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DE8801694U1 - Device for measuring acceleration - Google Patents

Device for measuring acceleration

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Publication number
DE8801694U1
DE8801694U1 DE8801694U DE8801694U DE8801694U1 DE 8801694 U1 DE8801694 U1 DE 8801694U1 DE 8801694 U DE8801694 U DE 8801694U DE 8801694 U DE8801694 U DE 8801694U DE 8801694 U1 DE8801694 U1 DE 8801694U1
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DE
Germany
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acceleration
piston magnet
guide tube
sensor
bull
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DE8801694U
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KOLLEY KLAUS-F 7016 GERLINGEN DE
Original Assignee
KOLLEY KLAUS-F 7016 GERLINGEN DE
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Publication date
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
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Description

DIPL-INQ. PETER OlfT^PATfNTANWALT o-raso LeonbergDIPL-INQ. PETER OlfT^PATfNTANWALT o-raso Leonberg Vertreter beim Europäischen PaierjtaftV,H &jfeo4ifl ^atefy Afcrnfey Tiroler Straße 1SRepresentative at the European Paper Association, H &jfeo4ifl ^atefy Afcrnfey Tiroler Straße 1S

2119/ot/mü 29.01.19682119/ot/mü 29.01.1968

Harr Edmund Zottnik, Rotenacker 11. 7145 MarkgröninoenHarr Edmund Zottnik, Rotenacker 11. 7145 Markgröningen Herr K.-F. KolleV/ Jakobstraße 18/ 7016 GerllnqenMr. K.-F. KolleV/ Jakobstraße 18/ 7016 Gerllnqen

Vorrichtung zur Beschleunigungsmessung Stand der Technik Device for acceleration measurement State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Beschleunigungsmessung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention is based on a device for measuring acceleration according to the preamble of claim 1.

Bei einem bekannten Beschleunigungsaufnehmer dieser Art (DE-OS 33 06 813), der sich insbesondere zum Einsatz bei einem Kurzzeit-Unfalldatenschreiber eignet, ist mindestens ein einseitig in einem Einspannkörper befestigter Biegebalken vorgesehen. Das andere Ende des Biegebalkens bildet mit einer stationären Gegenpiatte einen Kapazitätssensor. Dieser aus einer aufgrund von Trägheitskräften bei einwirkenden Beschleunigungen beweglichen Platte (als seismische Masse) und einer feststehenden Platte bestehende Kondensator ist Teil eines Schwingkreises, der seifte Frequenz je nach einwirkender positiver oder negativer Beschleunigung nach oben oder unten auswertbar ändert.In a known acceleration sensor of this type (DE-OS 33 06 813), which is particularly suitable for use in a short-term accident data recorder, at least one bending beam is provided which is fastened to a clamping body on one side. The other end of the bending beam forms a capacitance sensor with a stationary counter plate. This capacitor, which consists of a plate (as a seismic mass) which moves due to inertial forces when accelerations are applied, and a fixed plate, is part of an oscillating circuit which changes its frequency upwards or downwards in a way that can be evaluated depending on the positive or negative acceleration applied.

Keltere bekannte Beschleunigungsaufnehmer sind sogenannte Schock« oder Vibrationsmesser, Ballistik-Aufnehmer oder Miniatur-Aufnehmer; ein als sogenannter "low impedance" ausgebildeter Quarz-Beschleunigungsäufnehraer umfaßt einenOther well-known acceleration sensors are so-called shock or vibration meters, ballistic sensors or miniature sensors; a quartz acceleration sensor designed as a so-called "low impedance" contains a

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Kristall, auf den ein der Beschleunigung entsprechender Druck ausübbar ist, wodurch sich eine direkte Spannungsänderunyf einer am Quarz anliegenden Versorgungsspannung ergibt, bzw. ohne Versorgungsspannung eine Ladungsverschiebung im Quarz (piezoelektrischer Effekt; piezoresistiver Effekt) ·Crystal on which a pressure corresponding to the acceleration can be exerted, resulting in a direct voltage change in a supply voltage applied to the quartz, or without a supply voltage a charge shift in the quartz (piezoelectric effect; piezoresistive effect) ·

Es ist auch bekannt, für Beschleunigungsdrehgeber insbesondere unter rauhen Betriebsbedingungen mit dem sogenannten wiegand-Effekt arbeitende Rotorsysteme einzusetzen, wobei in den Rotor eingebettete Wiegand-Drähte von einem Geberkopf berührungslos abgetastet werden. Hierdurch lassen sich auch Beschleunigungen erfassen.It is also known to use rotor systems that work with the so-called Wiegand effect for acceleration encoders, particularly under harsh operating conditions, whereby Wiegand wires embedded in the rotor are scanned contactlessly by a sensor head. This also makes it possible to record accelerations.

Grundsätzlich gilt, daß Beschleunigungen nur indirekt an ihren Wirkungen etwa auf eine seismische Masse erfaßt werden können, wobei die Kraft, welche eine der Beschleunigung ausgesetzte bekannte Masse auf eine feste Unterlage ausübt, entweder direkt (Piezoelement) oder mittelbar (Federweg) gemessen werden kann. Problematisch bei im Bereich von Kraftfahrzeugen, etwa Unfalldatenschreibern, aber auch bei Sicherheitsausrüstungen im Kraftfahrzeugbereich einzusetzenden Beschleunigungssensoren ist der Umstand, daß diese bei der erforderlichen relativ hohen Genauigkeit sehr hohe Anforderungen erfüllen müssen, andererseits aber für einen umfassenden Einsatz besonders kostengünstig sein müssen, eine Eichgenauigkeit über eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise mindestens zwei Jahre, aufweisen müssen, über ein busfähiges Ausgangssignal verfügen müssen und bei hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit, wie erwähnt, natürlich auch den Kfz-Einsatzspezifikationen genügen müssen.In principle, accelerations can only be measured indirectly through their effects on a seismic mass, for example, whereby the force exerted by a known mass subjected to acceleration on a solid base can be measured either directly (piezo element) or indirectly (spring travel). The problem with acceleration sensors used in motor vehicles, such as accident data recorders, but also in safety equipment in the motor vehicle sector is the fact that they have to meet very high requirements while maintaining the relatively high accuracy required, but on the other hand they have to be particularly cost-effective for extensive use, have to have calibration accuracy over a certain period of time, for example at least two years, have to have a bus-capable output signal and, as mentioned, have to meet the vehicle application specifications while being highly sensitive and accurate.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschleunigungsmessung anzugeben, durch welche sichergestellt ist, daß bei kostengünstigem Aufbau eine hohe Funktionssicherheit mit hoher Heßgenauigkeit verknüpft ist &uacgr;&agr;&Lgr; eine problemlose Auswer-The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for acceleration measurement, which ensures that a high level of functional reliability is combined with high measurement accuracy at a low cost and that problem-free evaluation

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2iis/ot/mu ·: j : Ji*: *.2iis/ot/mu ·: j : Ji*: *.

29*01.19&8 &iacgr; &iacgr; i ' I I -'3*429*01.19&8 &iacgr;&iacgr; i ' II -'3*4

tung des gewonnai«an. Signale erfolgen kann. Vorteile der Erfindungtion of the won« . Signals can be made. Advantages of the invention

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Unteransprucha 4 und hat den entscheidenden Vorteil, daß sich aufgrund der neuartigen Konzeption eine überraschende Kostengünstigkeit kombiniert mit besonders hoher Genauigkeit und breit gefächerten Einsatzmöglichkeiten ergibt.The invention solves this problem with the characterizing features of claim 1 or subclaim 4 and has the decisive advantage that the novel concept results in surprising cost-effectiveness combined with particularly high precision and a wide range of possible applications.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel benötigt ein erfindungsgemäßer Beschleunigungssensor lediglich ein Führungsrohr, drei Magnete, einen auf die Veränderung von magnetischen Feldlinien ansprechenden Geber, üblicherweise eine Feldplatte sowie ein diese Teile aufnehmendes Gehäuse. Dabei haben Erprobungen in der Praxis und Berechnungen gezeigt, daß je nach Abmessungen und Auslegung der Magnete Beschleunigungswerte bis 30 g und weit darüber hinaus sicher erfaßt und einwandfrei diskriminiert werden können. Alterungserscheinungen sowie auf einen entsprechend starken Tempera-In the preferred embodiment, an acceleration sensor according to the invention requires only a guide tube, three magnets, a sensor that responds to changes in magnetic field lines, usually a field plate and a housing that accommodates these parts. Practical tests and calculations have shown that, depending on the dimensions and design of the magnets, acceleration values of up to 30 g and far beyond can be reliably recorded and discriminated against without any problems. Signs of aging and a correspondingly strong temperature change

&Idigr; turgang zurückgehende Probleme treten praktisch nicht auf; &Idigr; turgang-related problems practically do not occur; desgleichen bleiben Querbeschleunigungseinflüsse, Reibung^-Likewise, lateral acceleration influences, friction^-

# einflUsse, Losbrechmoment/Startbedingur.gen extrem gering# influences, breakaway torque/starting conditions extremely low

&iacgr;&iacgr; und bleiben vernachlässigbar. Soweit Temperatürproblerne auf-and remain negligible. As far as temperature problems occur,

treten, gilt, daß der Temperaturgang absolut reversibel undoccur, the temperature gradient is absolutely reversible and

reproduzierbar ist und im Kennlinienfeld berücksichtigt werdenis reproducible and taken into account in the characteristic curve field

■ kann.■ can.

Das bevorzugte Ausfünfungsfceispiel verwendet keine Fedein, die eventuellen Alterungserscheinungen, auch Korrosionseinflüssen unterworfen sein können und benutzt, soweit erforderlich, eine Luftdämpfung, die stets verfügbar isThe preferred embodiment does not use springs, which may be subject to aging or corrosion, and uses air damping, which is always available, where necessary.

Vorteilhaft ist ferner, daß die für Lagerung, Antrieb und Bereitstellung des Meßsignals verwendeten Magneten eine "Federkraft" aufbauen, die mit wachsender AuslenkungAnother advantage is that the magnets used for storage, drive and provision of the measurement signal build up a "spring force" which increases with increasing deflection

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progressiv anwächst, also ein Verhalten zeigt, welches die Anwendung eines solchen Beschleunigungssensors in großen Heßbereichen gestattet. Die Grenze der meßbaren Beschleunigung ist dabei von der Masse eines der als Kolben wirkenden Magneten sowie von der verfügbaren magnetischen Kraft bestimmt. Durch Wahl geeigneter geometrischer Abmessungen und Materialien kann das Einsatzgebiet in einem weiten Bereich eingestellt und vorgegeben werden.increases progressively, i.e. shows a behavior that allows the use of such an acceleration sensor in large measuring ranges. The limit of the measurable acceleration is determined by the mass of one of the magnets acting as a piston and by the available magnetic force. By choosing suitable geometric dimensions and materials, the area of application can be set and specified over a wide range.

Da sich in der Endposition, also bei maximal einwirkender Beschleunigung eine großflächige Kontaktanlage des mittleren Kolbenmagneten an einen der Endmagnete ergibt, ermöglicht die erfindungsgemäße Konzeption auch extrem hohe Überlastungen des Beschleunigungssensors, ohne daß hierdurch irreversible Schäden oder auch nur Beeinflussungen auftreten.Since in the end position, i.e. at maximum acceleration, there is a large-area contact between the middle piston magnet and one of the end magnets, the inventive concept also enables extremely high overloads of the acceleration sensor without causing irreversible damage or even interference.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Heiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Umsetzung der in der Feldplatte bei einer Beschleunigungsänderung eich ergebenden Widerstandsänderungen in ein busfähiges Auegangssignai dann, wenn der Feldplattenwiderstand als frequenzbeetimmendes Element in einen Schwingkreis hinreichender Oüte eingebaut wird. Werden bei einer solchen AusfUhrungeform die Perioden der jeweiligen Meßfrequenz in einem eystemabhängig festgelegten Integrationsintervall aufsummiert, dann ergibt sich in jedem Intervall ein Zähler· stand, der bereite den aktuellen Meßwert darstellt.The measures listed in the subclaims enable advantageous developments and improvements to the invention. The conversion of the resistance changes in the field plate resulting from a change in acceleration into a bus-compatible output signal is particularly advantageous when the field plate resistance is installed as a frequency-determining element in an oscillating circuit of sufficient quality. If, in such an embodiment, the periods of the respective measuring frequency are summed up in an integration interval determined by the system, then a counter reading is obtained in each interval which already represents the current measured value.

Der im Ruhezustand bei Beschleunigungseinwirkung Null gewonnene Meßwert (Null-Wert) wird dabei vom System ale aktueller Eichwert abgespeichert und den nachfolgenden Signalwertbildungen «ugrundegelegt. Der Eichwert enthält daher auch f alle während der Betriebszeit durch Alterung, Temperatür-The measured value (zero value) obtained in the resting state when the acceleration is zero is stored by the system as the current calibration value and used as the basis for the subsequent signal value generation. The calibration value therefore also contains f o r e s t i o n o r e s t i o n o f aging, temperature

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drift u.dgl. aufgelaufene Fehler, so daß die Messung zu jedem beliebigen Zeitpunkt praktisch fehlerfrei durchgeführt werden kann.drift etc. accumulated errors, so that the measurement can be carried out at any time practically error-free.

Sämtliche Meßwerte werden dabei auf die Frequenz des Null-Werts durch einfache Differenzbildung bezogen, so daß sicli hierdurch gleichzeitig die Stellenzahl reduziert und das jeweilige Vorzeichen der einwirkenden Beschleunigung ergibt.All measured values are related to the frequency of the zero value by simple subtraction, so that the number of digits is simultaneously reduced and the respective sign of the acceleration acting is obtained.

Die Differenzbildung sorgt in vorteilhafter Heise ferner dafür, daß das gewonnene Signal auf die eigentliche Signalgröße reduziert wird, mit der dann weitergearbeitet werden kann.The difference formation also advantageously ensures that the signal obtained is reduced to the actual signal size, which can then be used for further processing.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. They show:

Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie I-I der in Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beschleunigungsmessung;Fig. 1 is a section along the line I-I of the preferred embodiment of an acceleration measuring device according to the invention shown in Fig. 2;

Fig. 2 zeigt den Querschnitt längs der Linie H-II der Fig. 1; inFig. 2 shows the cross section along the line H-II of Fig. 1; in

Fig. 3 ist schematisiert bei zwei verschiedenen Positionen des beweglichen Kolbenmagneten die sich hierdurch ergebende Veränderung der Magnetlinien dargestellt, einschließlich deren Einwirkungen auf das Qeberelement (Feldplatte) undFig. 3 is a schematic representation of the resulting change in the magnetic lines at two different positions of the movable piston magnet, including their effects on the transducer element (field plate) and

Fig. 4 zeigt eine mögliche AuefUhrungsform eines Schwingkreises, durch welchen der sich verändernde Widerstand das Gebers in Fig· 3 in eine sich entsprechend ändernde Meßfrequenz umgesetzt werden kann.Fig. 4 shows a possible embodiment of an oscillating circuit by which the changing resistance of the sensor in Fig. 3 can be converted into a correspondingly changing measuring frequency.

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Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, als seismische Masse, die der Beschleunigungseinwirkung unterworfen wird, einen innerhalb eines Führungsrohrs verschieblich gelagerten Kolbenmagneten zu verwenden und dem System einen auf eine Variation magnetischer Feldlinien empfindlich reagierenden Geber zuzuordnen.The basic idea of the present invention is to use a piston magnet movably mounted within a guide tube as the seismic mass that is subjected to the acceleration effect and to assign to the system a sensor that reacts sensitively to a variation in magnetic field lines.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dieses Grundgedankens besteht dann darin, den Kolbenmagneten durch magnetische Kraftaufhängung innerhalb von zwei beidseitig zu diesem angeordneten weiteren stationären Magneten magnetisch, also durch die Wirkung der von allen drei Magneten ausgehenden Feldlinien, in seiner Mittenposition vorzuspannen und gleichzeitig hierdurch "magnetische Federelemente" zu realisieren, die ihrerseits wieder zwei Aufgaben gleichzeitig erfüllt, nämlich einmal die "magnetische Federwegbildung" und zum anderen durch ihre durch eine Bewegung des Kolbenmagneten sich ändernden Feldlinienverläufe gleichzeitig den Geber analog zum vom Kolbenmagneten zurückgelegten Weg (Auslenkung) und damit zur einwirkenden Beschleunigung zu beeinflussen.A particularly advantageous embodiment of this basic idea then consists in magnetically pre-tensioning the piston magnet in its central position by means of magnetic force suspension within two additional stationary magnets arranged on either side of it, i.e. by the effect of the field lines emanating from all three magnets, and at the same time thereby realizing "magnetic spring elements" which in turn fulfill two tasks simultaneously, namely on the one hand the "magnetic spring travel formation" and on the other hand, through their field line courses changing as a result of a movement of the piston magnet, simultaneously influencing the sensor analogously to the path covered by the piston magnet (deflection) and thus to the acceleration acting.

In Fig. 1 ist der Beschleunigungssensor mit 10 bezeichnet; er umfaßt ein inneres Führungsrohr 11, beispielsweise aus Messing oder einem sonstwie geeigneten, nichtmagnetischen Material. Das Führungsrohr 11 ist in der vorteilhaften Ausgestaltung vorliegender Erfindung von kreisrundem Querschnitt und allgemein zylindrischer Form und dient als Lagerhülse für einen in beide Richtungen entsprechend den Pfeilen A und B im Inneren des Führungarohrs verschieblich gelagerten Kolbenmagneten 12. Um eine leichte Beweglichkeit des Kolbenmagneten 12 ohne größeren Reibungseinfluß, aberIn Fig. 1, the acceleration sensor is designated 10; it comprises an inner guide tube 11, for example made of brass or another suitable non-magnetic material. In the advantageous embodiment of the present invention, the guide tube 11 has a circular cross-section and a generally cylindrical shape and serves as a bearing sleeve for a piston magnet 12 that is displaceably mounted in both directions according to arrows A and B inside the guide tube. In order to ensure easy movement of the piston magnet 12 without major frictional influences, but

29.01.1988 -&Tgr;auch ohne allzu große Toleranzen in den Durchmesserabmessungen (Außendurchmesser des Kolbenmagenten 12 mit Bezug auf den Führungsrohr-Inneadurchmesser) sicherzustellen, kann das Führungsrohr (bzw. der Kolben) mit einem geeigneten, besonders gleitfähigen Material wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen (PTFE) beschichtet oder insgesamt aus einem entsprechend gleitfähigen Material mit niedrigem Reibungsbeiwert gebildet sein. Das Führungsrohr kann z.B. aus Messing, mit Vorteil aber auch aus nichtmagnetischem, unter Umständen sogar aus magnetisch leitfähigem Material bestehen. Auch in diesem Fall treten durch den Rückschluß im magnetischen Kreis keine Adhäsionskräfte zwischen Führungsrohr und Kolbenmagneten auf. Ein bevorzugtes nichtmagnetisches Material ist hoc';ilegierter (austenitischer) V2A-Stahl, der gut polierfähig ist und äußere magnetische Einflüsse gut abschirmt.01/29/1988 - To ensure that the diameter dimensions (outer diameter of the piston magnet 12 in relation to the guide tube inner diameter) are not too large, the guide tube (or piston) can be coated with a suitable, particularly slippery material such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or made entirely of a suitably slippery material with a low coefficient of friction. The guide tube can be made of brass, for example, but can also be made of non-magnetic, and in some cases even magnetically conductive, material. In this case too, no adhesion forces occur between the guide tube and the piston magnet due to the magnetic circuit. A preferred non-magnetic material is high-alloy (austenitic) V2A steel, which is easy to polish and provides good protection against external magnetic influences.

Jedenfalls ist der Kolbenmagnet 1.2 im Inneren des Führungsrohrs 11 frei nach beiden Seiten beweglich, wobei er sich durch die Wirkung der von ihm und von zwei endseitii des Führungsrohrs angeordneten stationären Magneten ausgehenden magnetischen Feldlinien "federnd" abstützt. Die beiden äußeren, das Führungsrohr abschließenden Endmagnete sind mit 13a und 13b bezeichnet; die Polarität der Magnete ist, wie es sich versteht, so gewählt, daß sich an den jeweils einander zugewandten Flächen jedes stationären Bndmagneten 13a, 13b und des Kolbenmagneten 12 gleichnamige, also sich abstoßende Pole befinden; die Polarisierung kann daher wie in Fig. 1 bezeichnet, ausgebildet sein (N - Nordpol; S ■ Südpol).In any case, the piston magnet 1.2 is freely movable in both directions inside the guide tube 11, whereby it is supported "in a resilient manner" by the effect of the magnetic field lines emanating from it and from two stationary magnets arranged at the ends of the guide tube. The two outer end magnets closing the guide tube are designated 13a and 13b; the polarity of the magnets is, of course, selected such that on the mutually facing surfaces of each stationary band magnet 13a, 13b and the piston magnet 12 there are poles of the same name, i.e. which repel each other; the polarization can therefore be designed as shown in Fig. 1 (N - north pole; S - south pole).

Der weitere Aufbau vervollständigt sich durch beidseitige kappenförmige Deckel 14a, 14b, die die Endmagnete 13a, 13b bündig aufnehmen, so daß diese in ihnen sitzen, beispielsweise auch eingeklebt sind. Das ganze bildet dann mit einem mittleren länglichen, im Querschnitt beispielsweise viereckigen Gehäuseteil 15 ein geschlossenes Ganzes, wobei das Führungsrohr 11 in einer Bohrung ISa des zentralen Gehäusetells 15 sitzt und die beidseitigen Deckel 14a, 14b, die ebenfalls im Querschnitt rechteckförmig oder viereckig coin können» beidseitig mittels abgesetzter innerer Ringbunde 16a, 16b ebenfalls in die Bohrung 1Sa des mittleren Gehäuseteile 15 eingreifen und so auch das Führungsrohr 11 in seiner Position beispielsweise sichern können.The further construction is completed by cap-shaped covers 14a, 14b on both sides, which hold the end magnets 13a, 13b flush so that they sit in them, for example glued in. The whole then forms a closed whole with a central elongated housing part 15, for example square in cross-section, whereby the guide tube 11 sits in a hole 1Sa in the central housing part 15 and the covers 14a, 14b on both sides, which can also be rectangular or square in cross-section, also engage on both sides by means of offset inner ring collars 16a, 16b in the hole 1Sa of the middle housing part 15 and can thus also secure the guide tube 11 in its position, for example.

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Die beidseitigen Deckel 14a, 14b und das mittlere Gehäuseteil 13 bilden zusammen das Gehäuse des Beschleunigungssensors und gleichzeitig sowohl den magnetisch geschlossenen Kreis (Rückschluß für die im Gehäuseinneren angeordneten Komponenten) als auch eine wirksame Abschirmung gegenüber von außen einwirkenden magnetischen Einflüssen, auf die ein elektrisches Geberelement anspricht. Dieses Geberelement ist in Fig. 1 als randseitig auf den einen der Endmagnete 13b aufgesetzte und beispielsweise aufgeklebte oder sonstwie befestigte Feldplatte 17 ausgebildet. Unter Umständen kann das Führungsrohr auch ganz entfallen und seine Aufgabe wird vom Gehäuse, nämlich vom mittleren Gehäuseteil 15 übernommen.The covers 14a, 14b on both sides and the middle housing part 13 together form the housing of the acceleration sensor and at the same time both the magnetically closed circuit (back connection for the components arranged inside the housing) and an effective shield against external magnetic influences to which an electrical sensor element responds. This sensor element is designed in Fig. 1 as a field plate 17 placed on the edge of one of the end magnets 13b and, for example, glued or otherwise attached. Under certain circumstances, the guide tube can also be omitted entirely and its function is taken over by the housing, namely the middle housing part 15.

Die Grundfunktion vorliegender Erfindung ist dann wie folgt. Ergibt sich auf den in Fig. 1 gezeigten Beschleunigungssensor eine Beschleunigungseinwirkung aus der Richtung des Pfeils C bzw. C, also axial, wobei durch den vorliegenden Aufbau des Beschleunigungssensors dieser nur auf in seiner axialen Richtung verlaufende Beschleunigungen bzw. Beschleunigungsanteile reagiert und reagieren kann, dann wird der Kolbenmagnet als Meßkolben gegen die "Federkraft" der sich gegenseitig abstoßenden beidseitigen Magnetfelder ausgelenkt, er verlagert sich also in der Zeichenebene der Fig. 1 entweder nach links oder nach rechts je nach einwirkender Beschleunigung, wodurch sich gleichzeitig eine Verformung des magnetischen Feldlinienverlaufs ergibt, die sich in besonderer Weise auch auf der Oberfläche der dem Kolbenmagneten gegenüberliegenden stationären Endmagnete 13a, 13b abspielt.The basic function of the present invention is as follows. If the acceleration sensor shown in Fig. 1 is subjected to an acceleration from the direction of the arrow C or C, i.e. axially, whereby the structure of the acceleration sensor means that it only reacts and can react to accelerations or acceleration components running in its axial direction, then the piston magnet as a measuring piston is deflected against the "spring force" of the mutually repelling magnetic fields on both sides, i.e. it is displaced in the plane of the drawing in Fig. 1 either to the left or to the right depending on the acceleration acting, which simultaneously results in a deformation of the magnetic field line course, which also takes place in a special way on the surface of the stationary end magnets 13a, 13b opposite the piston magnet.

Die beiden hier jeweils in Betracht kommenden Magnetfelder weisen sich ab, deshalb steigt bei Annäherung des Kolbenmagneten an einen der stationären Endmagnete 13a, 13b die Krümmung der Feldlinien insbesondere auch an der Oberfläche des jeweiligen Endmagneten an und damit auch die Felddichte in der hier gewählten Meßebene, die der Oberfläche des End-The two magnetic fields under consideration here repel each other, so when the piston magnet approaches one of the stationary end magnets 13a, 13b, the curvature of the field lines increases, particularly on the surface of the respective end magnet, and thus also the field density in the measuring plane selected here, which corresponds to the surface of the end magnet.

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magneten entspricht und auf der sieh der Geber in seiner Ausbildung als Feldplatte befindet. Diese Änderungen können mit der Feldplatte 17 als Widerstandsänderungen erfaßt und ausgewertet werden. magnet and on which the sensor is located in its design as a field plate. These changes can be recorded and evaluated as resistance changes with the field plate 17.

In diesem Zusammenhang ist auf folgendes hinzuweisen; die Erfindung verwendet in der bevorzugten Ausgestaltung lediglich eine Feldplatte 17 an der in der Darstellung der Fig. bevorzugten Stelle, also randseitig eines der Endmagneten, da sich hier eine besonders starke Feldlinienveränderung ergibt, worauf weiter unten anhand der Darstellung der Fig. noch einzugehen versucht wird. Es versteht sich aber und liegt innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens, auch mehrere Geber, beispielsweise in gleichmäßiger Anordnung peripher über eine der Endplatten randseitig verteilt zu verwenden oder auch auf der anderen Endplatte Geber in entsprechender Anzahl und Verteilung wie auf der einen vorzusehen und dann in beliebiger Verschaltung die sich durch die Veränderung der Feldlinien ergebende Widerstandsänderung auszuwerten. Die Widerstandsänderung tritt natürlich auch dort auf, wo sich die beiden Magnete (Endmagnet und Kolbenmagnet) voneinander entfernen - in diesem Fall wird die Dichte der Feldlinien geringer. Es ist daher auch möglich, die Feldplatten in ihrer Widerstandskonfiguration gegeneinander zu schalten oder in Form von Brückenschaltungen auszubilden.In this context, the following should be noted: in the preferred embodiment, the invention uses only one field plate 17 at the preferred location in the illustration of the figure, i.e. at the edge of one of the end magnets, since this is where a particularly strong change in the field lines occurs, which will be discussed further below using the illustration of the figure. However, it is understood and within the scope of the invention to also use several sensors, for example in a uniform arrangement distributed peripherally around the edge of one of the end plates, or to provide sensors on the other end plate in the same number and distribution as on the one and then to evaluate the change in resistance resulting from the change in the field lines in any connection. The change in resistance naturally also occurs where the two magnets (end magnet and piston magnet) move away from each other - in this case the density of the field lines is lower. It is therefore also possible to connect the field plates against each other in their resistance configuration or to design them in the form of bridge circuits.

Es hat sieh aber anhand von empirischen Untersuchungen als ausreichend erwiesen, mit einem Feldplattengeber zu arbeiten in der in Fig. 1 und Fig. 2 angedeuteten Anordnung, wobei sich bei einer Beschleunigungsänderung von ± 10m/s2 eine Widerstandsänderung von 5 % bzw. 3 % je nach Richtung ergeben hat.However, empirical studies have shown that it is sufficient to use a field plate sensor in the arrangement shown in Fig. 1 and Fig. 2, whereby an acceleration change of ± 10 m/s 2 results in a resistance change of 5 % or 3 % depending on the direction.

Diese Änderungen sind völlig hinreichend, wobei die stärkere Änderung auftritt, wenn der Kolbenmagnet sich dem mitThese changes are completely sufficient, with the stronger change occurring when the piston magnet approaches the

/10/10

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29.01.1988 - 10 -29.01.1988 - 10 -

der feldplatte versehenen Bndmagneten annähert, da durch die Komprimierung der magnetischen Feldlinien eine größere Dichtenänderung entsteht als durch die "Verdünnung" der Feldlinien bei einer relativen Entfernung der jeweiligen Magnete voneinander.the band magnet provided with the field plate, since the compression of the magnetic field lines results in a greater change in density than the "thinning" of the field lines when the respective magnets are relatively far away from each other.

Diese Uariat-inn &Lgr;&agr;*· PeIrIl &iacgr;&eegr;&iacgr; en heH einer Pnfli rinnnänrleriinnThis Uariat-inn &Lgr;&agr;*· PeIrIl &iacgr;&eegr;&iacgr; en heH a Pnfli rinnnänrleriinn

oder Auslenkung des Kolbenmagneten kann man sich so vorstellen, wie dies in Fig. 3 anhand von zwei diskreten Positionen des Kolbenmagneten 12, einmal in der Position 12A (durchgezogene Linienführung) und in der Position 12B (gestrichelte Linienführung) gezeigt ist.or deflection of the piston magnet can be imagined as shown in Fig. 3 using two discrete positions of the piston magnet 12, once in position 12A (solid line) and once in position 12B (dashed line).

Befinden sich die beiden Magnete in größerer Entfernung zueinander, dann verlaufen die sich abstoßenden Feldlinien etwa so, wie bei 18 gezeigt; nähert sich der Kolbenmagnet bis zur Position 12B an den gegenüberliegenden Endmagneten mit der Feldplatte 17 an, dann drängen sich die in ihrer Anzahl ja konstanten Feldlinien wesentlich stärker zusammen und durchsetzen daher auch in größerer Bündelung und mit stärkerer Krümmung, also auf einem längeren Weg, wie gestrichelt bei 18' angedeutet, die Feldplatte 17. Hieraus resultieren die Widerstandsänderungen, die dann noch in ein auswertbares Ausgangssignal umzusetzen sind.If the two magnets are further apart, the repelling field lines run approximately as shown at 18; if the piston magnet approaches the opposite end magnet with the field plate 17 up to position 12B, the field lines, which are constant in number, press together much more strongly and therefore penetrate the field plate 17 in a greater concentration and with a greater curvature, i.e. over a longer path, as indicated by the dashed line at 18'. This results in the resistance changes, which then have to be converted into an evaluable output signal.

Die folgende Tabelle zeigt zunächst einen an einem Ausführungsbeispiel gemessenen "Federkraftverlauf", also die Zuordnung des Abstands des mittleren, beweglichen Kolbenmagneten 12 zu einem der Endmagneten, die für die Bildung dieses Abstands jeweils einwirkenden Kräfte in Gramm und die sich aus der jeweiligen Kraft rechnerisch ergebende Beschleunigung .The following table shows a "spring force curve" measured on an example, i.e. the allocation of the distance between the middle, movable piston magnet 12 and one of the end magnets, the forces in grams acting to create this distance and the acceleration calculated from the respective force.

/11/11

Il ··Il ··

: · S ti i : · S ti i

&iacgr; : .· 1S ti i &iacgr; : .· 1 S ti i

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29.01.1988 - 11 -29.01.1988 - 11 -

Abstand (mm)Distance (mm) Kraft (g)Force (g) 3030 00 2020 44 1212 1010 1010 1414 88th 2020 66 3030 55 4040 44 6060 11 180180

Beschleunigung reehn. (m/s*)Acceleration r. (m/s*)

6,66.6

&Iacgr; 12 10 16,6Θ 12 10 16,6

f> 10 14 23,3 f> 10 14 23,3

33,3 49,9 66,5 99,8 299,333.3 49.9 66.5 99.8 299.3

I Da sich bei einem praktischen Ausführungsbeispiel die fol-I Since a practical example shows the following

ti genden numerischen Werte hinsichtlich Abmessung oder Gewichtti numerical values regarding dimensions or weight

I ergeben haten, die hier nur der Vollständigkeit halber mit- % geteilt werden und die die Erfindung hierauf nicht einit schränken, läßt sich auch der Binsatzbereich auf der Basis |i dieser Werte grob skizzieren.I, which are only given here for the sake of completeness and which do not restrict the invention to this, the application range can also be roughly outlined on the basis of |i these values.

f So weist der Kolbenmagnet bei einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 15 mm ein Gewicht von 5,9 g auf; setzt f The piston magnet has a diameter of 10 mm and a length of 15 mm and weighs 5.9 g;

?; man diese 5,9 g mit den 180 g der Tabelle ins Verhältnis, ; dann ergibt sich ein Einsatzbereich von etwa der 30-fache-> Erdbeschleunigung, was einer Beschleunigung von rund 300 m/s2 ?; if you compare these 5.9 g with the 180 g in the table, then you get an application range of about 30 times the acceleration of gravity, which corresponds to an acceleration of about 300 m/s 2

; entspricht. ; corresponds.

£ Andere Abmessungen erbringen hier, wie es sich versteht, andere Werte. £ Different dimensions will, of course, produce different values.

Zur Umsetzung der in der Feldplatte bei einwirkenden Beschleunigungen auftretenden Widerständsänderungen in ein busfähiges Ausgängssignal wird der Peldplattenwiderstand am besten als frequenzbestimmendes Element in einem Scnwingkreis ausreichender Güte eingebaut.In order to convert the resistance changes occurring in the field plate during acceleration into a bus-compatible output signal, the field plate resistance is best installed as a frequency-determining element in an oscillating circuit of sufficient quality.

Vorgeschlagen wird entsprechend der Darstellung der Fig.It is proposed as shown in Fig.

a · &igr; «j · > • «tia · &igr; «j · > • «ti

/12/12

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29.01 .1988 - 12 -29.01.1988 - 12 -

eine rückgekoppelte Schwingschaltung 20, bestehend aus einem Inverter 21 mit Hysterese, der vom Ausgang des Inverters 21 auf dessen Eingang rückgekoppelten Feldplatte 17' und einem gegen Hasse geschalteten Kondensator 18. Eine solche Schwingschaltung mit einer Schmitt-Trigger-Charakteristik sowie mit einem nachgeschalteten zweiten Pufferelement 22 zur Entkopplung ist bevorzugt als temperaturkompensierter und daher sehr stabiler CHOS-Baustein aufgebaut und erzeugt eine Rechteckausgangsspannung hoher Frequenz, wobei die einfach zu verstehende Grundfunktion so ist, daß der Kondensator 18 über die Feldplatte 17* aufgeladen wird, bis die Ansprechschwelle des "Schmitt-Triggers" erreicht ist; dann wird umgeschaltet, der Kondensator wird entladen, bis wieder die untere Triggerschwelle erreicht ist.a feedback oscillating circuit 20, consisting of an inverter 21 with hysteresis, the field plate 17' fed back from the output of the inverter 21 to its input and a capacitor 18 connected against Hasse. Such an oscillating circuit with a Schmitt trigger characteristic and with a downstream second buffer element 22 for decoupling is preferably constructed as a temperature-compensated and therefore very stable CHOS module and generates a high frequency square wave output voltage, the basic function being easy to understand that the capacitor 18 is charged via the field plate 17* until the response threshold of the "Schmitt trigger" is reached; then the switchover takes place, the capacitor is discharged until the lower trigger threshold is reached again.

&Lgr;.?. ausgangsseitigen Puff erbaue» tein 22 ergibt sich dann eine&Lgr;.?. output side puff build» tein 22 then results in a

Null- oder Mittenfrequenz (bei Auslenkung Null des Kolben- ,Zero or center frequency (at zero displacement of the piston,

magneten) von beispieleweise 50 MHz, also sehr hochfrequent, jmagnets) of, for example, 50 MHz, i.e. very high frequency, j

wobei sich bei der hervorragenden Integrationsfähigkeit ;with the excellent integration capabilities;

einer solchen Schaltung auch eine besonders hohe Auflösung \ Such a circuit also offers a particularly high resolution \

realisieren läßt, wenn man für die Extremwerte der einwir- jcan be realized if one considers the extreme values of the influencing j

kenden Beschleunigung mit Frequenzänderungen von etwa 3 % · nach der einen und 5 % nach der anderen Seite rechnet. acceleration with frequency changes of about 3 % · on one side and 5 % on the other.

Die Charakteristik ist nichtlinear, die eich ergebende "Federkraft" wirkt progressiv bis zum Anschlag, so daß auch maximale Auelenkungen einwandfrei erfaßt und in ein entsprechendes Meßeignal umgesetzt werden können. Auch im Bereich dee Schwingkreieee und seiner Ansteuerung ergeben eich kaum Fehlereinfltlaee, da die Wirkung der Alterung und Temperaturgang auf die Feldplatte vernachläeeigbar ist, dae gleiche trifft auf die magnetischen Feldkräfte sowie auf die Reibung zu. Für die Temperaturbeständigkeit der eingesetzten Magnete spielt lediglieh die sehr hohe, im Normalfall also nie erreichbar« Curie-Temperatur eine Rolle;The characteristic is non-linear, the resulting "spring force" acts progressively up to the stop, so that even maximum deflections can be perfectly recorded and converted into a corresponding measuring signal. There are also hardly any errors in the area of the oscillating circuit and its control, since the effect of aging and temperature changes on the field plate is negligible, the same applies to the magnetic field forces and friction. The only factor that plays a role in the temperature resistance of the magnets used is the very high Curie temperature, which is therefore never attainable under normal circumstances;

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29.01.1988 - 13 -29.01.1988 - 13 -

die Feldplatte ist mindestens einsetzbar zwischen - 30° bis etwa + 100°.The field plate can be used at least between - 30° to about + 100°.

Die weitere Verarbeitung des hochfrequenten Auogangssignals der Schwingschaltung entsprechend Fig. 4 kann dann so erfolgen, daß die Frequenz des Schwingkreises ausgezählt wird, wobei die innerhalb eines Zählintervalls auftretenden Impulsänderungen hinzugezählt werden, so daß sich eine deutliche Signalintegration ergibt; die Zählerstände werden beispielsweise alle 100 ms erfaßt und durch Differenzbildung verarbeitet, wobei ein im System abgespeicherter aktueller Eichwert als Nullwert verwendet wird.The further processing of the high-frequency output signal of the oscillating circuit according to Fig. 4 can then be carried out in such a way that the frequency of the oscillating circuit is counted, whereby the pulse changes occurring within a counting interval are added, so that a clear signal integration results; the counter readings are recorded every 100 ms, for example, and processed by forming the difference, whereby a current calibration value stored in the system is used as the zero value.

Dieser Nullwert ergibt sich im Ruhezustand bei einwirkender Beschleunigung b = 0 und wird allen nachfolgenden Wertbildungen zugrundegelegt. Der Eichwert erhält auch alle während der Betriebszeit durch Alterung u.dgl. aufgelaufene Fehler bzw. kompensiert diese, so daß auch von diesem Gesichtspunkt her eine sehr hohe Genauigkeit der ermittelten Meßwerte gesichert ist.This zero value is obtained in the resting state when acceleration b = 0 is applied and is used as the basis for all subsequent value calculations. The calibration value also contains all errors that have accumulated during the operating time due to aging etc. or compensates for them, so that from this point of view, too, a very high level of accuracy of the measured values determined is ensured.

Alle Meßwerte werden auf die Nullfrequenz des Eichwertes bezogen, und zwar durch einfache Differenzbildung, wodurch sich die Stellenzahl der jeweils ermittelten Meßwerte, mit denen gearbeitet wird, drastisch reduziert; diese Reduzierung ergibt die eigentliche Signalgröße. Gleichzeitig gewinnt man durch die Differenzbildung das gültige Vorzeichen der einwirkenden Beschleunigung und erzielt durch die ständige Nachjustierung über den jeweils aktuellen Eichwert der Nullwertmessung (die wiederholt beim Betrieb durchgeführt wird) eine Kalibrierung im Sinne einer automatischen Eichung. Dabei ist der Feldplattenwideretand ebenso wie die Koerzitivfeidstärke der Magnete temperaturabhängig, so daß eine Aufnahme der Kennlinienfelder der Sensoren sinnvoll sein kann. Dabei wird die aktuelle !temperatur der Systeme mit aufge- All measured values are related to the zero frequency of the calibration value by simple subtraction, which drastically reduces the number of digits of the measured values that are used; this reduction gives the actual signal size. At the same time, the valid sign of the acceleration is obtained by subtraction and, by constantly re-adjusting the current calibration value of the zero value measurement (which is carried out repeatedly during operation), a calibration in the sense of automatic calibration is achieved. The field plate resistance as well as the coercive field strength of the magnets are temperature-dependent, so that it can be useful to record the characteristic fields of the sensors. The current temperature of the systems is recorded with the

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/14/14

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29.01.1988 - 14 -29.01.1988 - 14 -

zeichnet bzw. bei der Meßwertbildung bewertet. Hierzu kann man so vorgehen, daß ein identischer Schwingkreis, bei dem ein PTC oder NTC als frequenzbestimmendes Element ein Signal liefert, das z.B. der UDS (Unfalldatenschreiber) mit abspeichert (nach jeder Aufzeichnung). Damit ist der Elementtemperaturgang zur Zeit der Aufzeichnung bekannt und die Lage der Kennlinie im Kennfeld gegeben. Die Kenntnis .. der Systemtemperatur ist auch wegen der übrigen Bauteile des UDS erwünscht.records or evaluates when the measured value is generated. To do this, an identical oscillating circuit, in which a PTC or NTC as a frequency-determining element supplies a signal that the UDS (accident data recorder) stores (after each recording). This means that the element temperature response at the time of recording is known and the position of the characteristic curve in the characteristic field is given. Knowledge of the system temperature is also desirable because of the other components of the UDS.

Ein solcher Beschleunigungssensor ist durch seine Alterungsbeständigkeit und die hohe Genauigkeit der von ihm gelieferten Werte mit besonderem Vorteil einsetzbar im Bereio' von Kraftfahrzeugen, beispielsweise zur Signalvermittlung fur Unialldatenschreiber, Fahrtschreiber oder sonstige Aufzei/"Sinungsgeräte, wobei der Beschleunigungssensor in seiner Signalgabe dann ausgewertet wird, wenn ebenfalls vorhandene Heggeber aufgrund eines auftretenden Unfallgeschehens nicht mehr auswertbar sind. Verwendet werden kann der erfindungsgemäße Beschleunigungssensor auch für beliebige Sicherheitsvorrichtungen im Kraftfahrzeugbereich, beispielsweise für die Bestimmung des Einsetzens einer Antischlupfregelung, für die Steuerung des Verhaltens von Antiblockiersystemen (ABS), für die Ansteuerung von Gurtstrammern, Airbags u.dgl.Such an acceleration sensor can be used with particular advantage in the field of motor vehicles due to its resistance to aging and the high accuracy of the values it provides, for example for signal transmission for universal data recorders, tachographs or other recording devices, whereby the acceleration sensor is evaluated in its signal output when existing sensors can no longer be evaluated due to an accident. The acceleration sensor according to the invention can also be used for any safety devices in the field of motor vehicles, for example for determining the use of anti-skid control, for controlling the behavior of anti-lock braking systems (ABS), for controlling belt tensioners, airbags, etc.

Untersuchungen haben ergeben, daß durch Reibungseinflüsae des Kolbenmagneten an den inneren Flihrungswänden des Führungsrohrs keine merkbaren Fehler auftreten, da die Reibung als Gleitreibung im wesentlichen konstant und in der Kennlinie enthalten ist, während die Ansprechschwelle für die Haftreibung in einem Beschleunigungseinwirkungsbereich von unter 1 m/s1 liegt und daher vernachlässigbar ist. Bei sol" chen geringen Beschleunigungen kann ohnehin der von beispielsweise üblichen Weggebarn gelieferte Wert verwendet werden,Investigations have shown that no noticeable errors occur due to the frictional influences of the piston magnet on the inner guide walls of the guide tube, since the friction as sliding friction is essentially constant and included in the characteristic curve, while the response threshold for the static friction lies in an acceleration range of less than 1 m/s 1 and is therefore negligible. With such low accelerations, the value provided by, for example, conventional displacement sensors can be used anyway,

/15/15

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29.01.1988 - 15 -29.01.1988 - 15 -

da hier noch kein Schlupf auftritt, der den Einsatz vonSince there is no slippage here that would require the use of

Beschleunxgungssensoren entsprechend vorliegender Erfindung erforderlich macht.Acceleration sensors according to the present invention are required.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowoM einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features presented in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

Claims (9)

DIPL-ING. PETER OTTE P/EENTANV!^LT:..:;..: D-7250LeonbergDIPL-ING. PETER OTTE P/EENTANV!^LT : .. :; .. : D-7250Leonberg Vertreter beim Europäischen Patentamt / European Patent Attorney Tiroler StraßeRepresentative at the European Patent Office / European Patent Attorney Tiroler Straße 2119/ot/mü 29.01.19882119/ot/mü 29.01.1988 Herr Edmund Zottnik, Rotenacker 11, 7145 MarkgröningenMr. Edmund Zottnik, Rotenacker 11, 7145 Markgröningen Herr K.-F. Kolley, Jakobstraße 18, 7016 GerungenMr. K.-F. Kolley, Jakobstraße 18, 7016 Gerungen Schutzansprüche S ection claims 1. Vorrichtung zur Beschleunigungsmessung, insbesondere zur Aufzeichnung von Beschleunigungswerten, zur Steuerung/Regelung von Kfz-Funktionen einschließlich Unfalldatenschreiber, Antischlupfregelung (ASR), Steuerung von Antiblockiersystem (ABS), zur Steuerung von Gurtsirammern, Airbag-Funktionen u. dgl., mit einem der Beschleunigungseinwirkung unterworfenen seismischen, in Richtung der einwirkenden Beschleunigung beweglich geführten Massenelement, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten eines gleitverschieblich gelagerten Kolbenmagneten als seismisches Massenelement den Kolbenmagneten durch die abstoßende Wirkung von gleichnamigen Magnetpolen frei bewegbar nach Art eines federvorgespannten Zustande haltende Endmagnete (13a, 13b) angeordnet sind und daß im Bereich von sich in ihrer Dichte bei einer durch eine Beschleunigungsein'* wirkung erfolgten Auslenkung des Kolbenmagneten (12) ändernder Magnetfeldlinien mindestens ein magnetfeldsensibler Sensor angeordnet ist.1. Device for measuring acceleration, in particular for recording acceleration values, for controlling/regulating motor vehicle functions including accident data recorders, anti-skid control (ASR), control of anti-lock braking systems (ABS), for controlling seat belt sensing devices, airbag functions and the like, with a seismic mass element subject to the effect of acceleration and movably guided in the direction of the acting acceleration, characterized in that on both sides of a slidingly mounted piston magnet as a seismic mass element, end magnets (13a, 13b) are arranged which hold the piston magnet freely movable in the manner of a spring-preloaded state by the repulsive effect of magnetic poles of the same name, and that in the area of magnetic field lines which change in their density when the piston magnet (12) is deflected by an acceleration effect, at least one magnetic field-sensitive sensor is arranged. 2t Vorrichtung nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet/ daß der Sensor ein Feldplatten-Widerstand (17) ist.2t Device according to claim 1/ characterized in that the sensor is a field plate resistor (17). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,3. Device according to claim 1, characterized in /2/2 Ü 2119/ot/müÜ 2119/ot/mü 29.01.1988 - 2 -29.01.1988 - 2 - der Sensor ein Hall-Generator ist.the sensor is a Hall generator. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenmagnet (12) in einem nichtinagentischen Führungsrohr (11) gleitverschieblich gelagert ist, daß1 endseitig des Führungsrohrs Endmagnete (13a, 13b) mit zur zugewandten Seite des Kolbenmagneten (12) gleichnamigen und daher eine AbstoBungswirkung erzeugenden Magnetpolen angeordnet sind und daß der mindestens eine Sensor randseitig auf der dem Kolbenmagenten zugewandten Fläche eines der Endmagnete &Pgr; 3a, 13b) angeordnet ist.4. Device according to claim 1, characterized in that the piston magnet (12) is slidably mounted in a non-inductive guide tube (11), that one end of the guide tube has end magnets (13a, 13b) with magnetic poles of the same name as the side of the piston magnet (12) facing it and therefore producing a repulsive effect, and that the at least one sensor is arranged on the edge of the surface of one of the end magnets (13a, 13b) facing the piston magnet. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endmagnete (13a, 13b) in kappenförmigen Gehäusedeckeln (14a, 14b) aufgenommen sind, die beidseitig ein mittleres Gehäuseteil (15) abschließen, welches in einer Bohrung (15a) das Führungsrohr (11) für den Kolbenmagneten (12) enthält. 5. Device according to claim 4, characterized in that the end magnets (13a, 13b) are accommodated in cap-shaped housing covers (14a, 14b) which close off on both sides a central housing part (15) which contains the guide tube (11) for the piston magnet (12) in a bore (15a). 6. Vorrichtung Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beidseitigen kappenförmigen Deckel (14a, 14b) und das mittlere Gehäuseteil (15) aue einem magnetisch permeablen Material bestehen und gleichzeitig einen magnetisch geschlossenen Rückschlußkreis sowie eine Abschirmung gegen von außen einwirkende Störmagnetfelder bildet.6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the cap-shaped covers on both sides (14a, 14b) and the middle housing part (15) consist of a magnetically permeable material and at the same time form a magnetically closed return circuit and a shield against external interference magnetic fields. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Führungsrohre (11) mit einer Gleitschicht (PTFE) beschichtet ist oder aus einer solchen besteht.7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the inner wall of the guide tube (11) is coated with a sliding layer (PTFE) or consists of such a layer. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine F?ldplatten-Wideretand8. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one field plate resistor ■ »· · 1 r ' ·■ «&ngr;■ »· · 1 r ' ·■ «&ngr; ·· · · ftf' .If*·· · · ftf' .If* •!«Si ■ > ··•!«Si ■ > ·· • !•••t &igr; &igr; . &igr; · ·•!•••t&igr;&igr; . &igr; · · 2119/ot/mü 29,01.19882119/ot/mu 29,01.1988 &igr; i f I t&igr; i f I t (17) einen Schwingkreis (20) als frequenzbestimmende&bgr; Glied ansteuert.(17) controls an oscillating circuit (20) as a frequency-determining element. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inverter/Verstärker (21) mit Hysterese vorgesehen und der Feldplatten-Widerstand (17) in dessen Rückführzweig angeordnet ist, mit einem gegen Masse geschalteten Kondensator (18) und einem weiteren, nachgeschalteten Verstärkerelement (22) zur Pufferung.9. Device according to claim 8, characterized in that an inverter/amplifier (21) with hysteresis is provided and the field plate resistor (17) is arranged in its feedback branch, with a capacitor (18) connected to ground and a further amplifier element (22) connected downstream for buffering.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8806240U1 (en) * 1988-05-11 1988-08-18 W. Günther GmbH, 8500 Nürnberg Acceleration or deceleration sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE8806240U1 (en) * 1988-05-11 1988-08-18 W. Günther GmbH, 8500 Nürnberg Acceleration or deceleration sensor

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