DE4012426A1 - Aufnehmer - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Aufnehmer nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 35 40 948 ist bereits ein Beschleuni­ gungsaufnehmer bekannt, bei dem als seismische Masse eine Kugel im Mittelpunkt einer Pfanne mit ansteigenden Flanken angeordnet ist. Im Boden dieser Pfanne befindet sich ein optischer Reflexsensor. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigungsschwelle oder bei Neigung des Kraftfahrzeugs um einen vorgegebenen Winkel wird die Ku­ gel aus ihrer Ruhelage ausgelenkt. Dadurch werden die Reflexionsver­ hältnisse so stark verändert, daß am Ausgang des Reflexsensors ein elektrisches Signal abgegriffen werden kann. Dieser Sensor hat aber den Nachteil, daß die Kugel überschwingt und dadurch Mehrfachschal­ tungen durch den Reflexsensor entstehen können. Ferner kann bereits durch während der Fahrt auftretende Rüttelbewegungen die Kugel aus ihrer Ruhestellung ausgelenkt werden.

Ferner ist aus der DE-AS 27 48 173 ein Beschleunigungssensor be­ kannt, bei dem die seismische Masse mit Hilfe einer Tellerfeder fi­ xiert wird und in Ruhestellung in die Pfanne gedrückt wird. Dadurch ergeben sich aber Montage- und Justageprobleme. Beim Einsetzen der Tellerfeder ist genau darauf zu achten, daß die Vorspannung ei­ nen bestimmten Wert einhält, der auch bei allen Sensoren einer Serie gleichbleiben muß. Durch eine unterschiedliche Vorspannung kann das Meßsignal verfälscht werden.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Aufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er einfach und ro­ bust baut. Aufgrund der lose auf der Kugel aufliegenden Scheibe wird die Funktionssicherheit verbessert. Die Hysterese des Sensors, das heißt der Bereich des Auslösewinkels in dem im Meßsignal erkannt werden muß, ob die vorgeschriebene Neigung oder Beschleunigung er­ reicht ist, soll möglichst klein sein und zum Beispiel ± 2° be­ tragen. Bei Einhaltung eines möglichst kleinen Bauvolumens kann eine relativ große Kugel von zum Beispiel 12 mm verwendet werden. Ferner ist ein relativ kleiner Rollweg von ca. 2 mm möglich, wodurch geringe Schaltzeiten des Sensors erreicht werden. Die Montage der Einzelteile des Sensors wird vereinfacht. Insbesondere durch die lo­ se aufliegende Scheibe entfällt jeglicher Justageaufwand. Der Be­ schleunigungssensor weist eine relativ hohe mechanische Robustheit auf und ist somit für den Einsatz in Kraftfahrzeugen gut geeignet. Mit nur einem elektronischen Bauteil kann ein digitales Schaltsignal gewonnen werden. Ohne zusätzlichen Aufwand kann der Sensor auf seine Funktionsfähigkeit sowohl im eingebauten als auch im nicht eingebau­ ten Zustand überprüft werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Aufneh­ mers möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Beschleunigungsaufnehmer und Fig. 2 eine Abwandlung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist mit 10 das Gehäuse eines Beschleunigungsaufneh­ mers 11 bezeichnet, das einen etwa quaderförmigen Innenraum 12 auf­ weist. Der Aufnehmer 11 kann aber auch als Neigungssensor verwen­ det werden. Die Bodenfläche des Innenraums 12 ist als Pfanne 14 mit konstant ansteigendem Flankenwinkel α ausgebildet, der in einen Ra­ dius ausläuft, der seinerseits zur Geräuschminderung beim Anschlagen der Kugel an die Gehäusewand beiträgt. Dieser Radius ist größer als der Kugelradius. Die Größe des Flankenwinkels α und somit die Nei­ gung der Flanke 15 ist auf die definierte Beschleunigungsschwelle abzustimmen. Hierbei ist ein Flankenwinkel α von 18-24° angestrebt. In der Mitte der Pfanne 14 ist eine Bohrung 16 ausgebildet, in der fest ein optischer Reflexsensor 17 angeordnet ist. Ferner liegt im Innenraum 12 im Mittelpunkt der Pfanne 14 eine Kugel 18 auf, die aus lichtundurchlässigem reflektierendem Material besteht und als Re­ flektor für den Reflexsensor 17 dient. In Ruhestellung des Beschleu­ nigungsaufnehmers 11 liegt die Kugel 18 so auf der Pfanne 14 auf, daß sich der Mittelpunkt der Kugel 18 auf der Trennlinie zwischen dem Sender und dem Empfänger des Reflexsensors 17 befindet. Ferner liegt auf der Kugel 18 auf der dem Reflexsensor 17 gegenüberliegen­ den Seite lose ein Körper 20 auf, der zum Beispiel eine Scheibe oder ein Quader sein kann. Der Körper 20 wird dabei nicht an der Innen­ wand des Gehäuses 10 geführt, so daß keinerlei Reibungsverluste auf­ treten können. Die Kugel 18 hat einen Durchmesser von etwa 12 mm bei einer Gehäuseabmessung von 20 × 20 mm, so daß ihr Durchmesser so groß ist, daß der Körper 20 lose auf der Kugel 18 aufliegt ohne her­ abzufallen und im Innenraum 12 zu verkanten. Als zusätzliche Sicher­ heitseinrichtung sind in der Fig. 2 an der Innenwand des Gehäuses 10 Nasen 23 ausgebildet. Diese Nasen 23 sind so angebracht, daß sie sich in Ruhestellung der Kugel 18 unterhalb des Körpers 20 befinden.

Tritt eine Beschleunigung auf, so beschreibt die Kugel 18 eine translatorische Bewegung entlang der Flanke 15 der Pfanne 14. Dabei wird die Kugel 18 aus dem Mittelpunkt der Pfanne 14 herausbewegt, wobei sich gleichzeitig der Reflexionswinkel der auftreffenden opti­ schen Strahlung, zum Beispiel Infrarot-Licht verändert. Durch diese Änderung des Reflexionswinkels wird im Reflexsensor 17 eine Signal­ änderung hervorgerufen, das heißt das vom Sender ausgestrahlte Licht trifft nicht mehr in vollem Umfang auf den Empfänger auf. Diese Sig­ naländerung wird von einer bestimmten, vorher definierten Schwelle zur Auslösung der Sicherheitseinrichtungen verwendet. Da in der Ru­ hestellung von der Oberfläche der Kugel 18 die gesamte Strahlung re­ flektiert wird, ist der Beschleunigungssensor 11 jederzeit in seiner Funktionsfähigkeit überprüfbar. Durch den lose aufliegenden Körper 20 wird beim Zurückrollen der Kugel 18 in die Ruhestellung ein Über­ schwingen der Kugel 18 verhindert. Würde die Kugel 18 über den Mit­ telpunkt der Pfanne 14 wieder hinausbewegt werden, so würde erneut ein Meßsignal erzeugt und dadurch eine Mehrfachschaltung bewirkt. Das Überschwingen der Kugel 18 wird durch den lose aufliegenden Kör­ per 20 bedämpft. Ebenfalls wird durch die Masse des Körpers 20 eine Auslenkung der Kugel 18 durch auftretende Rüttelbewegungen bedämpft. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, daß die Masse des Körpers 20 etwa 2,5% der Masse der Kugel 18 beträgt. In einem Ausführungsbeispiel haben sich dabei als Masse des Körpers (20) 0,22 g und als Masse der Kugel (18) 9 g ergeben.

Als Strahlungsquelle des Reflexsensors 17 kann zum Beispiel eine Lu­ mineszenzdiode (LED = light emitting diode) oder eine Infrarotlicht­ quelle verwendet werden. Mit Hilfe des vom Beschleunigungsaufnehmer 11 erzeugten Meßsignals ist es möglich, die Sicherheitseinrichtung von Kraftfahrzeugen zu steuern. Mit dem erzeugten Signal soll zum Beispiel eine automatische Gurtblockiereinrichtung ausgelöst werden. Ferner ist es notwendig, daß bei Cabriofahrzeugen bei Gefahr eines bevorstehenden Fahrzeugüberschlags der Überrollbügel rechtzeitig ausklappt. Insbesondere hierbei wird vom Beschleunigungsaufnehmer ein extrem schnelles Ansprechen erwartet.

Claims (6)

1. Aufnehmer (11), insbesondere zum selbsttätigen Auslösen von Insas­ senschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen vor einem Unfall, mit ei­ nem Gehäuse (10) und einer als seismische Masse dienenden Kugel (18), deren Oberfläche aus strahlungsundurchlässigem, reflektieren­ dem Material besteht, die in Ruhelage im Mittelpunkt einer als Pfan­ ne (14) mit ansteigender Flanke (15) ausgebildeten Innenwand einer Gehäuseausnehmung (12) liegt und wo in der Wandung des Gehäuses (10) ein optischer Reflexsensor (17) angeordnet ist, der bei Überschrei­ ten einer vorgegebenen Beschleunigungsamplitude oder eines Neigungs­ winkels ein Steuersignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Reflexsensor (17) gegenüberliegenden Seite der Kugel (18) ein Körper (20) lose aufliegt.

2. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (20) eine Scheibe ist.

3. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (20) ein Quader ist.

4. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß in Ruhestellung der Mittelpunkt der Kugel (18) auf der zwi­ schen dem Empfänger und dem Sender des Reflexsensors (17) verlaufen­ den Trennlinie liegt.

5. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Masse des Körpers (20) etwa 2,5% der Masse der Kugel (18) beträgt.

6. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß unterhalb des Körpers (20) gelegen an der Innenwand des Gehäuses (10) Nasen (23) angeordnet sind.