DE4031330A1

DE4031330A1 - ACCELERATION SENSOR

Info

Publication number: DE4031330A1
Application number: DE4031330A
Authority: DE
Inventors: Harald S Husby; Allen K Breed; Ted Theun
Original assignee: Breed Automotive Technology Inc
Current assignee: Breed Automotive Technology Inc
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1991-04-11
Also published as: JPH03125976A; IT9067747A1; FR2652907B1; SE9001950D0; IT1241709B; GB2236622A; CA2026919A1; SE9001950L; FR2652907A1; IT9067747A0; GB2236622B; SE500338C2; CA2026919C; GB9021741D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungssensor insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen zum Erkennen plötzlicher Geschwindigkeitsänderungen und zum Aktivieren eines Insassen-Rückhaltesystems, beispielsweise eines Luftsacks. Ein derartiger Sensor enthält ein Element, das bei einer plötz lichen Verzögerung in eine vorbestimmte Stellung gelangt, um einen Kontakt zu schließen, wodurch das Rückhaltesystem aktiviert wird.The invention relates to an acceleration sensor in particular for use in motor vehicles for recognition sudden speed changes and to activate a Occupant restraint system, for example an airbag. A Such a sensor contains an element that is in a sudden Lichen delay comes to a predetermined position to close a contact, causing the restraint system is activated.

Studien haben ergeben, daß Verletzungen bei Unfällen mit Kraft fahrzeugen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, durch Verwendung von Insassen-Rückhaltesystemen beträchtlich verrin gert oder vermieden werden können. Diese Systeme enthalten häufig einen aufblasbaren Luftsack, der im Normalzustand im Instrumentenbrett oder im Lenkrad untergebracht ist. Wenn das Kraftfahrzeug einer plötzlichen Verzögerung unterworfen wird, wird der Luftsack automatisch aufgeblasen und er entfaltet sich derart, daß er die Insassen abfängt, ihre Bewegung begrenzt und einen Kontakt zwischen ihnen und Fahrzeugteilen, wie der Wind schutzscheibe, dem Lenkrad, der Instrumententafel und der gleichen, vermeidet.Studies have shown that injuries in accidents with force vehicles, especially at high speeds Use of occupant restraint systems considerably reduced can be avoided or avoided. These systems included often an inflatable airbag, which in the normal state in the Instrument panel or in the steering wheel. If that Motor vehicle is subjected to a sudden deceleration, the airbag is inflated automatically and it unfolds such that it intercepts the occupants, limits their movement and a contact between them and vehicle parts, like the wind protective screen, the steering wheel, the instrument panel and the same, avoids.

Ein entscheidendes Element aller derartiger Systeme ist der Beschleunigungssensor, der den Aufblase- und Entfaltungsvorgang des Luftsacks auslöst. Die Bewegung des Kraftfahrzeuges muß sorgfältig und präzis überwacht werden, so daß die Luftsäcke im Bedarfsfall sehr schnell entfaltet werden können, bevor die Insassen ernsthaft verletzt werden.A crucial element of all such systems is that Accelerometer that controls the inflation and deployment process of the airbag triggers. The movement of the motor vehicle must are carefully and precisely monitored so that the air bags in the If necessary, can be deployed very quickly before the Inmates are seriously injured.

Ein bekannter Beschleunigungssensor (US-PS 43 29 549) weist ein rohrförmiges Gehäuse auf, das eine metallische Hülse, eine Metallkugel und einen Magneten umgibt, dessen Magnetfeld bestrebt ist, die Kugel an einem ersten Ende der Hülse zu halten. Am anderen Ende der Hülse befindet sich ein Paar elektrischer Kontaktzungen. Der Sensor wird im Kraftfahrzeug derart angeordnet, daß dann, wenn das Kraftfahrzeug einer Verzögerung unterworfen wird, die einen vorbestimmten Wert übersteigt, die Kugel sich unter Überwindung der von dem Magneten erzeugten Rückhaltekraft von dem ersten zu dem zweiten Ende der Hülse hin bewegt und mit den beiden Kontaktzungen Kontakt macht. Da die Zungen und die Kugel elektrisch leitend sind, wird eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktzungen hergestellt, wenn die Kugel die Kontaktzungen berührt. Diese elektrische Verbindung wird dazu benutzt, ein Signal für das Entfalten der Luftsäcke zu erzeugen.A known acceleration sensor (US-PS 43 29 549) has one tubular housing on which a metallic sleeve, a Metal ball and a magnet surrounds its magnetic field strives to close the ball at a first end of the sleeve hold. There is a pair at the other end of the sleeve electrical contact tongues. The sensor is in the motor vehicle arranged such that when the motor vehicle is one Delay is subjected to a predetermined value exceeds, the ball overcome itself by overcoming that Magnets generated retention force from the first to the second Moved end of the sleeve and with the two contact tongues Makes contact. Because the tongues and the ball are electrically conductive there is an electrical connection between the two Contact tabs made when the ball contacts the contact tabs touched. This electrical connection is used to Generate signal for the deployment of the air bags.

Ein Problem bei derartigen Beschleunigungssensoren betrifft das von dem Magneten erzeugte Magnetfeld. Wenn der Sensor in einem metallischen Gehäuse angeordnet ist, konzentrieren und formen die Seitenwände des Gehäuses normalerweise das Magnetfeld so, daß es in einem Bereich nahe der metallischen Hülse wirksam ist. Wenn jedoch ein Gehäuse verwendet wird, das keine Aus wirkung auf ein Magnetfeld hat, beispielsweise ein nichtmetal lisches Gehäuse, erstreckt sich das Magnetfeld im allgemeinen von dem Gehäuse weg. Daher ist die Intensität des Magnetfeldes an der Hülse geringer, wenn der Sensor in einem nichtmetalli schen Gehäuse angeordnet ist, als bei Anordnung in einem metallischen Gehäuse. Ein schwächeres Magnetfeld verschlechtert die Wirkungsweise des Sensors. Es wurde außerdem festgestellt, daß sehr empfindliche und diskriminierende Beschleunigungs sensor-Systeme dadurch erzeugt werden können, daß zwei Sensoren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden. Wenn jedoch diese Sensoren zu nahe nebeneinanderliegen, entsteht eine Interferenz zwischen den Feldern der beiden Magneten, wodurch unerwünschte Signale erzeugt werden.This concerns a problem with such acceleration sensors magnetic field generated by the magnet. If the sensor is in one metallic case is arranged, concentrate and shape the side walls of the case normally the magnetic field so that it is effective in an area near the metallic sleeve is. However, if an enclosure is used that does not turn off has an effect on a magnetic field, for example a non-metal lical housing, the magnetic field extends in general away from the case. Hence the intensity of the magnetic field on the sleeve less if the sensor is in a non-metallic rule housing is arranged than when arranged in one metallic casing. A weaker magnetic field deteriorates the mode of operation of the sensor. It was also found that very sensitive and discriminatory acceleration sensor systems can be generated in that two sensors be arranged in a common housing. But when If these sensors are too close to one another, one is created Interference between the fields of the two magnets, causing unwanted signals are generated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beschleuni gungssensor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der unabhängig von der Art des Gehäuses, das zur Befestigung des Sensors dient oder unabhängig von metallischen Gegenständen in der Nachbar schaft des Sensors zuverlässig arbeitet.The invention has for its object an accelerator Generate sensor of the generic type that is independent the type of housing that is used to attach the sensor or regardless of metallic objects in the neighboring shaft of the sensor works reliably.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Rück haltesystem mit einem Beschleunigungssensor mit mehreren magne tischen Elementen zu schaffen, bei welchem eine Interferenz zwischen den Magnetfeldern der Elemente eliminiert ist. Another object of the invention is a back holding system with an acceleration sensor with several magne table elements where there is interference between the magnetic fields of the elements is eliminated.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 8 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, these tasks are performed by means of the of claims 1 and 8 specified features.

Der erfindungsgemäße Magnetfeld-Schirm, der um den Magneten herum angeordnet ist, formt und begrenzt das Magnetfeld auf die Nachbarschaft des Gehäuses, so daß das Magnetfeld, das auf das Kontaktelement wirkt, unabhängig von der Beschaffenheit des Gehäuses auf einem konstanten Wert gehalten wird. Es konzen triert darüber hinaus das Magnetfeld, so daß die magnetische Kraft das Kontaktelement nach Beendigung der Verzögerungsphase in seine erste Stellung zurückführen kann. Der magnetische Schirm eliminiert auch Interferenzen zwischen den Magnetfeldern von benachbarten Sensoren, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.The magnetic field screen according to the invention, around the magnet is arranged around, shapes and limits the magnetic field to the Neighborhood of the housing so that the magnetic field that is on the Contact element works regardless of the nature of the Housing is kept at a constant value. Concentrate it also triggers the magnetic field, so that the magnetic Force the contact element after the delay phase has ended can return to its first position. The magnetic Screen also eliminates interference between the magnetic fields of neighboring sensors in a common housing are arranged.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Insassen-Rückhalte system mit mindestens einem erfindungsgemäßen Beschleunigungs sensor.The invention also relates to an occupant restraint system with at least one acceleration according to the invention sensor.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigtTwo embodiments of the invention are as follows described with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gehäuses mit einem einzigen in diesem angeordneten Beschleunigungssensor, Fig. 1 is a side view of a housing with a single arranged in this acceleration sensor,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Beschleunigungssensors von Fig. 1, Fig. 2 is a longitudinal section of the acceleration sensor of Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 3 is a cross section along line 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Stirnansicht des Beschleunigungssensors in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig. 2, Fig. 4 is an end view of the acceleration sensor in the direction of arrows 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Gehäuses mit zwei in diesem angeordneten Beschleunigungssensoren, und Fig. 5 is a side view of a housing with two acceleration sensors arranged thereon, and

Fig. 6 eine Einzelheit. Fig. 6 shows a detail.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Beschleunigungssensor bezeichnet, der in einem Gehäuse 12 angeordnet ist, das an geeigneter Stelle in dem nicht dargestellten Kraftfahrzeug angebracht ist. Der Sen sor 10 ist durch ein Kabel 14 mit mindestens zwei Adern 16, 18 mit einem Steuergerät zum Aufblasen eines Luftsacks verbunden.In Fig. 1, 10 denotes an acceleration sensor which is arranged in a housing 12 which is attached at a suitable point in the motor vehicle, not shown. The sensor 10 is connected by a cable 14 with at least two wires 16, 18 to a control device for inflating an airbag.

Der Sensor 10 hat ein rohrförmiges Gehäuse 20, das an einem Ende durch eine Stirnwand 22 mit einem äußeren, hohlen Fortsatz 24 verschlossen ist. An dem der Wand 22 gegenüberliegenden Ende hat das Sensorgehäuse 20 einen Abschnitt 26 größeren Durch messers, der einen Sitz für eine Gummidichtung 28 bildet. Das Sensorgehäuse 20 ist vorzugsweise aus Kunststoff und hat eine zylindrische Innenwand 30, an der eine metallische Hülse 32 angebracht ist. Die Stirnwand 22 ist mit einer sphärischen Vertiefung 34 als Sitz für eine metallische Kugel 36 versehen, die ein bewegliches Sensorelement bildet. Der Durchmesser der Kugel 36 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Hülse 32.The sensor 10 has a tubular housing 20 which is closed at one end by an end wall 22 with an outer, hollow extension 24 . At the end opposite the wall 22 , the sensor housing 20 has a section 26 of larger diameter, which forms a seat for a rubber seal 28 . The sensor housing 20 is preferably made of plastic and has a cylindrical inner wall 30 to which a metallic sleeve 32 is attached. The end wall 22 is provided with a spherical recess 34 as a seat for a metallic ball 36 , which forms a movable sensor element. The diameter of the ball 36 is slightly smaller than the inner diameter of the sleeve 32 .

Der Fortsatz 26 nimmt einen Kunststoffdeckel 38 auf, an dem mittels Metallstiften 40, 42 Kontaktzungen 44, 46 befestigt sind. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Kontaktzungen 44, 46 in Reihe in einem elektrischen Schaltkreis angeordnet, der eine Batterie 48 und einen Betätigungsmechanismus 50 zum Auslösen eines oder mehrerer Luftsäcke 52 aufweist. Ein ringförmiger Permanentmagnet 54 ist auf dem Fortsatz 24 der Stirnwand 22 angeordnet. Der Magnet erzeugt ein Magnetfeld, das bestrebt ist, die Kugel 36 an der Stirnwand 22 in der in Fig. 2 dar gestellten Stellung zu halten. Die Form des Magnetfeldes wird durch einen Schirm 56 beeinflußt, der ein U-förmiges Glied aus magnetisch permeablem Material aufweist. Der Schirm 56 ist mit zwei im wesentlichen zueinander parallelen Armen 58, 60 ver sehen, die sich von einer Grundplatte 62 zu einer Schulter 27 erstrecken, die von dem Endabschnitt 26 des Sensorgehäuses 20 gebildet ist. Die Grundplatte 62 hat eine Öffnung 64, durch welche sich der Fortsatz 24 erstreckt. Auf diese Weise kann der Schirm 56 dem Permanentmagneten 54 benachbart derart angeordnet werden, daß er dessen Magnetfeld in axialer Richtung begrenzt. Die beiden Arme 58, 60 beschränken das Magnetfeld auf die unmittelbare Umgebung des Sensorgehäuses und verstärken seine Kraft innerhalb desselben an der Hülse 32. Wie Fig. 4 zeigt, ist die Grundplatte 62 mit Ausschnitten 66 versehen, welche die Anbringung des Sensors innerhalb des Gehäuses 12 vereinfachen.The extension 26 receives a plastic cover 38 to which contact tongues 44, 46 are fastened by means of metal pins 40, 42 . As shown in FIG. 3, the contact tongues 44, 46 are arranged in series in an electrical circuit which has a battery 48 and an actuating mechanism 50 for triggering one or more air bags 52 . An annular permanent magnet 54 is arranged on the extension 24 of the end wall 22 . The magnet generates a magnetic field which strives to hold the ball 36 on the end wall 22 in the position shown in FIG. 2. The shape of the magnetic field is influenced by a screen 56 which has a U-shaped member made of magnetically permeable material. The screen 56 is with two substantially parallel arms 58, 60 see ver, which extend from a base plate 62 to a shoulder 27 which is formed by the end portion 26 of the sensor housing 20 . The base plate 62 has an opening 64 through which the extension 24 extends. In this way, the screen 56 can be arranged adjacent to the permanent magnet 54 in such a way that it limits its magnetic field in the axial direction. The two arms 58, 60 limit the magnetic field to the immediate vicinity of the sensor housing and increase its force within the same on the sleeve 32 . As shown in FIG. 4, the base plate 62 is provided with cutouts 66 which simplify the attachment of the sensor within the housing 12 .

Das Gehäuse 12 ist innerhalb des Kraftfahrzeuges so angeordnet, daß der Deckel 38 des Sensors zur Vorderseite des Fahrzeuges hin zeigt, während die Stirnwand 22 zum hinteren Ende des Fahr zeuges hin gerichtet ist. In Fig. 2 ist die normale Bewe gungsrichtung des Fahrzeuges durch den Pfeil a gekennzeichnet. The housing 12 is arranged within the motor vehicle so that the cover 38 of the sensor faces the front of the vehicle, while the end wall 22 is directed towards the rear end of the vehicle. In Fig. 2, the normal direction of movement of the vehicle is indicated by the arrow a.

Wenn das Fahrzeug auf ein Objekt auftrifft, wird es in Richtung des Pfeiles b verzögert. Wenn die Verzögerungskraft größer ist als die Rückhaltekraft des Magneten 54, so überwindet die Kugel 36 die von dem Magneten 54 ausgeübte Kraft und bewegt sich in Richtung a auf den Deckel 38 zu, bis sie auf die Kontaktzungen 44, 46 auftrifft. Die Kugel bewegt sich weiter in Richtung des Pfeiles a, bis sie durch die Kontaktzungen oder durch den Deckel 38 zum Halten gebracht wird.When the vehicle hits an object, it is decelerated in the direction of arrow b. If the retarding force is greater than the retaining force of the magnet 54 , the ball 36 overcomes the force exerted by the magnet 54 and moves in the direction a towards the cover 38 until it hits the contact tongues 44, 46 . The ball continues to move in the direction of arrow a until it is stopped by the contact tongues or by the cover 38 .

In der Zwischenzeit fließt aufgrund des Kontaktes zwischen der Kugel 36 und den Kontaktzungen 44, 46 ein elektrischer Strom von der Batterie 48 zu dem Betätigungsmechanismus 50, der da raufhin den Luftsack 52 auslöst. Wie vorher erwähnt, wäre ohne den Schirm 56 die Intensität des von dem Permanentmagneten 54 erzeugten Magnetfeldes und daher die Reaktionszeit und die Bewegung der Kugel 36 abhängig von dem Material des Gehäuses 12. Da jedoch der Schirm 56 das Magnetfeld auf das Sensorgehäuse 20 konzentriert, ist das Material des Gehäuses 12 ohne Bedeu tung.In the meantime, due to the contact between the ball 36 and the contact tongues 44, 46, an electric current flows from the battery 48 to the actuation mechanism 50 , which then triggers the airbag 52 . As previously mentioned, without the screen 56, the intensity of the magnetic field generated by the permanent magnet 54 and therefore the reaction time and the movement of the ball 36 would be dependent on the material of the housing 12 . However, since the screen 56 concentrates the magnetic field on the sensor housing 20 , the material of the housing 12 is of no importance.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei der zwei Sensoren 108 und 110, welche jeweils entsprechend den Fig. 2 bis 4 ausgebildet sind, in einem gemeinsamen Gehäuse 112 angeordnet sind. Die beiden Sensoren könnten unterschiedliche Größen oder unterschiedlich bemessene Magneten haben, um unterschiedliche Ansprechschwellen zu erhalten. Alternativ könnten die Sensoren unterschiedlich orientiert sein. Diese Anordnung ergibt einen sehr empfind lichen Beschleunigungssensor, der zwischen tatsächlichen Crashs und Geschwindigkeitsänderungen, die durch Straßenuneben heiten hervorgerufen werden, differenzieren könnte. Jeder der Sensoren ist mit einem Schirm versehen, um das Magnetfeld des betreffenden Magneten zu begrenzen und eine magnetische Inter ferenz zwischen den Magnetfeldern der beiden Magneten auszu schließen. FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention, in which two sensors 108 and 110 , which are each designed in accordance with FIGS. 2 to 4, are arranged in a common housing 112 . The two sensors could have different sizes or different sized magnets to get different response thresholds. Alternatively, the sensors could be oriented differently. This arrangement results in a very sensitive acceleration sensor that could differentiate between actual crashes and speed changes caused by uneven roads. Each of the sensors is provided with a screen to limit the magnetic field of the magnet in question and to exclude a magnetic interference between the magnetic fields of the two magnets.

Fig. 6 zeigt einen abgewandelten Schirm 156 mit einer verbrei terten Grundplatte 162. Fig. 6 shows a modified screen 156 with a widespread base plate 162nd

Claims

1. Acceleration sensor for detecting speed changes, with a housing ( 20 ) in which contact tongues ( 44, 46 ) and a movable contact element ( 36 ) are arranged, and a permanent magnet ( 54 ), the magnetic field of which is aimed, the contact element ( 36 ) to hold in a first position, the contact element ( 36 ) being designed and arranged in such a way that it is moved from the first position into a second position at a deceleration force which exceeds the force of the magnetic field, in which it makes contact between produces the contact tongues ( 44, 46 ), characterized in that a screen ( 56 ) is provided to limit the magnetic field of the permanent magnet ( 54 ).

2. Acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the contact element ( 36 ) are electrically conductive for the purpose of generating an electrical path when the contact element ( 36 ) with the contact tongues ( 44, 46 ) comes into contact.

3. Acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the permanent magnet ( 54 ) is arranged on the housing ( 20 ) and that the screen ( 56 ) surrounds the permanent magnet ( 54 ) at least partially.

4. Acceleration sensor according to claim 3, characterized in that the housing ( 20 ) has a housing extension ( 24 ) and that the permanent magnet ( 54 ) on the extension ( 54 ) is arranged adjacent to the contact element ( 36 ).

5. Acceleration sensor according to claim 4, characterized in that the screen ( 56 ) on the housing extension ( 24 ) is arranged adjacent to the permanent magnet ( 54 ).

6. Acceleration sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic shield ( 56 ) has a U-shaped part with a base plate ( 62 ) and two parallel arms ( 58, 60 ) which extend along the housing ( 20th ) he stretch.

7. Acceleration sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic screen ( 56 ) or the U-shaped part consists of magnetically permeable material.

8. Device for detecting a change in speed of a motor vehicle, characterized by a housing ( 112 ), first and second acceleration sensors ( 108, 110 ) which are arranged in the housing ( 112 ) and each have a permanent magnet ( 54 ) for generating a magnetic field , and magnetic screens ( 56 ) in the housing to limit interference between the magnetic fields.

9. occupant restraint system for a motor vehicle with at least one airbag ( 52 ) arranged in the motor vehicle, a control unit ( 50 ) for triggering the airbag in order to protect the occupant in the event of a crash, and an acceleration sensor ( 10 ) for detecting a change in speed of the motor vehicle , which is connected to the control unit, characterized by a housing ( 12 ) arranged in the motor vehicle and containing an acceleration sensor according to one or more of the preceding claims.

10. occupant restraint system for a motor vehicle with at least one airbag arranged in the motor vehicle, a control unit for triggering the airbag in order to protect an occupant in the event of a crash, and an acceleration sensor for detecting a change in speed of the motor vehicle, which is connected to the control unit, thereby characterized in that a housing ( 112 ) is arranged in the motor vehicle, in which a first and a second acceleration sensor ( 108, 110 ) according to one or more of claims 1 to 7 are arranged.