DE3313033C1 - Beschleunigungsgrenzwertschalter - Google Patents

Description

• Zwischen den Teilen 4a und 4c bildet sich ein mit Luft gefüllter Hohlraum 6 aus, der durch den Ring 4b gegen die Außenluft völlig abgedichtet ist In dem Hohlraum 6 stehen sich die Metallschichten in einem Abstand von einigen Zehntel Millimetern gegenüber, so daß eine ausreichende Isolationsstrecke vorliegt Beim Aufschlag der Kugel wird die untere Folie soweit elastisch verformt, daß kurzzeitig der Kontakt geschlossen wird. Die Teile 4a, 4b und 4c sind ohne Nietlöcher dargestellt. Ihr Durchmesser kann auch kleiner sein als der Nietlochkreis.
• Die Verformungskennlinie der Folie wird so gewählt, daß lediglich das Gewicht der Kugel noch nicht zur Kontaktgabe führt. Damit wird verhindert, daß der Schalter bei einem auf dem Dach liegenden Fahrzeug Dauerkontakt gibt, was z. B. zur Dauerblockierung des Gurtschlosses führen könnte.
• Da die Kugel 2 in ihrem Lager durch die Folien 4a, 4b und 4c sowie den Deckel 5 völlig gegen den Außenraum abgedichtet ist und nicht mit ihrer Metalloberfläche an der elektrischen Kontaktierung beteiligt ist, benötigt ihre Oberfläche keine Edelmetallschicht.
• Abweichend von F i g. 1-5 kann man die Kontaktmater 4a 2 unmittelbar auf den Deckel 5 aufbringen, so daß dieser als Leiterplatte ausgebildet ist.
• Der Ansprechwert im Bereich von einigen g hängt stark von der Entfernung zwischen Magnet und Kugel ab. Wenn man die Aufnahmeöffnung für den Dauermagneten als Preßsitz ausbildet, kann man den Magneten in mehreren Stufen einpressen und dabei den Grenzwert messen. Hierdurch läßt sich der Ansprechwert in engen Toleranzen einhalten.
• F i g. 6 zeigt den kompletten Schalter nach F i g. 1 in der Perspektive. Das Gehäuse 1 besteht aus einem Quader, der in einen Halbzylinder übergeht. Damit steht in allen drei Koordinatenrichtungen mindestens eine ebene Fläche zur Montage auf einer Leiterplatte oder einem Gehäuse zur Verfügung. Das Kontaktsystem 4 hat, abweichend von 2-5 die Form eines Rechtecks mit anschließender Halbkreisfläche.
• Mit 11, 12, 13, 14 sind eingepreßte Stifte bezeichnet, die durch Einlöten oder Umknicken an einer Leiterplatte oder Gehäusewand fixierbar sind. Die Stifte, von denen in aller Regel nur ein Paar benötigt wird, können aber auch durch angeformte Bolzen aus dem Gehäusewerkstoff ersetzt werden, die nach der Montage zu einem Nietkopf umgeformt werden. Der Deckel 5 ist mit Hilfe der angeformten Nieten 1c, ld, le, If so befestigt, daß er nicht schadlos demontiert werden kann. Die Nieten können so verteilt sein, daß sie die Anschlußfahnen 4a 1 und 4c 1 oder das gesamte Kontaktsystem 4 nicht durchdringen. Im letzteren Fall wäre dann im Gehäuse 1 eine ringförmige Aussparung für das Kontaktsystem 4 vorzusehen, so daß der Deckel 5 unmittelbar auf dem Rand des Gehäuses 1 aufläge.
• Eine alternative Bauform zeigt F i g. 7. Sie unterscheidet sich von F i g. 1 lediglich dadurch, daß der untere Teil des Gehäuses 1 eine Spule 7 trägt und ein Weicheisenkern 8 an die Stelle des Dauermagneten tritt Die Spule 7 wird mit dem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeuges an das Bordnetz angeschlossen. Der Auslöse- oder Grenzwert des Schalters kann dann mit Hilfe eines Vorwiderstandes werksseitig leicht eingestellt werden. Es wäre aber auch denkbar, daß man dem Fahrer eine gewisse Einstellmöglichkeit anheimstellt, so daß er z. B. zwischen »Autobahn« und »Geländefahrt« umstellen kann. Dies kann dazu beitragen, eine teure Fehlauslösung eines Aufprallschutzes (Airbags) zu vermeiden.
• Der Beschleunigungsgrenzwertschalter kann im Fahrzeug ganz unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Zunächst einmal soll automatisch die Warnblinkanlage eingeschaltet werden, weil der Fahrer u. U. dazu nicht in der Lage ist. Weiterhin dient der Schalter als Auslöser für eine Türentriegelung und/oder einen Aufprallschutz, insbesondere einen Airbag. Alternativ werden elektromotorische Mittel eingesetzt, die sofort nach einer abnormen Beschleunigung das Gurtsystem strammziehen.
• In diesem Zusammenhang werden auch automatische Gurtlösesysteme benutzt, die das Aussteigen oder Bergen der Unfallopfer erleichtern sollen. Der optimale Zeitpunkt des Gutlösebefehls hängt jedoch stark vom Hergang des Unfalles ab. Nur bei dem klassischen Auffahrunfall, bei dem das Fahrzeug unmittelbar am Aufprallort zum Stillstand kommt, darf der Gurt etwa 2-3 Sekunden nach dem Aufprall gelöst werden. Falls das Fahrzeug aber mehrfach aufprallt oder nach dem ersten Stoß schleudert, sich überschlägt oder auf dem Dach weiterrutscht, darf sich der Gurt nicht zu früh öffnen. Der Grenzwertschalter muß somit in der Lage sein, nach dem ersten Ansprechen bei beispielsweise 8 g in den nachfolgenden Sekunden zusätzliche kleinere Beschleunigungen, z. B. zwischen 2 und 4 g zu signalisieren.
• Dies ist möglich, wenn die Ansprechempfindlichkeit nach der ersten Kontaktgabe vergrößert wird. Hierzu wird in der Bauart nach F i g. 7 der Strom des Elektromagneten reduziert oder abgeschaltet, so daß es bis zum absoluten Fahrzeugstillstand zu mehrfachen Kontaktschließungen kommt. Der Gurtlösebefehl wird erst dann weitergegeben, wenn für eine Mindestzeit von z. B. 2-3 Sekunden keine Kontaktgabe erfolgte. Damit wird sicher erreicht, daß die Gurte weder zu früh noch zu spät entriegelt werden.
• Die neuartige Konstruktion erreicht eine optimale Zuverlässigkeit mit einem Minimum an preiswerten Bauteilen. Je nach Aufgabenstellung wird man entweder den fest eingestellten oder den steuerbaren Beschleunigungsgrenzwertschalter benutzen.
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Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Beschleunigungsgrenzwertschalter mit einem kugelförmigen Trägheitskörper aus ferromagnetischem Material, der von einem Magnetsystem in Ruhestellung gehalten ist und dem zwei voneinander isolierte Kontaktelemente gegenüberstehen, die beim Auftreffen des Trägheitskörpers durch elastische Verformung einer Membran kontaktierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4c) aus einer mit einer Kontaktmater (4c2) belegten Isolierstoffolie besteht, die durch einen Isolierstoffring (4b) im Ruhezustand von einer zweiten Kontaktmater (4a 2) getrennt ist.
2. 2. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktmater (4a 2) auf eine zweite Membran oder Folie (4a) aufgebracht ist und daß beide Membranen oder Folien mittels eines zweiseitig klebenden Isolierstoffringes (4b) luftdicht verbunden sind.
3. 3. Beschleunigungsbegrenzwertschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Membran oder Folie (4a) durch einen Deckel (5) abgestützt ist, der die trichterförmige Gehäuseöffnung (ia) mit dem Trägheitskörper (2) verschließt.
4. 4. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktmater auf eine als Deckel dienende Leiterplatte aufgebracht ist, die über einen zweiseitig klebenden Isolierstoffring luftdicht mit der elastischen Membran verbunden ist.
5. 5. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) und die Membran oder Membranen abdichtend mit dem aus Thermoplast bestehenden Gehäuse (1) über angeformte Nieten (lc, ld, le, 1f) verbunden sind.
6. 6. Beschleunigungsgrenzwertschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem zwecks Steuerbarkeit des Ansprechwertes als Elektromagnet (7, 8) ausgebildet ist.

   Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsgrenzwertschalter gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

   Aus der DE-OS 30 22 878 ist ein Beschleunigungsgrenzwertschalter bekanntgeworden, der im wesentlichen aus einem Dauermagneten, einer von diesem gehaltenen ferromagnetischen Kugel, einer Leiterplatte mit kammartig ineinandergreifenden Kontaktfingern und einer elastischen, leitfähigen Membran besteht, die zwischen Kugel und Leiterplatte angeordnet ist. Beim Auftreten einer über dem Grenzwert liegenden Beschleunigung reißt die Kugel vom Magneten ab und fliegt dabei infolge ihrer Trägheit gegen die Membran, so daß diese unter Kontaktgabe kurzzeitig die Leiterplatte berührt. Die leitfähige oder mit einem leitfähigen Bereich ausgestattete Membran muß durch die besondere Ausgestaltung eines zweiteiligen Gehäuses gehalten werden. Die Leiterplatte wird in dem Gehäusedekkel durch Kontaktstifte gehalten.

   Es hat sich herausgestellt, daß die Fertigung der Gehäuse- und Funktionsteile des bekannten Beschleunigungsgrenzwertschalters noch zu lohnintensiv ist. So ist es beispielsweise erforderlich, die Kontaktbahnen der Leiterplatte zu vergolden, damit auch noch nach Jahren der Nichtbeanspruchung unter klimatisch ungünstigen Bedingungen ein sicheres Ansprechen gewährleistet ist.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Zahl der Einzelteile zu verringern, die Gehäuseform zu vereinfachen und die Kontaktflächen mit geringstem Aufwand gegen Korrosion zu sichern.

   Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst.

   Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von F i g. 1-7 der Zeichnung dargestellt.

   F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den neuartigen Beschleunigungsgrenzwertschalter, F i g. 2 den oberen Teil des Kontaktsystems, F-i g. 3 einen Klebefolienring, F i g. 4 den unteren Teil des Kontaktsystems, F i g. 5 einen Längsschnitt durch das Kontaktsystem, F i g. 6 eine perspektivische Gesamtansicht, F i g. 7 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Bauform.

   In F i g. list mit 1 ein quaderförmiges oder zylindrisches Gehäuse bezeichnet, das im oberen Teil eine trichterförmige Aussparung la aufweist. In dieser Aussparung ist eine ferromagnetische Kugel 2 gelagert, die von einem Dauermagneten 3 festgehalten wird. Der vorzugsweise zylindrische und in Achsrichtung gepolte Magnet 3 wird in einer bodenseitigen Öffnung des aus Kunststoff bestehenden Gehäuses befestigt. Vorzugsweise benutzt man einen Thermoplast, der den Magnet durch Verformung der Kante lb arretiert. Der Boden der trichterförmigen Aussparung la ist als Kugelkalotte ausgebildet, so daß die Kugel 2 vom Magneten 3 durch eine gewisse Wandstärke getrennt ist, die als magnetischer Luftspalt wirkt. Die Kugel 3 wird in ihrer Ruheposition lediglich durch die Inhomogenität des magnetischen Streufeldes gehalten. Der mechanische Teil des Schalters besteht somit nur aus Magnet, Kugel und Gehäuse. Mit 9, 10, 11, 12 sind eingepreßte Metallstifte bezeichnet, die der alternativen Befestigung auf einer Leiterplatte dienen.

   Der elektrische Teil des Schalters wird durch eine teilweise metallisierte Doppelfolie 4 gebildet, die durch einen Deckel 5 geschützt ist. Der vorzugsweise als Isolierstoffstanzteil ausgebildete Deckel 5 weist ebenso wie die Doppelfolie 4 Durchbrüche auf, durch die angeformte Niete 1c, 1d bestehend aus dem Werkstoff des Gehäuses, hindurchragen. Diese Niete werden bei der Montage des Schalters thermisch oder mittels Ultraschall verformt.

   Der Aufbau des elektrischen Teiles des Schalters ergibt sich aus F i g. 2 - 5. F i g. 2 zeigt eine kreisförmige Kunststoffolie 4a mit einer seitlichen Anschlußfahne 4a 1 und einer Kontaktmater 4a 2.

   In F i g. 3 ist ein Kreisring 4b dargestellt, der aus zweiseitig klebender Kunststoffolie besteht.

   In Fig. 4 ist als Gegenstück zu F i g. 2 die Folie mit 4c bezeichnet, die eine seitliche Anschlußfahne 4c 1 und eine Kontaktmater 4c 2 trägt.

   Nach dem Verkleben der Teile 4a, 4b und 4c erhält man ein Kontaktelement 4, wie es überhöht gezeichnet in F i g. 5 dargestellt ist.