DE4400206A1 - Stoßfeststellungseinrichtung - Google Patents
StoßfeststellungseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Feststellen
von Stößen (im folgenden als "Stoßsensor" bezeichnet), ins
besondere zur Feststellung von sich ändernden Beschleunigungen
von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, in beispielsweise
Situationen von Kollisionen, plötzlichem Halten, plötzlichem
Anfahren oder plötzlichem Beschleunigungen. Im besonderen weist
dieser Stoßsensor einen magnetischen Reed-Schalter auf, der Stöße
feststellt, die Fahrzeuge bei Kollisionen und anderen Verkehrs
unfällen erfahren, und ein Signal zur Betätigung einer Schutzvor
richtung, wie eines Airbags oder eines Sicherheitsgurtsystems
ausgibt.
Es sind viele Beispiele von Stoßsensoren, die magnetische
Reed-Schalter verwenden bekannt. Diese Stoßsensoren haben ein
innerhalb des Fahrzeugs angebrachtes Gehäuse, wobei das Schalter
gehäuse in der Richtung angeordnet ist, in der der Stoß festzu
stellen ist, beispielsweise in der Richtung, in der sich das
Kraftfahrzeug bewegt. In dem Schaltergehäuse ist der magnetische
Reed-Schalter angebracht, und ein Magnet zylindrischer Form ist
koaxial zum Schaltergehäuse auf diesem angeordnet. Dieser Magnet
wird durch eine Schraubenfeder so belastet, daß er längs des
Schaltergehäuses gleiten kann.
Wenn ein Kraftfahrzeug infolge eines Zusammenstoßes oder aus
einem anderen Grund plötzlich anhält, erhält der Stoßsensor die
erhebliche Verzögerung, wodurch sich der Magnet in dem Stoßsensor
aufgrund seiner Masseträgheit längs des Schaltergehäuses gegen
den Widerstand der Kraft der Schraubenfeder bewegt.
Wenn die auf dem Kontaktabschnitt des magnetischen
Reed-Schalters ausgeübte Magnetkraft einen bestimmten Wert über
schreitet, schließen die Kontaktabschnitte, was bewirkt, daß der
Schalter einschaltet. Danach, wenn das Fahrzeug steht, wird die
Zugspannung der Feder größer als die Trägheitskraft des Magnets,
und der Magnet bewegt sich längs der Außenseite des Schalterge
häuses in die umgekehrte Richtung zurück in seine Ausgangs
position vor dem Zusammenstoß. Die auf dem magnetischen Reed-
Schalter ausgeübte Magnetkraft nimmt dabei allmählich ab, und der
Kontaktabschnitt des Schalters geht in den ausgeschalteten
Zustand über, wenn die Magnetkraft unter dem bestimmten Wert
abnimmt.
Der magnetische Reed-Schalter verbleibt in dem eingeschalte
ten Zustand vom Zeitpunkt, zu dem die Kontaktabschnitte ge
schlossen werden, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kontakt
abschnitte öffnen. Der Ein-Zustand der Kontaktabschnitte wird
durch eine bestimmte Nachweisschaltung festgestellt, und das
Signal der Nachweisschaltung wird einer Steuerschaltung für das
Fahrgastschutzsystem, etwa Airbags, eingegeben.
Wenn jedoch der auf den herkömmlichen Stoßsensor aufgebrach
te Stoß extrem groß wird, nimmt die Geschwindigkeit des sich
längs der Außenfläche des Schaltergehäuses bewegenden Magneten
zu, was zur Folge hat, daß der Ein-Zustand des magnetischen Reed-
Schalters nach sehr kurzer Zeit endet, und es kann sein, daß das
Stoßnachweissignal der Nachweisschaltung ebenfalls für eine sehr
kurze Zeit ausgegeben wird.
Ferner ist bei einem herkömmlichen Stoßsensor die Verwindung
der Schraubenfeder in Richtung ihres Durchmessers beschränkt, so
daß eine solche nur eintritt, wenn die Schraubenfeder sehr stark
zusammengepreßt wird, was zu einem Problem dahingehend führt, daß
die Zeitdauer, während welcher die magnetische Reed-Schalter im
Ein-Zustand verbleibt, von Fall zu Fall unterschiedlich ist.
Bei der Montage des herkömmlichen Stoßsensors kann die
Schraubenfeder zwischen das Gehäuse und das Schaltergehäuse
gesetzt werden, und es kann passieren, daß das zum Verschließen
des Reed-Schalters verwendete Harz an der zwischen dem Gehäuse
und dem Schaltergehäuse angeordneten Feder anhaftet. Dies kann
Expansions- und Kontraktionsbewegungen der Schraubenfeder
verhindern, was Fehlfunktionen der Stoßnachweiseinrichtung zur
Folge haben kann.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Stoßsensors,
der in der rage ist, einen Stoß auch dann sicher nachzuweisen,
wenn der von dem Sensor erfahrene Stoß erheblich ist.
Ferner schafft die Erfindung einen Stoßsensor, bei welchem
die Zeitdauer, während der der magnetische Reed-Schalter
fortgesetzt im Ein-Zustand ist, konstant ist. Ferner schafft die
Erfindung einen Stoßsensor, der dies mit einem einfachen Aufbau
erreicht. Ferner schafft die Erfindung einen Stoßsensor, bei
welchem nicht die Gefahr besteht, daß sich die Schraubenfeder
innen verfängt, wenn die Komponenten des Stoßsensors montiert
werden. Ferner schafft die Erfindung einen Stoßsensor für ein
zuverlässiges Arbeiten der Schutzvorrichtungen, wie etwa Airbags.
Ferner schafft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für
Schutzvorrichtungen, die den Stoßsensor enthält.
Der Sensor zur Feststellung von Stößen gemäß der Erfindung
weist ein Schaltelement, welches durch den Einfluß einer
Magnetkraft eingeschaltet wird, und ein bewegliches Element mit
einem Magneten, welches sich längs des Schalters unter dem
Einfluß der als Folge des Aufbringens eines Stoßes entstehenden
Trägheitskraft bewegt, auf. Das bewegliche Element ist so
anzuordnen, daß es sich in der Richtung bewegt, in der die Stöße
nachgewiesen werden sollen. Ferner umfaßt der Sensor Erstreckungs
mittel zum Ausdehnen der Zeitdauer, für die das bewegliche
Element in der Stellung verbleibt, in welcher das Schaltelement
im Ein-Zustand gehalten wird, wenn die Stöße auf das bewegliche
Element aufgebracht werden.
Ein Beispiel für solche Erstreckungsmittel ist ein am
beweglichen Element angebrachtes Gewichtselement zur Erhöhung der
Dichte bzw. Masse des beweglichen Elements. Dieses Gewichts
element besteht aus einem Material mit einer Dichte, die größer
als diejenige des Materials des Magneten ist. Der Magnet besteht
aus einem magnetischen Kunststoff.
Um eine solche Erstreckung zu ermöglichen, ist auch
vorgesehen, daß sich die Schraubenfeder, ein elastisches Element,
welches das bewegliche Element in einer bestimmten Richtung, wie
in die Richtung der Stöße, belastet, sich auch in Richtung ihres
Durchmessers sowie in Längsrichtung verformen kann. Zur Ermögli
chung einer solchen Verformung ist ein Spielraum zwischen der
Schraubenfeder und dem Schaltelement vorgesehen, so daß sich die
Schraubenfeder in Richtung ihres Durchmessers verformen kann. Ein
größerer Durchmesser der Schraubenfeder ist bevorzugt.
Das bewegliche Element weist einen Teil auf, der geringeren
Durchmesser als andere Teile hat, und der Teil geringeren
Durchmessers ist in die Schraubenfeder eingesetzt. Die Länge des
Abschnittes mit geringerem Durchmesser ist vorzugsweise kürzer
als die Länge der Schraubenfeder, wenn diese vollständig
zusammengedrückt ist.
Das Schaltelement wird durch Aufbringen von Stößen, die als
Folge eines Fahrzeugzusammenstoßes erfahren werden, eingeschal
tet. Dieser Stoßsensor ist mit einer Nachweisschaltung zum
Nachweisen des Ein-Zustandes des Schalters verbunden.
Ferner ist der Schalter in beispielsweise einem Glasgehäuse
untergebracht. Das elastische Element ist zwischen dem Gehäuse
und dem beweglichen Element angeordnet. Der Endabschnitt des
elastischen Elements wird beispielsweise durch eine auf dem
Gehäuse ausgebildete Ausnehmung abgestützt. Ein Beispiel des
Schaltelements ist ein magnetischer Reed-Schalter. Es ist
annehmbar, wenn das bewegliche Element allein aus Magneten
besteht. Es ist auch annehmbar, wenn das bewegliche Element aus
einem Magneten vergleichsweise hoher Masse bzw. Dichte besteht.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Sicherheitsein
richtung zur Gewährleistung der Sicherheit von Fahrgästen, wenn
Fahrzeuge Stöße erfahren. Diese Einrichtung gibt ein vom
Stoßsensor erzeugtes Nachweissignal auf Fahrgastschutzvor
richtungen, wie etwa Airbags, aus. Dadurch betätigt der Stoßsen
sor die Fahrzeugschutzvorrichtung sicher, wenn ein Fahrzeug in
einen Unfall, wie etwa einem Zusammenstoß, verwickelt ist.
Ein solcher Stoßsensor ist hinsichtlich des Nachweises von
Stößen auch dann zuverlässig, wenn der auf ein Fahrzeug aufge
brachter Stoß erheblich ist. Ferner weist der Stoßsensor Stöße
in einer Weise nach, daß die Zeitdauer, während das Schaltelement
im Ein-Zustand gehalten wird, konstant ist. Ferner stellt der
Sensor Stöße unter Verwendung eines einfachen Aufbaus fest.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Auf diesen zeigt bzw.
entspricht
Fig. 1 den Grundaufbau eines Stoßsensors, wobei ein Teil im
Querschnitt gezeigt ist,
Fig. 2 den Aufbau der ersten Ausführungsform eines Stoßsen
sors gemäß der Erfindung, wobei ein Teil im Querschnitt gezeigt
ist,
Fig. 3 den Aufbau einer zweiten Ausführungsform des
Stoßsensors gemäß der Erfindung, wobei ein Teil im Querschnitt
gezeigt ist,
Fig. 4 den Stoßsensor der Fig. 3 in einem Zustand, in dem
die Schraubenfeder vollständig zusammengedrückt ist,
Fig. 5 den Aufbau eines Stoßsensors ohne Spielraum zwischen
einer Schraubenfeder und einem Gehäuse, wobei ein Teil im Quer
schnitt gezeigt ist,
Fig. 6 einen Detailaufbau des Stoßsensors gemäß Fig. 2,
wobei Fig. 6 einen Querschnitt eines Stoßsensors im Schnitt in
Längsrichtung senkrecht zur Schwerkraftrichtung zeigt,
Fig. 7 einen Aufbau eines Stoßsensors der Fig. 6, der mit
einem Harz verschlossen ist, wobei Fig. 7 einen Querschnitt des
Stoßsensors mit Schnitt in Längsrichtung parallel zur Schwer
kraftrichtung zeigt,
Fig. 8 der Fig. 6 für eine dritte Ausführungsform des
Stoßsensors gemäß der Erfindung und
Fig. 9 der Fig. 7 für die dritte Ausführungsform des
Stoßsensors gemäß der Erfindung.
Fig. 1 veranschaulicht den Grundaufbau des gegenständlichen
Stoßsensors. Der Stoßsensor 10 weist ein Gehäuse 14 auf, welches
im Fahrzeug montiert ist. Anbringungsteile 16, die als integrale
Teile des Gehäuses 14 vorgesehen sind, dienen der Anbringung des
Gehäuses 14 an der Karosserie eines Fahrzeugs, wie etwa eines
Kraftfahrzeugs.
Innerhalb des Raumes zwischen Wänden 12A und 12B ist in
Längsrichtung des Gehäuses 14 ein Rohrelement 18 eingefügt und
festgelegt, dessen Längsrichtung in der Richtung liegt, in der
ein Stoß nachgewiesen werden wird, beispielsweise in der
Richtung, in der sich das Fahrzeug fortbewegt. Das Innere des
Elements 18 ist als hohlzylindrische Form ausgebildet. In dem
Bereich innerhalb des Rohrelements 18, der in der Zeichnung auf
der linken Seite gezeigt ist, ist ein magnetischer Reed-Schalter
20 eingesetzt und festgelegt. Um das Rohrelement 18 herum ist ein
bewegliches Element 22, welches aus einem Magneten 22A zylin
drischer Form besteht, angeordnet. Dieser Magnet 22A ist koaxial
zum Rohrelement 18 angeordnet und gehalten. Dieser Magnet 22A
kann sich auf dem Rohrelement 18 dieses umgebend in Längsrichtung
hin- und herbewegen. Das bewegliche Element 22 ist so anzuordnen,
daß es sich in der Richtung bewegen kann, in der die Stöße
nachgewiesen werden sollen. Mit 23 ist eine Schraubenfeder
bezeichnet, die zwischen einer Endfläche 21 des Magneten 22A, die
dem Schalter 20 benachbart ist, und der anderen Endfläche 13 des
Gehäuses 14, die dieser zugekehrt ist, angeordnet ist. Die
Schraubenfeder belastet den Magneten 22A in der Richtung weg vom
Schalter 20 (nach rechts in der Zeichnung).
Jeder von zwei Verbindungsanschlüssen 24 im Reed-Schalter
ist mit der Leitung 26 verbunden, wodurch das Schließen der
Verbindungsanschlüsse auf die nicht gezeigte Nachweisschaltung
ausgegeben werden kann. Das bewegliche Element 22 ist durch einen
Magneten 22A gebildet, es kann aber auch ein weiteres kreisförmi
ges Element aufweisen, an dem der Magnet angebracht ist. Mit 25
ist ein Anschlag bezeichnet, der die Bewegung des Magneten am
Endabschnitt 22A, der entgegengesetzt zur Schraubenfeder 23
liegt, beschränkt.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines gegenständlichen Stoßsensors.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich vom in
Fig. 1 gezeigten Grundaufbau dadurch, daß ein Gewichtselement 28
zylindrische Form aus einem Material mit höherer Dichte als das
für den Magneten 22A verwendete als ein mit dem Magneten fest
verbundener Teil vorgesehen ist. Mit anderen Worten, das
Gewichtselement weist in seiner Mitte einen kreisförmigen
Hohlraum so auf, daß der Magnet 22A satt in den Hohlraum des
Gewichtselements 28 eingesetzt werden kann. Dadurch bilden
Gewichtselement 28 und Magnet 22A eine Einheit.
Nun wird die Arbeitsweise dieser bevorzugten Ausführungsform
erläutert. Wenn ein Kraftfahrzeug anhält oder sich im Normalbe
trieb befindet, d. h. etwa mit konstanter oder sich ändernden
Geschwindigkeiten gefahren wird, erfährt der Stoßsensor keine
nennenswerten Beschleunigungen oder Verzögerungen und der Magnet
22A zusammen mit dem Gewichtselement 28 ist durch die Spannung
der Feder so vorbelastet, daß diese den am rechten Rand des
Rohrelements 18 angeordneten Anschlag berühren. Die Magnetkraft
wirkt daher nicht auf den magnetischen Reed-Schalter, weil der
Magnet im Abstand vom Schalter liegt, so daß die Kontaktabschnit
te des magnetischen Reed-Schalters offen sind.
Wenn aus einem solchen Zustand das Kraftfahrzeug oder andere
Fahrzeug einen Stoß entgegengesetzt zur Richtung, in der sich das
Fahrzeug bewegt, d. h. nach rechts in der Zeichnung, infolge eines
Zusammenstoßes und dgl. erfährt und abrupt anhält, erfährt der
Stoßsensor 10, wie durch Pfeil C gezeigt, eine erhebliche
Verzögerung nach rechts in der Zeichnung vom Moment des Stoßes
an.
Das bewegliche Element bewegt sich infolge der Trägheits
kraft, die durch die träge Masse des Magneten 22A und des
Gewichtselements 28 bewirkt wird, bezüglich des Rohrelements 18
in Richtung nach links, in die sich das Fahrzeug fortbewegt. In
diesem Augenblick gleitet der Magnet 22A auf der Außenfläche des
Rohrelements 18 gegen die Spannung der Feder 23, welche das
bewegliche Element 22 in Richtung des Stoßes belastet, zum
benachbarten Ende des Schalters 20 und hält an, wenn er den Punkt
erreicht, an dem die Feder vollständig zusammengedrückt ist.
Dabei nimmt die auf den Kontaktabschnitt 24 des magnetischen
Reed-Schalters einwirkende magnetische Kraft allmählich zu, und
wenn sie einen bestimmten Wert überschreitet, wird der Kontakt
abschnitt 24 geschlossen, was bewirkt, daß der Schalter 20
durchschaltet.
Wenn das Fahrzeug zum Stehen kommt und die auf das be
wegliche Element 22 aufgebrachte Beschleunigung unter einen
bestimmten Wert abfällt, ist der Magnet nicht mehr in der Lage,
die Spannung der Feder zu überwinden und bewegt sich in die
umgekehrte Richtung längs der Außenfläche des Rohrabschnitts 18
in die Position, die der vor dem Zusammenstoß eingenommen hat.
Infolge dieses Vorgangs nimmt die auf den Kontaktabschnitt des
magnetischen Reed-Schalters einwirkende Magnetkraft allmählich
ab, und wenn die Magnetkraft unter einen bestimmten Wert abfällt,
öffnet der Kontaktabschnitt 24, was bewirkt, daß der Schalter 20
aus dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand übergeht.
Da das Gewichtselement 28 am Magneten 22A angebracht ist und
mit diesem eine Einheit bildet, ist die träge Masse des be
weglichen Elements 22 aus dem Magneten und dem Gewichtselement
28 erhöht. Mit anderen Worten, die kinetische Energie des
beweglichen Elements 22 ist nach dem vollständigen Drücken der
Feder erhöht. Diese erhöhte kinetische Energie wird in eine
Verformung des Gehäuses oder der Feder oder in Schwingungsenergie
desselben umgesetzt, wonach diese Energie in kinetische Energie
des beweglichen Elements rückumgewandelt wird.
Die Verformung oder Schwingung des Elements nimmt dabei mit
Zunahme der kinetischen Energie des beweglichen Elements zu,
weshalb mehr Zeit erforderlich ist, die Energie umzuwandeln, d. h.
die Energie zu übertragen, wobei der Teil der Energie, der im
Zuge der Umwandlung verzehrt wird, vom Wirkungsgrad der Energie
umwandlung abhängt. Mit anderen Worten, es ist mehr Zeit
erforderlich, die Richtung der Geschwindigkeit des beweglichen
Elements zu ändern und ebenso nimmt die Geschwindigkeit des
beweglichen Elements nach dem Auftreten der Richtungsänderung ab,
weshalb der Magnet die Tendenz hat, in der Stellung zu ver
bleiben, wo der Kontaktabschnitt des Reed-Schalters 20 im Ein-
Zustand ist. Mit anderen Worten, die Zeitdauer, während der der
Kontaktabschnitt 24 in geschlossener Stellung ist, wird tenden
ziell vergrößert. Die Zeitdauer zwischen der Zeit, zu der sich
der Magnet zu bewegen beginnt, und der Zeit, zu der der Magnet
in seine Ausgangsstellung vor dem Erhalt des auf die Kollision
zurückgehenden Stoßes zurückkehrt, wird ausgedehnt, weil es
länger dauert, die Energie umzuwandeln, d. h. die Energie zu
übertragen, und die Energie, welche während einer solchen
Umwandlung verzehrt wird, wie oben angegeben.
Infolgedessen verbleibt der Reed-Schalter 20 für eine
längere Zeitdauer im Ein-Zustand, was den Nachweis des Ein-
Zustands des Schalters durch die Nachweisschaltung gewährleistet.
Infolgedessen nimmt die Steuerung, welche Schutzvorrichtungen,
wie etwa Airbags steuert, mit Sicherheit durch das ausgegebene
lange Ausgangssignal wahr, daß das Fahrzeug einen Stoß erfahren
hat. Dementsprechend wird die Steuerung in der Lage sein, Airbags
oder Gurtstrammer-Vorrichtungen sicher zu betätigen.
Umgekehrt ist ohne Anbringung des Gewichtselements am
beweglichen Element die kinetische Energie des beweglichen
Elements geringer, so daß der Reed-Schalter nur für eine kürzere
seit im Ein-Zustand gehalten wird. In diesem Fall ist es
wahrscheinlich, daß die Steuerung das Nachweissignal möglicher
weise nicht erkennt, weil das Nachweissignal der Nachweis
schaltung nur für eine kürzere Zeitdauer ausgegeben wird.
Der Magnet 22A besteht beispielsweise aus einem magnetischen
Kunststoffmaterial. Dieser Magnet ist in den Raum eingesetzt, der
innerhalb des Gewichtselements 28, das aus Metall etc. besteht
und dessen Dichte größere als diejenige des magnetischen
Kunststoffmaterials ist, vorgesehen ist. Dieses Gewichtselement
kann unter magnetischen oder nicht-magnetischen Materialien
ausgewählt werden. Vorzugsweise soll das Gewicht des Gewichts
elements so bestimmt werden, daß es in einem Bereich liegt, wo
der Reed-Schalter im Ein-Zustand während der gewünschten
Zeitdauer verbleibt, insbesondere innerhalb des Bereiches, wo das
bewegliche Element kinetische Energie noch nicht verloren hat,
auch wenn die Schraubenfeder vollständig zusammengedrückt ist.
Auch wenn der Magnet aus einem leichten Material, wie etwa
Kunststoff, besteht, kann das Gewicht des beweglichen Elements
durch Verwendung des Gewichtselements erhöht werden.
Der in dieser Ausführungsform gezeigte Stoßsensor hat einen
einfachen Aufbau insofern, als der Magnet einfach in den
innerhalb des Gewichtselements vorgesehenen Raum eingeführt ist,
weshalb er bei verhältnismäßig geringen Kosten hergestellt werden
kann.
Als nächstes wird die zweite Ausführungsform der Erfindung
erläutert. Fig. 3 veranschaulicht den Aufbau dieser Ausführungs
form, die sich von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform in
folgenden Punkten unterscheidet: Zunächst ist der Durchmesser der
Schraubenfeder 23 auf ungefähr das Doppelte des Durchmessers des
Schaltergehäuses (äquivalent zum Rohrabschnitt) 18 erweitert,
wobei ein Spiel 30 zwischen der Schraubenfeder 23 und dem in die
Schraubenfeder eingesetzten Schaltergehäuse 18 besteht. Zum
anderen hat ein Abschnitt des Magneten 22A, der zum Reed-Schalter
benachbart liegt, ungefähr die halbe Länge des gesamten Magneten,
einen kleineren Außendurchmesser als der übrige Abschnitt, und
der Kopfabschnitt 23A der Schraubenfeder 23 liegt um diesen
Abschnitt 32 mit kleinerem Durchmesser herum, so daß das Kopfende
der Schraubenfeder die Endfläche 34 am Fußabschnitt des klein
durchmessrigen Abschnitts berührt.
Wenn ein Fahrzeug einen Stoß durch eine Kollision etc.
erfährt, gleitet bei diesem Stoßsensor der Magnet 22A längs der
Außenfläche des Gehäuses 18 gegen die Spannung der Schraubenfeder
und drückt die Schraubenfeder vollständig zusammen. Wegen des
Spielraums 30 zwischen der Schraubenfeder 23 und dem Rohr
abschnitt 18 kann sich die Schraubenfeder 23 auch ohne Schwierig
keiten in Richtung ihres Durchmessers verformen, mit anderen
Worten, die Schraubenfeder kann sich unter Wellenbewegungen, wie
in Fig. 4 gezeigt, verformen. Das den Magneten 22A enthaltende
bewegliche Element hält an, wenn die Verformung vollständig ist.
Infolgedessen wird die Energie des beweglichen Elements 22
in eine Verformung der Schraubenfeder 23 in ihrer Längs- und in
ihrer Durchmesserrichtung bzw. in eine Schwingung der Feder
umgewandelt, wonach diese Verformung in die kinetische Energie
des beweglichen Elements rückumgewandelt wird. Das bewegliche
Element benötigt daher mehr Zeit, um seine Richtung zu ändern und
in seine Ausgangsstellung zurückzukehren, und die auf das
bewegliche Element aufgebrachte Beschleunigung nimmt ab, beruhend
auf dem Verlust aus der Energieumwandlung aus der Verformung der
Feder in Richtung ihres Durchmessers in die kinetische Energie
des beweglichen Elements. Mit der Verformung der Feder in ihrer
Durchmesserrichtung nimmt die Verformung und Schwingung des
Materials zu. Außerdem wird, wenn die Feder in ihrer Durch
messerrichtung verformt wird, der Magnet ebenfalls in Durch
messerrichtung belastet, wenn sie aus ihrem zusammengedrückten
Zustand in ihren gestreckten Ausgangszustand zurückkehrt. Dies
bedeutet, daß der Magnet gegen die Wand des Rohrelements 18
gedrückt wird. Durch diesen Vorgang vermindert sich die kineti
sche Energie des Magneten, und der Magnet benötigt mehr Zeit, um
in seine Ausgangsstellung zurückzukehren.
Infolgedessen ist die Zeitdauer, während welcher der
magnetische Reed-Schalter im Ein-Zustand verbleibt, verlängert.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Stoßsensor kann die Zeitdauer,
während welcher der magnetische Reed-Schalter im Ein-Zustand
verbleibt, noch weiter verlängert werden, indem das Gewichts
element 28, wie in Fig. 2 erläutert, am Magneten angebracht wird.
Im Gegensatz dazu ist bei dem in Fig. 5 gezeigten Stoßsensor
die Verformung der Schraubenfeder in Durchmesserrichtung
beschränkt, da zwischen der Schraubenfeder 23 und dem Rohr
abschnitt 18 nur ein sehr geringes Spiel vorhanden ist. Bei dem
in Fig. 1 bzw. 5 gezeigten Stoßsensor verformt sich die Schrau
benfeder in Durchmesserrichtung nur, wenn der Stoßsensor einen
extrem starken Stoß erfährt, und die Zeitdauer, während welcher
der Schalter im Ein-Zustand verbleibt, hängt vom jeweiligen Fall
ab. Bei dem Stoßsensor gemäß Fig. 3 ist, wenn die kinetische
Energie des beweglichen Elements größer als die für ein voll
ständiges Zusammendrücken der Schraubenfeder erforderliche
kinetische Energie ist, die Zeitdauer, während welcher der
Schalter im Ein-Zustand verbleibt, konstant, weil sich die
Schraubenfeder in Durchmesserrichtung verformt.
Vorzugsweise ist die Länge des kleindurchmessrigen Ab
schnitts 32 des Magneten kürzer als die Länge der Schraubenfeder,
wenn diese vollständig zusammengedrückt ist. Bei einer solchen
Länge ist verhindert, daß, wenn der Magnet 22A einen Stoß erfährt
und sich nach links bewegt, wie es in der Zeichnung gezeigt ist,
und die Schraubenfeder zusammendrückt, das Kopfende des Magneten
21 die Endfläche 13 des Gehäuses 14 berührt, auch wenn die
Schraubenfeder vollständig zusammengedrückt ist, und der Stoß,
d. h. die kinetische Energie des Magneten wird in die Kompression
der Schraubenfeder, die Verformung in Durchmesserrichtung und die
Schwingung der Schraubenfeder umgewandelt. Da der Stoßsensor
einen genügend einfachen Aufbau dafür hat, daß die Form des in
dem herkömmlichen Stoßsensor verwendeten Magneten verändert und
eine Schraubenfeder mit größerem Durchmesser verwendet werden
kann, ermöglicht dies die Herstellung eines Sensors, der mit
Sicherheit Stöße bei verhältnismäßig geringen Kosten nachweist.
Die Schraubenfeder 23 wird zwischen dem beweglichen Element 22
und der Endfläche 13 des Gehäuses 14 durch den kleindurchmess
rigen Abschnitt 32, der in die Schraubenfeder 23 eingeführt wird,
und die Endfläche 34, welche der Endabschnitt der Schraubenfeder
berührt, gehalten, so daß sich die Schraubenfeder vom beweglichen
Element 22 nicht lösen kann.
Fig. 6 und 7 veranschaulichen in größeren Einzelheiten den
in Fig. 3 gezeigten Stoßsensor. Der in Fig. 6 gezeigte Stoßsensor
wird mit folgenden Schritten montiert. Der magnetische Reed-
Schalter 20 wird in den Raum eingeführt, der im Schaltergehäuse
18, entsprechend dem Rohrabschnitt, vorgesehen ist, und darin
festgelegt. Der Magnet wird um das Schaltergehäuse herum
angeordnet. Die Schraubenfeder 23 wird zwischen der Endfläche 34
des kleindurchmessrigen Abschnitts 32 des Magneten und der
Endfläche 36, die vom Schaltergehäuse in einer Flanschform in
Durchmesserrichtung abragt, angeordnet.
Das Schaltergehäuse 18, der Magnet 22A und die Schraubenfe
der 23 werden gemeinsam unter Verwendung eines Anschlags 25
festgelegt. Das Schaltergehäuse, der Magnet und die Schraubenfe
der, die so festgelegt sind, werden dann in das Gehäuse 38 durch
dessen Öffnung 40 auf der rechten Seite eingeführt, wonach diese
Öffnung des Gehäuses unter Verwendung eines wärmehärtenden Harzes
verschlossen wird. Damit ist die Montage des Stoßsensors beendet.
Fig. 7 zeigt den vollständig montierten Stoßsensor. Bei einem
solchen Stoßsensor wird ein Teil der Schraubenfeder zwischen
Schaltergehäuse 18 und Gehäuse 38 gesetzt, wenn das Schalterge
häuse 18 in das Gehäuse 38 eingeführt wird. Dies kann ein
Anhaften des wärmehärtenden Harzes an dem Magneten oder der
Schraubenfeder bewirken, wenn das Harz in das Gehäuse 38 durch
den Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Schaltergehäuses,
auf dem die Schraubenfeder hängt, und der Innenfläche des
Gehäuses eindringt. Wenn das am Magneten usw. anhaftende Harz
aushärtet, kann die Bewegung des Magneten oder das Ausdehnen und
Zusammendrücken oder Verformen der Schraubenfeder eingeschränkt
werden, und Schwankungen oder Fehlfunktionen in der Charak
teristik des Stoßsensors können auftreten. Fig. 8, 9 veranschau
lichen einen Stoßsensor, welcher solche Probleme löst.
Fig. 8, 9 veranschaulicht den Stoßsensor gemäß der dritten
Ausführungsform der Erfindung. Bei diesem Stoßsensor ist eine
Ringnut 44 mit fester Breite in Durchmesserrichtung des Schalter
gehäuses 18 an der Endfläche 36 des Schaltergehäuses, die der
Schraubenfeder 23 zugekehrt ist, ausgebildet. Diese Ringnut 44
ist anschließend an die Mitte des Schaltergehäuses ausgebildet,
und ein kreisförmiger Vorsprung 46 ist am Rand der kreisförmigen
Endfläche ausgebildet. Endabschnitt 23B auf der Seite der
relevanten Endfläche der Schraubenfeder ist in der Ringnut 44
aufgenommen, und der kreisförmige Vorsprung 46 verhindert, daß
der Kopfabschnitt der Schraubenfeder sich in Richtung ihres
Durchmessers nach außen bewegt. Mit anderen Worten, der End
abschnitt 23B der Schraubenfeder 23 wird von dem kreisförmigen
Vorsprung 46 von außen in Durchmesserrichtung umgriffen.
Wenn das Schaltergehäuse in das Gehäuse 38 eingeführt wird,
ist daher verhindert, daß ein Abschnitt der Schraubenfeder,
beispielsweise ihr Kopfende zwischen beispielsweise die Seiten
fläche 37 der Endfläche 36 des Schaltergehäuses 18 und die
Innenfläche des Gehäuses 38 gelangt. Infolgedessen ist verhin
dert, daß das wärmehärtende Harz zwischen dem Schaltergehäuse und
dem Gehäuse eindringt, und der Stoßsensor arbeitet sicher und mit
der gewünschten Charakteristik.
Die Schraubenfeder kann dann in der richtigen Stellung im
Gehäuse 14 festgelegt werden. Außerdem sind Schraubenfeder,
Magnet und magnetische Reed-Schalter gegenüber der Umgebung
geschützt und damit von korrosiven Substanzen in der Atmosphäre
getrennt.
Der Vorsprung 46 ist in dem den kleindurchmessrigen
Abschnitt 32 umgebenden Raum untergebracht, so daß der End
abschnitt 48 des Magneten nicht gegen diesen Vorsprung prallt.
Der Hub der Bewegung des Magneten 22A wird also durch das
Vorhandensein des Vorsprungs nicht verkürzt.
Die vorgenannten Ausführungsformen sind zur Veranschauli
chung erläutert, und die Erfindung beschränkt sich nicht auf die
vorgenannten Ausführungsformen.
Claims (26)
1. Sensor zur Feststellung von Stößen mit
einem Schaltelement (18), welches durch den Einfluß einer Magnetkraft eingeschaltet wird,
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten (22A), wobei das bewegliche Element sich als Folge des Aufbringens eines Stoßes längs des Schaltelements bewegt und so angeordnet ist, daß es sich in der Richtung bewegen kann, in welcher Stöße nach gewiesen werden sollen, und
Erstreckungsmittel, welche die Zeitdauer ausdehnen, für welche das bewegliche Element in der Stellung verbleibt, in der das Schaltelement im Ein-Zustand gehalten wird, wenn die Stöße auf das bewegliche Element aufgebracht werden.
einem Schaltelement (18), welches durch den Einfluß einer Magnetkraft eingeschaltet wird,
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten (22A), wobei das bewegliche Element sich als Folge des Aufbringens eines Stoßes längs des Schaltelements bewegt und so angeordnet ist, daß es sich in der Richtung bewegen kann, in welcher Stöße nach gewiesen werden sollen, und
Erstreckungsmittel, welche die Zeitdauer ausdehnen, für welche das bewegliche Element in der Stellung verbleibt, in der das Schaltelement im Ein-Zustand gehalten wird, wenn die Stöße auf das bewegliche Element aufgebracht werden.
2. Sensor nach Anspruch 1, welcher ferner ein elastisches
Element (23) aufweist, welches das bewegliche Element (22) in
einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet.
3. Sensor nach Anspruch 2, bei welchem die Erstreckungs
mittel ein Gewichtselement (28) aufweisen, welches am beweglichen
Element (22) angebracht ist, so daß die Dichte des beweglichen
Elements erhöht ist.
4. Sensor nach Anspruch 3, bei welchem das Gewichtselement
(28) aus einem Material mit einer Dichte besteht, die größer als
die Dichte des Materials des Magneten (22A) ist.
5. Sensor nach Anspruch 4, bei welchem der Magnet (22) aus
einem magnetischen Kunststoff besteht.
6. Sensor nach Anspruch 1, bei welchem die Erstreckungs
mittel ein elastisches Element aufweisen, welches das bewegliche
Element (22) in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten
Richtung belastet und sich in Richtung seines Durchmessers
verformen kann.
7. Sensor nach Anspruch 6, bei welchem das elastische
Element eine um das Schaltelement (18) herum angeordnete
Schraubenfeder (23) aufweist, und ein Spiel zwischen der
Schraubenfeder und dem Schaltelement vorgesehen ist, so daß sich
die Schraubenfeder in Richtung ihres Durchmessers verformen kann.
8. Sensor nach Anspruch 2, bei welchem das elastische
Element eine Schraubenfeder (23) aufweist und das bewegliche
Element (22) einen Abschnitt (32) aufweist, dessen Durchmesser
geringer als der Durchmesser der Schraubenfeder (23) ist, wobei
dieser Abschnitt in die Schraubenfeder eingeführt ist.
9. Sensor nach Anspruch 8, bei welchem die Schraubenfeder
(23) um das Schaltelement (18) herum angeordnet ist, und ein
Spiel zwischen der Schraubenfeder und dem Schaltelement vor
gesehen ist, so daß sich die Schraubenfeder in Richtung ihres
Durchmessers verformen kann.
10. Sensor nach Anspruch 8, bei welchem die Länge des
kleindurchmessrigen Abschnitts (32) kürzer als die Länge der
vollständig zusammengedrückten Schraubenfeder (23) ist.
11. Sensor nach Anspruch 1, bei welchem das Schaltelement
durch einen als Ergebnis einer Fahrzeugkollision erfahrenen Stoß
eingeschaltet wird.
12. Sensor nach Anspruch 1, welcher ferner eine Nachweis
schaltung aufweist, welche den Ein-Zustand des Schaltelements
(20) nachweist.
13. Sensor nach Anspruch 1, bei welchem das Schaltelement
einen Schalter (20), der unter dem Einfluß einer Magnetkraft
eingeschaltet wird, und ein Gehäuse (18) in welches der Schalter
(20) eingesetzt ist, aufweist, und welcher ferner
ein zwischen dem Gehäuse (18) und dem beweglichen Element (22) vorgesehenes elastisches Element (23) aufweist, wobei das elastische Element das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet,
wobei der Endabschnitt (23B) des elastischen Elements (23) gehaltert ist.
ein zwischen dem Gehäuse (18) und dem beweglichen Element (22) vorgesehenes elastisches Element (23) aufweist, wobei das elastische Element das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet,
wobei der Endabschnitt (23B) des elastischen Elements (23) gehaltert ist.
14. Sensor nach Anspruch 13, bei welchem das Schaltergehäu
se eine Ausnehmung (44) aufweist, welche den Endabschnitt (23b)
des elastischen Elements (23) aufnimmt.
15. Sensor nach Anspruch 14, bei welchem das elastische
Element eine Schraubenfeder (23) und das bewegliche Element (22)
einen Abschnitt (32) aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der
Durchmesser der Feder (23) ist, wobei dieser Abschnitt in die
Schraubenfeder eingeführt ist.
16. Sensor nach Anspruch 1, bei welchem das Schaltelement
(20) einen magnetischen Reed-Schalter aufweist.
17. Sensor zum Feststellen von Stößen mit
einem Schaltelement (20), welches unter dem Einfluß einer magnetischen Kraft eingeschaltet wird, wobei das Schaltelement einen Schalter (20), der durch die Magnetkraft geschlossen wird, und
ein Gehäuse (18), in welches der Schalter eingesetzt ist, aufweist und
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten (22A), wobei das bewegliche Element sich längs des Schaltelements als Folge des Aufbringens des Stoßes bewegt und welches so anzuordnen ist, daß es sich in der Richtung bewegt, in welcher die Stöße nachgewiesen werden sollen, und
einem elastischen Element (23), welches das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet, wobei der Endabschnitt (23B) des elastischen Elements gehaltert ist.
einem Schaltelement (20), welches unter dem Einfluß einer magnetischen Kraft eingeschaltet wird, wobei das Schaltelement einen Schalter (20), der durch die Magnetkraft geschlossen wird, und
ein Gehäuse (18), in welches der Schalter eingesetzt ist, aufweist und
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten (22A), wobei das bewegliche Element sich längs des Schaltelements als Folge des Aufbringens des Stoßes bewegt und welches so anzuordnen ist, daß es sich in der Richtung bewegt, in welcher die Stöße nachgewiesen werden sollen, und
einem elastischen Element (23), welches das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet, wobei der Endabschnitt (23B) des elastischen Elements gehaltert ist.
18. Sensor nach Anspruch 17, bei welchem das Gehäuse (18)
eine Ausnehmung (44) aufweist, welche den Endabschnitt (23B) des
elastischen Elements (23) aufnimmt.
19. Sensor nach Anspruch 18, bei welchem das elastische
Element eine Schraubenfeder (23) und das bewegliche Element (22)
einen Abschnitt (32) aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der
Durchmesser der Schraubenfeder (23) ist, wobei dieser Abschnitt
in die Schraubenfeder eingeführt ist.
20. Sensor nach Anspruch 17, bei welchem das Schaltelement
(20) unter dem Einfluß eines durch einen Fahrzeugunfall erzeugten
Stoßes eingeschaltet wird.
21. Sensor nach Anspruch 17, welcher ferner eine Nachweis
schaltung zum Nachweisen des Ein-Zustands des Schaltelements (20)
aufweist.
22. Sensor nach Anspruch 17, welcher ferner ein das
Schaltelement (20), das bewegliche Element (22) und das elasti
sche Element (32) aufnehmendes Hauptgehäuse (38) aufweist, wobei
die Öffnung des Hauptgehäuses mit einem Harz verschlossen ist.
23. Sensor nach Anspruch 18, bei welchem das Schaltergehäu
se (18) ferner einen kreisförmigen Vorsprung (46) aufweist,
welcher den Endabschnitt (23B) des elastischen Elements (23) von
außen in Richtung seines Durchmessers umgreift.
24. Fahrgastschutz-Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug
mit
einer Fahrgastschutzvorrichtung, die unter dem Einfluß von Stößen arbeitet,
einem Sensor zum Nachweisen der Stöße, wobei der Sensor einen magnetischen Reed-Schalter (20) enthält, der unter dem Einfluß einer Magnetkraft eingeschaltet wird,
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten, wobei das bewegliche Element sich längs des Schalters als Folge eines Aufbringens der Stöße bewegt und so angeordnet ist, daß es sich in der Richtung bewegt, in der die Stöße nachgewiesen werden sollen, und
einem elastischen Element (23) welches das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet,
wobei die Zeitdauer, für welche das bewegliche Element in der Stellung verbleibt, in welcher der Reed-Schalter im Ein- Zustand gehalten wird, wenn die Stöße auf das Fahrzeug aufge bracht werden, ausgedehnt ist.
einer Fahrgastschutzvorrichtung, die unter dem Einfluß von Stößen arbeitet,
einem Sensor zum Nachweisen der Stöße, wobei der Sensor einen magnetischen Reed-Schalter (20) enthält, der unter dem Einfluß einer Magnetkraft eingeschaltet wird,
einem beweglichen Element (22) mit einem Magneten, wobei das bewegliche Element sich längs des Schalters als Folge eines Aufbringens der Stöße bewegt und so angeordnet ist, daß es sich in der Richtung bewegt, in der die Stöße nachgewiesen werden sollen, und
einem elastischen Element (23) welches das bewegliche Element in einer zur Richtung der Stöße entgegengesetzten Richtung belastet,
wobei die Zeitdauer, für welche das bewegliche Element in der Stellung verbleibt, in welcher der Reed-Schalter im Ein- Zustand gehalten wird, wenn die Stöße auf das Fahrzeug aufge bracht werden, ausgedehnt ist.
25. Einrichtung nach Anspruch 24, bei welcher das be
wegliche Element (22) ein Element aufweist, dessen Dichte größer
als diejenige des Magneten ist.
26. Einrichtung nach Anspruch 24, bei welcher das elasti
sche Element eine Schraubenfeder (23) aufweist, die sich in
Richtung ihres Durchmessers verformen kann.
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ID=26336014
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