DE2228683C2 - Beschleunigungs- und verzögerungsabhängige, elektrische Schaltvorrichtung zum Einbau in Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine beschleunigungs- und verzögerungsabhängige elektrische Schaltvorrichtung zum Einbau in Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Schaltvorrichtungen werden häufig dazu verwendet, die Sperrung von Aufwickelautomaten von Sicherheitsgurten im Gefahrenfall schnell und sicher einzuleiten, wenn das mit solchen Sicherheitsgurten ausgerüstete Fahrzeug einer bestimmten Grenzbe-

b5 schleunigung oder Grenzverzögerung unterworfen wird.

Bei der gattungsgemäßen Schaltvorrichtung (DE-GmS 70 03 708) liegt die Massekugei auf den in

einer horizontalen Ebene liegenden Stirnflachen eines Magneten auf. Dadurch kann die Massekugel nach dem Auslenken bei Oberschreiten eines vorgegebenen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswertes nicht selbsttätig in ihre stabile Ruhelage zurückkehren. Die Massekugel muß vielmehr von Hand mittels eines Auslöseknopfes, der nach jedem Auslenken der Massekugel betätigt werden muß, in die Ruhelage zurückgebracht werden. Für wiederholte elektrische Schaltvorgänge ist diese Schaltvorrichtung darum nicht geeignet. .Tollte der Fahrzeuginsasse nach der Auslenkung der Massekugel vergessen, den Auslöseknopf zu betätigen, dann kann mit der Schaltvorrichtung der Schaltvorgang im Gefahrenfalle nicht ausgeführt werden, so daß der Fahrzeuginsasse nicht gesichert ist. Beim Zurückholen kann die Massekugel auch zwischen dem Auslöseknopf und dem Magneten eingeklemmt und dadurch nicht in ihre Ausgangslage zurückgebracht werden. Die Rückholeinrichtung erfordert darüberhinaus einen erheblichen konstruktiven und nerstellungstechnischen Aufwand sowie einen verhältnismäßig großen Raumbedarf, wodurch die Schaltvorrichtung in der Herstellung verteuert wird und zu einer Vergrößerung der Schaltvorrichtung führt.

Bei einer anderen bekannten Schaltvorrichtung (US-PS 36 19 524) ist für die Massekugel ebenfalls eine Rückholeinrichtung vorgesehen, die durch federelastische Zungen gebildet wird. Wenn die Massekugel aus ihrer Ruhelage ausgelenkt wird, rollt sie auf einer ebenen Fläche einer Kontaktplatte, bis sie an die Zungen gelangt und eine oder zwei dieser Zungen elastisch verformt. Die infolge des Verbiegens der Zungen auftretende Rückstellkraft soll dafür sorgen, daß die Massekugel wieder in ihre Ausgangslage zurückgerollt wird. Diese Rückstellkraft kann aber nicht genau eingestellt werden, da sie vom Grad der elastischen Verbiegung der Zungen abhängt. Darüberhinaus muß die durch die Zungen hervorgerufene Rückstellkraft stets genau so gerichtet sein, daß die Massekugel wieder in ihre Ruhelage zurückrollt. Eine solche Schaltvorrichtung arbeitet aber nicht zuverlässig und ist zum Einbau beispielsweise in Aufrollautomaten von Sicherheitsgurten nicht geeignet, bei denen sehr strenge Sicherheitsvorschriften erfüllt werden müssen.

Es sind auch Schaltvorrichtungen bekannt US-PS 28 06 916 und 35 42 984, DE-GmS 19 36 591), bei denen die Massekugel durch Federkraft in ihrer Ausgangslage gehalten wird. Solche Schaltvorrichtungen haben jedoch keine ausreichende Ansprechempfi.idlichkeit, weil diese entscheidend vom Einfluß der Federkraft abhängt. Bei der Herstellung ist es schwierig, die Federn so genau abzupassen, daß mit nur ganz geringen Abweichungen von dem geforderten Grenzwert der Beschleunigung bzw. Verzögerung gerechnet werden kann. Nach dem Auslenken der Massekugel £.us ihrer Ruhelage kann sie nicht mehr in ihre Ausgangslage zurückkehren, weil in ihren Bewegungsweg jeweils ein Sperrteil gelangt, der erst von Hand betätigt werden muß, um den Weg für die Massekugel freizugeben. Bei der Schaltvorrichtung nach der US-PS 28 06 916 rollt die Massekugel nach ihrem Auslenken auf einer ebenen Fläche, so daß das Zurückholen der Massekugel in ihre Ausgangslage Schwierigkeiten bereitet. Die Massekugel der Schaltvorrichtung nach der DE-GmS 19 36 591 liegt flächig auf einem Kontaktstück auf, so daß keine definierte Ruhelage für die Massekugel gegeben ist.

Diese muß daher mittels eines Gegenstückes in der Ruhelage festgehalten werden. Hierzu sind verhältnismäßig hohe Druckkräfte notwendig, die die Ansprechempfindlichkeit der Schaltvorrichtung erheblich verringern.

Die Massekugel der Schaltvorrichtung nach der US-PS 35 42 984 liegt auf einem flexiblen Teil auf, der beim Auslenken der Massekugel aus der Ruhelage elastisch nach unten gebogen wird, wodurch die Massekugel aus ihrer Ruhelage bis zur Anlage an einer Gehäusewandung rollt Da die Ansprechempfindlichkeit

iü von der Elastizität des flexiblen Teiles abhängt, kann mit dieser Schaltvorrichtung keine sehr hohe Ansprechempfindlichkeit erreicht werden.

Es sind auch Schaltvorrichtungen bekannt (US-PS 29 26 233), bei denen die Massekugel im Bereich des Randes einer Gehäusebohrung flächig auf einer Schrägfläche und auf einem in der Gehäusebohrung liegenden Kontaktteil aufliegt. Infolge der flächigen Abstützung auf der Schrägfläche spricht die Massekugel erst bei höheren Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerten an, so daß die Schaltvorrichtung nur eine geringe Ansprechempfindlichkeit hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Schaltvorrichtung bei einfacher Herstellung und unter Verwendung nur weniger Bauteile mit hoher Ansprechempfindlichkeit so auszubilden, daß die Massekugel aus einer definierten, eine bestimmte Ansprechwelle aufweisenden Ruhelage bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes der Beschleunigung bzw. Verzögerung auslenkt und nach Ausführen ihrer Schaltfunktion sofort wieder in ihre Ausgangslage selbsttätig zurückkehrt, so daß die Massekugel für einen erneuten Schaltvorgang zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindurigsgemäßen Schaltvorrichtung wird die Massekugel bei Oberschreiten des vorgegebenen Beschleunigungs- oder Verzögerungswertes aus ihrer Ruhelage ausgelenkt und gelangt auf die Schrägfläche, die den Schaltweg der Massekugel zur Ausführung ihrer Schaltfunktion bildet. Unmittelbar nach ihrer Aussteuerung kehrt die Massekugel auf die Schrägfläche selbsttätig wieder in ihre stabile Ruhelage zurück. Zusätzliche Rückführeinrichtungen sind hierzu nicht erforderlich, so daß die Schaltvorrichtung für wiederholte Schaltvorgänge eingesetzt werden kann. Die Schaltvorrichtung ist daher besonders zur Verwendung bei Aufrollautomaten von Sicherheitsgurten geeignet. Sofort nach Aufhebung der Massenwirkung kehrt die Kugel selbsttätig in ihre Ausgangslage zurück und ist für

so einen erneuten Steuervorgang betriebsbereit. Der Fahrzeuginsasse ist dadurch in hohem Maße gesichert, weil die Rückstellung der Massekugel nicht davon abhängt, daß der Fahrzeuginsasse nach seiner Auslenkung die Massekugel manuell wieder in ihre Ausgangslage zurückbringt. Mit der Schrägfläche kann diejenige Ansprechschwelle sehr genau eingestellt werden, bei der die Massekugel aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden soll. Je nach Schräglage dieser Schrägfläche kann die Ansprechempfindlichkeit der Schaltvorrichtung und damit die Ansprechempfindlichkeit des gesamten Sicherheitsgurtsystems exakt an die jeweils geforderten Grenzwerte angepaßt werden. Die Schrägfläche kann hierbei mit höchster Genauigkeit in einem spanabhebenden Vorgang, beispielsweise durch Drehen

(V) oder Schleifen, bearbeitet werden. Der die Schrägfläche aufweisende Bauteil kann auch als Preß- oder Spritzgußteil einfach hergestellt werden. Es ist demgemäß auf einfache Weise möelich. den AnsDrcchwert der

Schaltvorrichtung bei Bruchteilen der Erdbeschleunigung g, beispielsweise bei 0,4 g und weniger, genau festzulegen, weil dieser Grenzwert von der Schräglage der Schrägfläche in bezug auf die Horizontale unmittelbar abhängt, wenn der Durchmesser der Massekugel fc tgelegt ist. Da keine Rückholeinrichtung für die Massekugel erforderlich ist, kann die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung sehr klein gebaut werden, so daß auch der Einbauraum für die Schaltvorrichtung klein gehalten werden kann.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 bis 11 jeweils in einem Längsschnitt verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Schaltvorrichtungen.

Die Schaltvorrichtung arbeitet beschleunigungs- und/oder verzögerungsabhängig und hat ein topfartiges Gehäuse 1, das mit einem (nicht dargestellten) Fahrzeug fest verbunden ist. Im Gehäuse 1 sind zwei durch eine isolierte, von einem aus Isolierstoff bestehenden Rohrstück gebildete Zwischenschicht 7 voneinander getrennte Kontaktringe bzw. Kontaktrohrabschnitte 13, 14 angeordnet, deren Stirnflächen 13a, 14a auf einem gemeinsamen Kegelmantel 15 liegen, der in F i g. 1 mit einer Horizontalen einen Winkel 16 bildet und der gleichachsig zum inneren Kontaktring 13 angeordnet sowie mit seiner Kegelspitze nach unten gerichtet ist. Der Winkel 16 wird vorteilhaft geringfügig kleiner gewählt als derjenige Neigungswinkel, den die Massekugel 2 nach dem Ausheben aus ihrer stabilen Ruhelage infolge der Beschleunigungskraft noch überwinden kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß sich die Kugel nach dem Ausheben noch bis zur Kontaktgabe nach außen bewegen kann. Der innere Kontaktring 13 hat eine Bohrung 3, deren Wandung 4 mit der Stirnfläche 13a des inneren Kontaktringes eine Begrenzungskante 5 bildet, auf der die Massekugel 2, die eine metallisch leitende Oberfläche hat, in ihrer Ruhelage mit Linienberührung aufliegt. Die Eingriffstiefe der Massekugel 2 in die Bohrung 3 wird durch deren Radius r bestimmt, der kleiner als der Radius der Massekugel ist. Die der Massekugel zugewandte Stirnseite der Zwischenschicht 7 endet mit geringem axialem Abstand unterhalb der Stirnflächen 13a, 14a der beiden Kontaktringe 13, 14, so daß zwischen den beiden Kontaktringen eine Rille gebildet wird.

Betrachtet man den Grenzfall der Aussteuerung, so nimmt man den Schwerpunkt der Massekugel 2 mit 5 an. Grenzfall bedeutet, daß das Gehäuse 1 plötzlich mit einer bestimmten Verzögerung aufgehalten wird und die rviassekugei sich infoige ihrer Trägheit in ihrer Trägheitsrichtung weiterbewegt Dabei gilt folgende Beziehung:

Hierbei bedeuten G das Gewicht der Massekugel 2, r der Radius der Bohrung 3, m die Masse der Kugel, b die Beschleunigung und h der Abstand des Schwerpunktes S der Massekugel von der Begrenzungskante 5. Hieraus ergibt sich exakt die Ansprechschwelle der Schaltvorrichtung. Wird dieser Grenzfall überschritten, wird die Massekugel 2 über die Begrenzungskante 5 herausgekippt und gelangt dabei auf die beiden Kontaktringe, so daß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden aus Metall bestehenden oder mit metallischen Überzügen versehenen, konzentrisch zueinander lie genden Kontaktringen hergestellt wird. Dieser Vorgang entspricht praktisch einem Impulsschaltvorgang mit Schließerkontakten. Da es ohne weiteres konstruktiv möglich ist, sehr kurze Wegstrecken zu erzielen, kann die Schaltverzögerung auf sehr kleine Werte festgelegt werden. Wenn man die Stirnfläche 13a des inneren Kontaktringes 13 gegen die Ringachse hin mit einer Neigung versieht, die dem in einem Fahrzeug bei Steigungs- bzw. Talfahrt vorkommenden Verhältnissen entspricht, so zeigt sich bei dieser Ausführungsform mit ausgeprägtem, die Ansprechschwelle bestimmendem Verharrungspunkt für die stabile Ausgangslage der Massekugel, daß sich die Grenzwerte der Beschleunigung bzw. Verzögerung entsprechend dem Kosinuswert des Neigungswinkels ändern und somit für kleine Neigungswinkel praktisch vernachlässigt werden können. Radial nach außen wird der Weg der Massekugel 2 von der Innenwand des topfartigen Gehäuses 1 begrenzt. Besonders stabile Verhältnisse ergeben sich, wenn der Radius r der Bohrung 3 das 0,1 bis 0,45fache des Durchmessers D der Massekugel, vorzugsweise das 0,2 bis 0,4fache dieses Durchmessers, beträgt. Wenn beispielsweise der Radius der Bohrung 3 30% des Kugeldurchmessers ausmacht, beträgt der Höhenabstand des Kugelschwerpunktes S40% des Kugeldurchmessers D. Der Ansprechwert liegt in diesem Falle bei einer Beschleunigung oder Verzögerung von 75% der Erdbeschleunigung g. Die Dicke der Zwischenschicht 7 kann ausreichend klein gehalten werden, so daß die Massekugel 2 nur sehr kleine Wege zurücklegen muß, um die leitende Verbindung zwischen den beiden Kontaktringen 13, 14 herzustellen. Dadurch kann eine sehr hohe Ansprechempfindlichkeit erreicht werden.

Über Leitungen 17,18, die an die Kontaktringe 13,14 angeschlossen sind, kann der Steuerimpuls von den Kontaktringen weitergeleitet werden. Der innere Kontaktring 13 ist über die Leitung 18 mit einer Stromquelle B verbunden. Der Kegelwinkel 16 ist so bemessen, daß er von der durch die Verzögerung bzw. Beschleunigung auf die Massekugel 2 wirkenden Kraft leicht überwunden wird. In F i g. 1 ist die Massekugel bei 2' in der Stellung angedeutet, in der sie Kontakt mit dem äußeren Ring 14 hat. Nach ihrer Auslenkung und Kontaktgabe kehrt die Massekugel 2 auf den Schrägflächen 13a, 14a selbsttätig in ihre Ausgangslage zurück.

Treten senkrecht zur Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsrichtung 19 auf die Massekugel 2 starke Kräfte auf, so müssen Maßnahmen zur Dämpfung dieser Kräfte getroffen werden. Dies ist beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 verwirklicht Auf der Massekugel 2 ist ein beispielsweise zylindrischer Stößel 20 als Dämpfungsmasse gelagert, der in einer gehäusefesten Deckplatte 2! verschiebbar gelagert isi und ϊϊϊίί seinem Gewicht auf die Massekugel drückt Vorzugsweise wird der Stößel aus einem Kunststoff hergestellt, der gute Dämpfungseigenschaften aufweist Bei Anordnung einer zusätzlichen Dämpfungsmasse müssen die Stützzonen für die Massekugel entsprechend korrigiert werden, da zusätzlich ein weiteres Gewicht auf die Massekugel wirkt und die Reibverhältnisse sich im Bereich der Dämpfungsmasseanlage an der Massekugel ändern.

Treten extrem starke Senkrechtbeschleunigungen und/oder sehr kurze Schwingungen auf und ist die Dämpfungsmasse 20 gem. Fig.2 nicht mehr ausrei-

chend, so läßt sich dadurch Abhilfe schaffen, daß gem. Fig.3 die Dämpfungsmasse ein im wesentlichen geschlossener, dünnwandiger Hohlzylinder 22 mit kleinen Reibungskörpem 23 als Füllung ist Zweckmä-

ßigerweise werden kleine Kugeln verwendet, die bei eventuell auftretenden Senkrechtbeschleunigungen durch Aneinanderreihen Reibungsarbeit leisten. Die Massekugel 2 hat keine Möglichkeit, diese Reibungsarbeit nach oben zu überwinden. Die Reibungskugeln können aus Stahl oder Kunststoff bestehen. Wie F i g. 3 weiter zeigt, kann der innere Kontaktring 13 mit einer aus einem stark dämpfenden Werkstoff hergestellten Hülse 24 ausgekleidet sein. Auf diese Weise ist eine maximale Dämpfung der Massekugel 2 erreichbar. Hierbei läßt sich in einfacher Weise erreichen, daß auch bei starken Vertikalbeschleunigungen die Massekugel immer sicher in ihrer Ausgangslage bleibt, ohne Schaltvorgänge auszuführen und nur bei entsprechend starken Beschleunigungs- oder Verzögerungswerten ihre Auflage verläßt, wenn beispielsweise ein Unfall eintritt.

Bei der Ausführungsform gem. F i g. 4 wird mit flüssigen Mitteln die angestrebte Dämpfung erreicht. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen sind die Kontaktringe 13,14 vorgesehen. Das Gehäuse 1 hat einen geschlossenen Boden Γ. Der Gehäuseinnenraum ist mit einer Flüssigkeit 24a als Dämpfungsmasse, beispielsweise Transformatorenöl, gefüllt, das keine elektrische Leitfähigkeit hat, und mittels eines Deckels 25 flüssigkeitsdicht verschlossen. Der durch die Flüssigkeitssäule über der Massekugel 2 wirksame statische Druck und darüberhinaus die dynamische Dämpfung infolge der Viskosität der Flüssigkeit sorgen dafür, daß bei vertikalen Beschleunigungen die Massekugel sicher auf dem inneren Kontaktring 13 gehalten wird und die Masse bei in vertikaler Richtung erfolgenden Stoßen eine starke Dämpfung erfährt. Diese Dämpfungswirkung hängt erheblich von der Viskosität der verwendeten Flüssigkeit ab. Die hierbei sich ergebende verringerte Schaltgeschwindigkeit bei horizontalen Beschleunigungs- oder Verzögerungswerten kann für verschiedene Anwendungsfälle nachteilig sein. Zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit und zur Vermeidung von Schaltfunken oder Lichtbogen bei der Kontaktgabe und Kontakttrennung kann es vorteilhaft sein, wenn hierbei der die Kugel umgebende Hohlraum stark evakuiert ist, vorzugsweise auf einem Absolutdruck von 100 Torr und weniger liegt. Sehr vorteilhaft ist ein Innendruck von etwa 10 Torr, der verhältnismä-Big leicht aufrechterhalten werden kann und gegenüber einem normalen Außenluftdruck den Vorteil mit sich bringt, daß erst bei wesentlich erhöhten Spannungen Funkenüberschläge oder gar Lichtbogen an den Kontakten entstehen können.

F i g. 5 zeigt eine Schaltvorrichtung, bei der das Dämpfungsglied nach Art eines Bürstenhalters 26 ausgebildet ist, an dessen freiem Ende 27 eine flexible Leitung 28 angeschlossen ist. Der Bürstenhalter ist aus leitendem Werkstoff hergestellt und ruht auf der Massekugel 2, die auf einem isolierten Ring 29 abgestützt ist, der von einem Kontaktring 30 umgeben ist Der Außenkontaktring 30 ist mit einer Leitung 31 fest verbunden, so daß beim Auslenken der Massekugel über den Bürstenhalter 26 und die Massekugel 2 sowie über den Kontaktring 30 ein Steuerimpuls über die Leitungen 28 und 31 weitergegeben wird.

Die Ausführungsfonn nach F i g. 6 hat ein Gehäuse 32, das vorteilhaft aus einem nichtleitenden Werkstoff hergestellt ist Das Gehäuse 32 ist mit einer Bohrung 33 versehen, deren Wandung mit einer Kegelfläche 38 eine ringförmige Begrenzungskante 35 bildet, auf der die Massekugel 34 aufliegt Auf der Massekugel 34 ruht eine Druckplatte 36, die Teil eines Hebels 37 ist. Bei Überschreiten eines vorgestimmten Beschleunigungsbzw. Verzögerungswertes gelangt die Massekugel 34 auf die schiefe Kegelfläche 38 in Richtung 39, wodurch die Druckplatte 36 angehoben und ein Stößel 40 eines Mikroschalters 41 betätigt wird, der mit dem Gehäuse 32 fest verbunden ist. Über Schalterleitungen 42,43 wird der Schaltimpuls weitergeleitet.

Das Gehäuse 44 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7 weist im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Gehäuse 32 nach Fig.6 auf. Das Gehäuse 44 ist jedoch mit einem Deckel 45 geschlossen, der mit dem Gehäuse fest verbunden ist. Auf der Massekugel 46 liegt ein Dämpfungsglied 47, das vertikal verschiebbar im Deckel 45 gelagert und als Dauermagnet ausgebildet ist. !m Decke! 45 sind in einem Glasröhrchen Reedkontakte 48 angeordnet, die beim Aussteuern der Massekugel 46 durch den Dauermagneten 47 in gegenseitigen Kontakt gelangen. Über Leitungen 49, 50 wird der Schaltimpuls von den Reedkontakten weitergegeben.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, kann der Aufbau in Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 7 so gewählt sein, daß der als Dämpfungsmasse wirkende Dauermagnet 47 nicht auf einen Reedkontakt, sondern auf zwei Feldplatten 51, 52 wirkt und den Schaltimpuls über Steuerleitungen 53, 54 weitergibt. Mit den Feldplatten 51, 52 kann eine schnelle Schaltfunktion ausgelöst werden.

Bei der Ausführungsform gem. F i g. 9 entspricht der Unterteil im wesentlichen der Ausführungsform nach den F i g. 6 bis 8. In einem Verschlußdeckel 55 ist mittig ein Weicheisenkern 56 verschiebbar gelagert und von einer Spule 57 umgeben. Der Weicheisenkern 56 taucht mit seinem oberen Endabschnitt in die Induktionsspule 57 ein. Beim Aussteuern der Massekugel 46 wird der Weicheisenkern 56 in Richtung 59 nach oben verschoben, so daß durch Induktionsänderung der Steuerimpuls erzeugt wird.

Die Schaltvorrichtung nach Fig. 10 zeigt ein im wesentlichen offenes, topfartiges Isolierstoffgehäuse 59, in dem die Kontaktringe 60,61 isoliert angeordnet sind. Der innere Kontaktring 61 ist mit einem dünnwandigen Kunststoffteil 62 ausgefüttert, auf dem sich die Massekugel 63 an einer ringförmigen Begrenzungskante 64 abstützt. Die Massekugel 63 kann aus ferromagnetischem Werkstoff bestehen oder eine Überzugsschicht aus ferromagnetischem Werkstoff aufweisen. Um bei auftretenden vertikalen Beschleunigungen die Massekugel 63 sicher in ihrer Lage zu halten, ist unterhalb der Kugel 63 ein Dauermagnet 65 angeordnet dessen Kraftlinien dauernd auf die metallische Kugel einwirken und sie nach unten ziehen. Beim Aussteuern der Kugel wird in bekannter Weise über Leitungen 66, 67, die mit den Kontaktringen 60, 61 verbunden sind, der Steuerimpuls weitergeleitet

Die Schaltvorrichtung nach F i g. 11 hat ein Gehäuse 68, das in seinem topfartigen Innenteil einen Kontaktring 69 aufweist der mit einem dämpfenden bzw. federnden Werkstoff 70 hinterfüttert ist Der innere Kontaktring 71 ist ähnlich wie der Kontaktring 13 gem. F i g. 1 ausgebildet Bewegt sich die Massekugel 72 in die gestrichelte Lage 73, so wird zwischen dem Kontaktring 71 und dem im topfartigen Teil untergebrachten Kontaktring 69 über die angeschlossene Leitung 73, 74 die Schaltfunktion ausgelöst Die Hinterfütterung des Kontaktringes 69 bringt den Vorteil mit sich, daß bei der beschleunigten Bewegung der Massekugel 72 keine harten Stöße auf den Kontaktring 69 ausgeübt werden.

In weiterer Ergänzung können die senkrecht zur Beschleunigungsebene wirkenden Kräfte, die die Massekugel in Schwingungen versetzen können, dadurch abgefangen werden, daß die Schaltvorrichtung federnd bzw. elastisch im Fahrzeug etwa senkrecht zur Fahrzeugebene aufgehängt wird. Etwaige Einflüsse auf die Massekugel, die durch die Dämpfungsglieder je nach Anordnung hervorgerufen werden, brauchen hierbei nicht mehr berücksichtigt zu werden. Darum ist durch eine klare Berechnung die entsprechende Stützlage der Massekugel vorausbestimmbar.

Beim Einbau der beschriebenen Schaltvorrichtungen in ein Kraftfahrzeug ergeben sich folgende Verhältnisse: Bei Geradeausfahrt wird beim Überschreiten des festgelegten Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswer-

tes ein Signal gegeben, das beispielsweise die Blockierung der Aufrollautomaten für die dort vorgesehenen Sicherheitsgurte bewirkt. Werden Kurven mit hoher Geschwindigkeit durchfahren, so wird die Massekugel infolge der Zentrifugalkraft aus ihrer Ruhelage ausgehoben und bewegt sich dann nach außen, wobei ebenfalls ein Kontakt betätigt wird. Wenn jedoch die Schaltvorrichtung beispielsweise bei Fahrt in einer überhöhten Kurve nicht ansprechen soll, so besteht die Möglichkeit, die Begrenzungskante für die Massekugel so auszubilden, daß die Schaltvorrichtung nicht anspricht, solange die kritische Fliehkraft nicht erreicht ist. Es ist somit möglich, innerhalb der horizontalen Funktionsebene in jeder Richtung einen beliebigen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswert vorzugeben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Beschleunigungs- und verzögerungsabhängige elektrische Schaltvorrichtung zum Einbau in Fahrzeuge, mit einer als Trägheitskörper wirkenden, vorzugsweise eine metallisch leitende Oberfläche aufweisenden Massekugel, die in einer stabilen Ruhelage auf einer wenigstens annähernd in einer waagerechten Ebene liegenden Begrenzungskante eines Ausschnittes aufliegt, der einen die Eingriffstiefe der Massekugel bestimmenden Radius hat, der kleiner als derjenige der Massekugel ist, die mit wenigstens einem elektrischen Kontakt zusammenarbeitet, der mit Abstand von der in ihrer Ruhelage befindlichen Massekugel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Zusammenwirken mit dem elektrischen Kontakt (13, 14) vorgesehene Schaltweg für die Massekugel (2) unter Vermeidung eines in den Bewegungsweg der Massekugei gelangenden Sperrteifes durch eine an den Ausschnitt anschließende, in Richtung auf die Massekugel (2) ansteigende Schrägfläche (13a, 14a) gebildet ist, und daß die Schnittlinie zwischen der Ausschnittswandung (4) und der Schrägfläche die Begrenzungskante (5) des Ausschnittes (3) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (r)des Ausschnittes (3) etwa das 0,1 bis 0,45fache des Durchmessers (D) der Massekugel (2), vorzugsweise das 0,2 bis 0,4fache dieses Durchmessers, ausmacht.

3. Beschleunigungs- und verzögerungsabhängige elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Ausschnitt von einem als Tragstück ausgebildeten metallischen Ring begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13) mit einer Stromquelle ^verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13) von einem weiteren metallischen Ring (14) konzentrisch umgeben und gegenüber diesem isoliert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (13a, 14a) wenigstens einer der Ringe (13,14), vorzugsweise des inneren Ringes (13) in der Schrägfläche liegt, die vorzugsweise eine Kegelmantelfläche ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der in ihrer Ruhelage befindlichen Massekugel (2) eine in vertikaler Richtung wirkende Dämpfungsmasse (20, 22,23,24,26,47,58) aufliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse ein Dämpfungsglied ist, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (22) hülsenartig ausgebildet und an seinem unteren Abschnitt mit einem Boden versehen ist, mit dem das Dämpfungsglied auf der Massekugel (2) aufliegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im hülsenartigen Dämpfungsglied (22) aus Stahl oder Kunststoff bestehende Reibungskugeln (23) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Ring (13) mit einem Isolierstoffring (24) ausgefüttert ist, dessen Stirnseite in der Schrägfläche liegt und die Auflagekante für die Massekugel (2) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Massekugel (2) in einem vorzugsweise aus Isolierstoff bestehenden Gehäuse untergebracht ist, dessen Innenraum mit einer dämpfenden Flüssigkeit (24ajl insbesondere mit Transformatorenöl, gefüllt ist

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Massekugel (2) in einem evakuierten Hohlraum liegt, der insbesondere unter einem Druck von weniger als 100 Torr, vorzugsweise etwa 10 Torr, steh L

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruhelage der Massekugel (2) unterhalb ihres Mittelpunktes (S) ein Dauermagnet (65) angeordnet ist

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet daß auf der Massekugel (2) eine Druckplatte (36) liegt, die in Wirkungsverbindung mit einem Mikroschalter (41) steht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse ein als Dämpfungsglied wirkender Dauermagnet (47) ist, der mit einem Reedkontaktsatz (48) eine Schaltfunktion auszuüben vermag.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse ein Dauermagnet (47) ist, der auf wenigstens eine Feldplatte (51,52) einwirkt und bei Auslenkung der Massekugel (46) einen Schaltimpuls in dieser Feldplatte erzeugt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet, das die Dämpfungsmasse ein Weicheisenkern (46) ist, der mit einer Induktionsspule (57) zusammenarbeitet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse nach Art eines Bürstenhalters (26) ausgebildet ist, der mit einem Kabelanschluß (28) versehen ist und bei Aussteuerung der Massekugel über einen in unmittelbarer Nähe der Ruhelage der Massekugei angeordneten Kontaktring (30) die Schaltfunktion ausführt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

18, dadurch gekennzeichnet, daß die Massekugel (72) in einem topfartigen Gehäuse (68) untergebracht ist, das einen zur Ruhelage der Massekugel gleichachsigen Kontaktring (71) und einen zu diesem koaxialen zweiten Kontaktring (69) aufweist, der gegenüber dem Gehäuse durch einen dämpfenden und/oder federnden Werkstoffzwischenring (70) hinterfüttert ist.