DE4011996A1 - Beschleunigungssensor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleuni­ gungssensor nach dem Hauptpatent 40 03 360.0.

Beim Beschleunigungssensor nach dem Hauptpatent ist zur Existenzbestimmung einer konstanten Beschleuni­ gung ein Massekörper beweglich gelagert und besitzt einen Anschlag, an dem er bei Einwirken der kon­ stanten Beschleunigung anliegt. Der Massekörper erfährt eine zweite Beschleunigung, die unabhängig von der jeweiligen Bewegung konstant und diametral entgegen zu der zu bestimmenden konstanten Beschleu­ nigung einen demgegenüber deutlich kleineren Abso­ lutwert besitzt. Ein Lagesensor spricht auf eine Stellung des Massekörpers an, bei der dieser unter der Wirkung der zweiten Beschleunigung vom Anschlag entfernt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Beschleunigungssensor nach dem Hauptpatent mit konstruktiv einfachen Mitteln zu realisieren. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Das Zusammenspiel der beiden Magneten ergibt eine magnetische Abstoßungskraft, die eine zweifache Auswirkung hat. Zum einen dient sie als Anschlag und hält den beweglichen Magneten in einem definierten Abstand vom zweiten Magneten. Im Gegensatz zu einem mechanischen Anschlag kann durch die "Magnetlagerung" des Massekörpers ein Ausgleich für dynamische Bewe­ gungen des Massekörpers erfolgen, die beispielsweise bei geringen dynamischen Beschleunigungen auftreten, die der zu detektierenden konstanten Beschleunigung überlagert sind. Zum anderen verursacht die magne­ tische Abstoßungskraft auch die zweite Beschleunigung des Massekörpers, sofern die erste Beschleunigung wegfällt. Gegenüber Elementen, die auf mechanische Weise eine Beschleunigung auf den Massekörper aus­ üben, beispielsweise Federn oder andere elastische Elemente, ist die magnetische Abstoßungskraft weit­ gehend reibungsfrei auf den Massekörper wirksam. Sie ist auch über lange Zeit stabil, da mechanische Abnutzungen oder das Nachlassen der wirkenden Ma­ gnetkräfte völlig ausgeschlossen sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.

Beim Gegenstand von Patentanspruch 2 wird das ange­ strebte Ziel, einen langzeitstabilen Beschleuni­ gungssensor frei von mechanischen Problemen zu schaffen, durch die drehbewegliche Lagerung des Massekörpers gelöst. Der Massekörper ist über einen Hebelarm definierter Länge drehbeweglich gelagert. Reibungskräfte können nur innerhalb des Drehlagers auftreten und konstruktionsbedingt klein gehalten werden.

Beim Gegenstand von Patentanspruch 3 wird die Wirkung der magnetischen Abstoßungskraft bei Wegfall der zu detektierenden konstanten Beschleunigung unterstützt durch eine magnetische Anziehungskraft des dritten Magneten. Dadurch kann die quadratisch mit dem Abstand abnehmende magnetische Abstoßungskraft durch eine im selben Maße zunehmende Anziehungskraft kompensiert werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Darin ist der erfindungsgemäße Beschleunigungssensor im Prinzip dargestellt.

Der Beschleunigungssensor 1 besitzt in einem Gehäuse 1′ angeordnet einen drehbeweglich gelagerten Masse­ körper 2, der im wesentlichen aus einem Magneten 3 und einem Hebelarm 4 besteht. Der Hebelarm 4 ist an seinem einen Ende in einem Drehlager 5 gehalten. Die Drehachse des Massekörpers 2 ist senkrecht zur Zeichenebene gerichtet.

Dem in der dargestellten Weise mit einem Nordpol N und Südpol S ausgestatteten Magneten 3 ist ein feststehender Magnet 6 sowie ein weiterer festste­ hender Magnet 7 gegenübergestellt. Dabei ist die Orientierung des Magneten 6 so, daß sich sein Südpol S und der Südpol S des Magneten 3 gegenüberstehen. Der Südpol des Magneten 7 wiederum steht der Nordpol N des Magneten 3 gegenüber.

Der Massekörper 2 steht unter dem Einfluß einer magnetischen Abstoßungskraft, die durch die beiden Südpole S der Magneten 3 und 6 ausgelöst wird. Ferner wirkt eine magnetische Anziehungskraft durch den Südpol des Magneten 7 und den Nordpol N des Magneten 3.

Bei der dargestellten Anordnung des Beschleunigungs­ sensors 1 sind die Magneten 6, 3 und 7 übereinander so ausgerichtet, daß sich der Magnet 3 - um die Drehachse 5 - im wesentlichen vertikal bewegt. Er stellt sich in eine Lage ein, in der die Magnetkräfte F_3/6 und F_3/7 im Gleichgewicht mit dem Gewicht F_g des Massekörpers 2 stehen. Dieses Gewicht ist bei Ver­ nachlässigung des Gewichts des Hebelarms 4 gleich dem Gewicht des Magneten 3.

Im schwerelosen Zustand, d. h. bei einer Bewegung des Beschleunigungssensors unter dem Einfluß der Schwer­ kraft steht der Massekörper 2 nur noch unter dem Einfluß der von den Magneten 6 u. 7 ausgeübten Magnetkräfte. Bedingt durch die Orientierung der Magnete 3, 6 und 7 erfährt der Massekörper 2 eine Beschleunigung entgegen der Richtung der Erdbe­ schleunigung, d. h. der Magnet 3 entfernt sich vom Magneten 6 und nähert sich dem Magneten 7 an. Bei dieser Bewegung wird ein außerhalb des Beschleuni­ gungssensors 1 angeordneter Reedkontakt 8 geschlossen und damit der Wegfall der Erdbeschleunigung erkannt. Daran angeschlossene Fahrzeug-Insassen-Schutzvor­ richtungen und dgl. werden dann augenblicklich bzw. nach einem definierten Algorithmus ausgelöst.

Claims (3)

1. Beschleunigungssensor nach dem Hauptpatent . . . (Patentanmeldung 40 03 360.0), dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag und die die zweite Beschleunigung verursachende Kraft durch einen ersten Magneten (3) als Teil des beweglich gelagerten Massekörpers (2) und einen zweiten festen Magneten (6) gebildet ist, der auf den ersten Magneten (3) eine magnetische Absto­ ßungskraft ausübt.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massekörper (2) um eine zu seiner Bewegungsrichtung senkrechte Achse (Drehlager 5) drehbeweglich gelagert ist.

3. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Magnet (3) zusätzlich eine in seiner Bewegungsrichtung liegenden Anziehungskraft durch einen dritten festen Magneten (7) ausgesetzt ist.