteil 13,14 in einer Weise verschwenkt, daß die Basisplatte 13 in jeder Schwenkstellung in ihrer waagerechten Stellung verbleibt. Während dieser Schwenkbewegung führt die Spitze 8 des Impulshebels 9 auf der Steuerkurve 10 eine derarti­ ge Bewegung aus, daß die von der Spitze 8 auf die Steuerkurve 10 übertragene Kraft an dem Klinkenhebel 4 immer das gleiche Drehmo­ ment erzeugt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, bilden die Lenker 31, 35 mit dem Halteteil 13, 14 ein Vier-Gelenk-System mit den Gelenken 32, 33, 34, 36.

An Hand der Fig. 7 bis Fig. 9 werden nun die zweckmäßigen Gestal­ tungen der Steuerkurve 10 erläutert.

Bei der ersten an Hand der Fig. 7 und Fig. 8 abgeleiteten Form der Steuerkurve wird vorausgesetzt, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Impulshebel 9 und dem Klinkenhebel 4 bei jeder Sitz­ verstellung gleichbleibt. Unter dieser Bedingung gilt für die Form der Steuerkurve 10 folgende mathematische Ableitung:

Bestimmung der Form der Steuerkurve

Das Übersetzungsverhältnis

Wird nach einer bevorzugten Ausführungsform vorausgesetzt, daß die Spitze 8 des Impulshebels 9 immer senkrecht auf der Tangente der Steuerkurve 10 steht, gilt für die Form der Steuerkurve 10 folgende mathematische Ableitung:
Nach der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 9 soll die Spitze des Impulshebels senkrecht auf der Steuerkurve stehen.

Daraus folgt R₂ = f (α₂), wobei β = α₁

Für die praktische Ausgestaltung der Steuerkurve läßt sich nur der obere Kurvenast in Fig. 9 praktisch verwenden, weil der Impulshebel die Steuerkurve nicht von ihrer konkaven Seite her berühren kann.

Claims (5)

1. Beschleunigungssensor für fahrzeugsensitive Systeme
mit einem Halteteil, auf dem eine einen Hebel oder einen Stößel unter der Wirkung von Beschleunigungen oder Verzö­ gerungen bewegende Trägheitsmasse gehaltert ist, mit einer
mit der Spitze des Hebels oder Stößels in Berührung stehen­ den oder nahezu in Berührung stehenden Steuerklinke, die von der Spitze verschwenkt wird, wenn die Trägheitsmasse durch Beschleunigungen vorbestimmter Größe aus ihrer Ruhelage be­ wegt wird,
wobei das Halteteil an einem verschwenkbaren Fahrzeugteil, beispielsweise einem Sitz oder einer Sitzlehne, beweglich gelagert ist und
wobei das Halteteil mit einer Stelleinrichtung versehen ist, die dieses bei Verschwenken des Fahrzeugteils derart bewegt, daß sich die Richtung des Halteteils relativ zu dem Fahrzeug­ boden nicht verändert,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerklinke (4) mit einer mit der Spitze (8) des Hebels oder Stößels (9) zusammenwirkenden Steuerkurve (10) versehen ist und die Steuerkurve (10) derart geformt und das Halteteil (13, 14) derart beweglich ist, daß die Spitze (8) in jeder Lage des Halteteils bei ihrer Aktivierung die Steuerklinke (4) mit einer ein etwa gleiches Drehmoment erzeugenden Kraft beaufschlagt.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Form der Steuerkurve (10) derart auf die Schwenkbewegung des Halteteils (13, 14) abgestimmt ist, daß in jeder relativen Stellung des Hebels (9) oder des Stößels zu der Steuerkurve (10) das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Impulshebel und der Steuerklinke konstant ist.

3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von der Spitze (8) auf die Steuerkurve (10) ausgeübte Kraft rechtwinkelig auf der Tangente der Steuerkurve (10) steht und daß die Kraftrichtungen in allen Stellungen der Spitze (8) auf der Steuerkurve (10) auf Tan­ genten eines Kreises liegen, dessen Mittelpunkt die Schwenk­ achse (3) des Klinkenhebels (4) und dessen Radius der wirk­ same Hebelarm ist.

4. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halteteil (13,14) einerseits schwenkbar an einem in einer Kreisbogenführung (22) geführ­ ten und von einer Schneckenwelle (23) angetriebenen Zahnseg­ ment (21) gelagert und andererseits durch einen Gleitstein (24) oder eine Rolle in einer zweiten Kurvenführung (25) ge­ führt ist.

5. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Halteteil (13, 14) mit zwei an einem die Steuerklinke (4) tragenden Gehäuse angelenkten Len­ kern (31, 35) ein Vier-Gelenk-System bildet und ein Lenker (31) ein zu seiner Schwenkachse (32) konzentrisches Zahnseg­ ment (30) trägt, das mit einer Schneckenwelle (23) kämmt.