DE4017396A1

DE4017396A1 - Aufnehmer

Info

Publication number: DE4017396A1
Application number: DE19904017396
Authority: DE
Inventors: Siegfried Malicki
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1991-12-05

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Aufnehmer nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der nachveröffentlichten DE-OS 39 22 031.1 ist bereits ein Beschleunigungsaufnehmer bekannt, bei dem als seismische Masse eine Kugel im Mittelpunkt einer Pfanne mit ansteigenden Flan ken angeordnet ist. Auf der Kugel liegt eine einarmige Wippe auf, die mit einem Fortsatz den Strahlengang zwischen einem optischen Sender und einem optischen Empfänger steuert. Die einarmige Wippe ist dabei mit einem Ende in der Gehäusewand gelagert. Aufgrund der Hebelwirkung der Wippe ergibt sich eine inhomogene Kraftverteilung auf die Kugel. Zum Lager der Wippe hin nimmt die Kraftwirkung der Wippe zu. Dies führt zu einem inhomogenen Schaltwinkel, das heißt, die Schaltwinkel unterscheiden sich, je nach dem, ob die Kugel zum Lager der Wippe hin oder in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt wird. Das Schaltverhalten des Beschleunigungssensors ist dadurch nicht in allen Richtungen omnidirektional, so daß Meßfehler entste hen können.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Aufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er einfach und ro bust baut. Aufgrund des auf der Kugel aufliegenden Stempels ist ein in allen Richtungen homogenes Schaltverhalten des Aufnehmers mög lich. Der Stempel dämpft ferner die Kugel in ihrer Ruhelage. Dadurch wird der Aufnehmer unempfindlicher gegen mechanische Störungen, die im Fahrzeug als geringe Auslenkungen der Kugel in allen Ebenen auf treten können. Besonders gute Meßwerte erhält man bei einem langen Stempel, der möglichst reibungsfrei in einem Schacht des Aufnehmer gehäuses geführt wird. Aufgrund der verwendeten Lichtschranke ist der Aufnehmer bereits in Ruhelage auf seine Funktionsfähigkeit über prüfbar. Sowohl eine vorgegebene Beschleunigungsschwelle als auch ein vorgegebener Neigungswinkel kann mit Hilfe des Aufnehmers sicher erkannt 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 Aufnehmer in Ruhestellung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Aufnehmer in maximaler Auslö sestellung und Fig. 3 und 4 jeweils eine Abwandlung des Aufnehmers.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist mit 10 das Gehäuse eines Beschleunigungsaufneh mers 11 bezeichnet, das einen Innenraum 12 mit einem trichterförmi gen Bereich 13 und einen in diesen mündenden Schacht 14 aufweist. Der Aufnehmer 11 kann aber auch als Neigungssensor verwendet werden. Die Bodenfläche des Bereichs 13 ist als Pfanne 15 mit konstant an steigendem Flankenwinkel α ausgebildet. Der Boden des Bereichs 13 kann aber auch als Innenkugel oder als Kugelkalotte ausgebildet sein. Im Mittelpunkt der Pfanne 15 liegt in Ruhestellung eine Ku gel 17 auf, die aus beliebigem Material bestehen kann. Der Flanken winkel α läuft in einem Radius aus, der seinerseits zur Geräusch minderung beim Anschlagen der Kugel 17 an der Gehäusewand beiträgt. Dieser Radius ist größer als der Kugelradius. Die Größe des Flanken winkels α und somit die Neigung der Flanke ist auf die definierte Beschleunigungsschwelle abzustimmen. Hierbei ist ein Flankenwin kel α von 18 bis 24° angestrebt.

Ferner ist im Schacht 14 möglichst reibungsarm ein Stempel 20 ge führt, der lose auf der Kugel 17 aufliegt. In Ruhelage des Aufneh mers 11 sind dabei der Stempel 20 und die Kugel 17 so aufeinander abgestimmt, daß die Achse des Stempels 20 durch den Mittelpunkt der Kugel 17 verläuft. Die der Kugel 17 zugewandte Stirnseite 21 des Stempels 20 ist als Schale ausgebildet, deren Form mit der Kugel oberfläche korrespondiert. Dadurch ist es möglich, daß der Stem pel 20 in der Ruhelage der Kugel 17 möglichst gleichmäßig aufliegt, das heißt, die Kraftwirkung des Stempels 20 auf die Kugel 17 ist gleichmäßig über die Aufnahmefläche verteilt. Im Stempel 20 ist fer ner eine Ringnut 22 ausgebildet, deren der Kugel 17 abgewandte Seite in Ruhestellung etwa mit der Kante einer im Gehäuse ausgebildeten Ausnehmung 23 fluchtet. Der Stempel 20 hat ferner einen Abschnitt 24, der in Ruhestellung der Kugel 17 die Ausnehmung 23 möglichst voll ständig verschließt. Dadurch ist eine störungsfreie Bewegung des Stempels 20 im Schacht 14 möglich.

In der Ausnehmung 23 ist ein Reflexsensor 26 angeordnet, dessen Sen der 27 und Empfänger 28 geneigt zueinander sind. Als Sender 27 und somit als Strahlungsquelle des Reflexsensors 26 kann zum Beispiel eine Lumineszenzdiode (LED = Light emitting diode) oder eine Infra rotlichtquelle verwendet werden. Der Reflexsensor 26 ist mit einer Auswerteelektronik 30 verbunden, mit deren Hilfe das vom Beschleuni gungsaufnehmer 11 erzeugte Meßsignal zur Steuerung der Sicherheits einrichtungen von Kraftfahrzeugen ausgewertet werden kann. In Aus gangsstellung des Beschleunigungsaufnehmers 11 befindet sich die Kugel 17 in der tiefsten Stelle der Pfanne 15 und wird dort vom Stempel 20 in dieser Position gehalten. Sowohl der Flankenwinkel α des Bereichs 13 als auch das Gewicht der Kugel 17 und des Stem pels 20 bestimmen die Auslöseschwelle, ab der sich die Kugel 17 aus der Ausgangsstellung bewegt. Das Gewicht des Stempels 20 ist dabei so auf die Auslöseschwelle abgestimmt, daß die Kugel 17 in Ruhelage gedämpft wird. Sie soll dabei nicht durch mechanische Störungen, die im Fahrzeug auftreten können, bereits aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden. Ferner verschließt der Abschnitt 24 des Stempels 20 die Aus nehmung 23. Dadurch wird die vom Sender 27 ausgesandte Strahlung an der Wand des Abschnitts 24 reflektiert und gelangt in vollem Umfang im Empfänger 28 an. Dadurch ist es möglich, bereits in Ruhestellung des Aufnehmers 11 seine Funktionsfähigkeit, insbesondere die des Reflexsensors 23 zu überprüfen.

Tritt eine Beschleunigung auf, oder, wie in Fig. 2 dargestellt, wird das Gehäuse 10 des Aufnehmers 11 gekippt, so beschreibt die Kugel 17 eine translatorische Bewegung entlang der Flanken der Pfan ne 15. Dabei wird die Kugel 17 aus dem Mittelpunkt der Pfanne 15 herausbewegt, wodurch ebenfalls der Stempel 20 im Schacht 14 in sei ner Achsrichtung verschoben wird. Abhängig von der Auslenkung der Kugel 17 gelangt die Ringnut 22 in den Bereich der Öffnung der Aus nehmung 23.

Dadurch wird eine Änderung des Reflexionswinkels der vom Sender 24 abgegebenen Strahlung bewirkt. Dies bedeutet, daß die Strahlung nicht mehr in vollem Umfang am Empfänger 28 auftrifft. Die Strah lungsmenge wird dabei proportional zur Auslenkung der Kugel 17 redu ziert, so daß im Reflexsensor 26 bzw. in der Auswerteelektronik 30 eine Signaländerung hervorgerufen wird. Diese Signaländerung wird in der Auswerteelektronik 30 mit einer bestimmten, vorher definierten Schwelle verglichen und zur Auslösung der Sicherheitseinrichtungen verwendet. Da in der Ruhestellung von der Wand des Stempels 20 die gesamte Strahlung reflektiert wird, ist der Beschleunigungssensor 11 jederzeit in seiner Funktionsfähigkeit überprüfbar.

In der in Fig. 3 dargestellten Abwandlung des Ausführungsbeispiels sind in der Wandung des Schafts 14 zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 34, 35 ausgebildet. In der Ausnehmung 34 ist ein opti scher Sender 27 und in der Ausnehmung 35 ein optischer Empfänger 28 angeordnet. Der Stempel 20a ist dabei so ausgebildet, daß seine der Kugel 17 abgewandte Stirnseite an der Unterkante der Öffnungen der Ausnehmungen 34, 35 endet. Dadurch ist es wieder möglich, daß in Ruhestellung die vom Sender 27 abgegebene Strahlung in vollem Umfang auf den Empfänger 28 auftrifft. Sobald wieder die Kugel 17 bei Auf treten der Beschleunigung aus ihrer Ruhelage ausgelenkt wird, ver schließt der Stempel 24a proportional zur Auslenkung der Kugel 17 die Öffnungen der Ausnehmungen 34, 35. Dadurch wird proportional zur Auslenkung der Kugel 17 der Strahlengang zwischen dem Sender 27 und dem Empfänger 28 unterbrochen.

Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist die der Kugel 17 zuge wandte Stirnseite 21a des Stempels 20b plan ausgebildet. Dadurch liegt der Stempel 20b möglichst punkförmig mit der Stirnseite 21a auf der Kugel 17 auf. Auch hier wird eine Dämpfung der Kugel 17 in Ruhelage bewirkt, wobei eine relativ reibungsarme Auslenkung der Ku gel 17 möglich ist. Diese Ausbildung der Stirnfläche 21a eignet sich besonders bei einer Verwendung des Aufnehmers 11 als Beschleuni gungsaufnehmer.

Ferner kann, statt der in den Fig. 1 und 4 dargestellten Ring nut 22 an der Wandung des Stempels 20 eine Schicht aus einem Mate rial mit einem anderen Reflexionsverhalten als der übrige Bereich des Stempels 20 angebracht werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Abwandlungen der verschiedenen Ausbildungsbeispiele un tereinander zu kombinieren. So ist es zum Beispiel möglich, die pla ne Stirnfläche 23a, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, auch beim Stempel 20a des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels zu verwenden.

Mit dem vom Beschleunigungssensor 11 erzeugten und in der Auswerte elektronik 30 ermittelten Signal soll zum Beispiel eine automatische Gurtblockiereinrichtung ausgelöst werden. Ferner ist es notwendig, daß bei Cabriofahrzeugen bei Gefahr eines bevorstehenden Fahrzeug überschlags der Überrollbügel rechtzeitig ausklappt. Insbesondere hierbei wird vom Beschleunigungsaufnehmer ein extrem schnelles An sprechen erwartet.

Claims

1. Aufnehmer (11), insbesondere zum selbsttätigen Auslösen von In sassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse (10) und einer als seismische Masse dienenden Kugel (17), die in Ruhelage im Mittelpunkt einer als Pfanne (15) mit ansteigender Flanke ausge bildeten Innenwand einer Gehäuseausnehmung (12) liegt und die ferner in ihrer Ruhelage von einem auf der Kugel (17) aufliegenden Kör per (20) gehalten wird, wobei der Körper (20) zugleich den Strahlen gang zwischen mindestens einem optischen Sender (27) und mindestens einem optischen Empfänger (28) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein in einem Gehäuseschacht (14) geführter Stempel (20) ist, der auf der der Pfanne (15) gegenüberliegenden Seite der Ku gel (17) aufliegt.

2. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stem pel (20) auf der der Kugel (17) zugewandten Seite (21) eine mit der Oberfläche der Kugel (17) korrespondierende Schalenform aufweist.

3. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stem pel (20b) auf der der Kugel (17) zugewandten Seite (21a) plan ausge bildet ist.

4. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Sender (27) und der Empfänger (28) jeweils in diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen (34, 35) des Schachts (14) angeord net sind und daß das Ende des Stempels (20a) in der Ruhelage der Ku gel (17) den Strahlengang zwischen dem Sender (27) und dem Empfän ger (28) nicht unterbricht.

5. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Sender (27) und der Empfänger (28) als Reflexsen sor (26) angeordnet sind und daß der Reflexsensor (26) sich in einer Ausnehmung (23) des Schachts (14) befindet.

6. Aufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stem pel (20) eine Ringnut (22) aufweist, deren der Kugel (17) abgewandte Rand in Ruhestellung der Kugel (17) den Strahlengang des Reflexsen sors (26) gerade nicht beeinflußt.

7. Aufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stem pel (20) einen Bereich aus einem Material mit sich vom übrigen Mate rial des Stempels (20) unterscheidenden Reflexionsverhalten aufweist und daß dessen der Kugel (17) abgewandte Rand in Ruhestellung der Kugel (17) den Strahlengang des Reflexsensors (26) gerade nicht beeinflußt.

8. Aufnehmer nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der sich an die Ringnut oder an den Bereich aus einem Ma terial mit sich unterscheidenden Reflexionsverhalten anschließende Bereich (24) in Ruhestellung der Kugel (17) die Öffnung der Ausneh mung (23) verschließt.