DE4035257A1 - Beschleunigungssensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor zum Fest­ stellen der auf ein Fahrzeug wirkenden Beschleunigung. Insbe­ sondere einen derartigen Beschleunigungssensor, der beispiels­ weise zum Betätigen eines automatisch anlegenden Sicherheits­ gurts verwendet werden kann, dessen eines Ende an einem Halter befestigt ist, welcher sich im Bodenbereich des Fahrzeuginnen­ raumes befindet, und dessen anderes Ende vor- und zurückver­ schiebbar ist, entlang einer Schiene im Dachbereich, wenn die Tür geöffnet und geschlossen wird, oder zum Betätigen einer Benzinpumpe. Z. B. kann der Beschleunigungssensor verwendet werden, um das Verschieben des verschiebbaren Endes des Sicher­ heitsgurts nach vorn zu verhindern, selbst wenn sich die Türe öffnet, oder zum Abschalten der Benzinpumpe, falls eine durch einen Unfall des Fahrzeugs verursachte Beschleunigung festge­ stellt wird.

Beschleunigungssensoren sind bekannt z. B. aus der JP-PS 50- 14 345, US-PS 43 26 111 und aus der JP-GM-OS 2-21 563. Bei diesen wird ein Trägheitskörper in einer Ausgangsstellung ge­ halten durch Gravitation und/oder Federkraft und/oder Magnet­ kraft. Erst wenn eine darauf einwirkende Beschleunigung einen Grenzwert überschreitet, wird der Trägheitskörper aus der Aus­ gangsstellung ausgelenkt und betätigt einen Schalter.

Jedoch benötigen die herkömmlichen Beschleunigungssensoren einen speziellen Haltemechanismus, um den Trägheitskörper in ausgelenkter Stellung zu halten, der eine Schnappbefestigung mit einer Feder verwendet. Deswegen sind diese Sensoren aufwen­ dig aufgebaut.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Beschleu­ nigungssensor bereitzustellen, der die Magnetkraft eines Magne­ ten nützt, um den Trägheitskörper in der Stellung zu halten, in welche der Trägheitskörper aufgrund der darauf einwirkenden Beschleunigung ausgelenkt wird, sobald diese einen Grenzwert überschreitet. Dadurch wird ein spezieller Haltemechanismus überflüssig und der Aufbau des Sensors vereinfacht.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Be­ schleunigungssensor vorgesehen, der enthält:

• - einen insbesondere kugelförmigen Trägheitskörper aus Magnetwerkstoff mit einer bestimmten Masse;
• - einen Magneten mit einem Halteteil, das den Trägheits­ körper üblicherweise hält, mit einer ersten Oberflä­ che, die der Trägheitskörper berührt, wenn sich der Trägheitskörper vom Halteteil wegbewegt, und mit einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche;
• - einen Schalter;
• - ein Schalterbetätigungsteil zum ändern der Schalter­ stellung, das von dem Trägheitskörper betätigt wird, wenn sich dieser vom Halteteil weg auf der ersten Oberfläche des Magneten bewegt, sobald die auf den Trägheitskörper einwirkende Beschleunigung einen Grenzwert überschreitet; und
• - ein an der zweiten Oberfläche des Magneten befestigtes Magnetteil, dessen eines Ende sich in dem Halteteil befindet und dessen anderes Ende so geformt ist, daß es eine gegenüberliegende Seite des Magneten über­ deckt, derart, daß die magnetischen Feldlinien um das Halteteil herum und am gegenüberliegenden Ende des Magneten zusammengedrängt werden.

Vorzugsweise ist der Magnet ringförmig ausgebildet und weist eine innere Umfangsfläche auf, welche eine Öffnung definiert. Diese Öffnung bildet das im wesentlichen zentrale Halteteil. Ferner weist es eine äußere Umfangsfläche auf, wobei das Magnet­ teil ringförmig und im gesamten Bereich der zweiten Oberfläche mit dem Magneten verbunden ist. Der Innenrand des Magnetteils ist gebogen und überdeckt die innere Umfangsfläche des Magneten. Der Außenrand ist gebogen und überdeckt die äußere Umfangsober­ fläche des Magneten.

Das Schalterbetätigungsteil wird zum ändern der Schalterstellung vom Trägheitskörper verschoben, wenn sich dieser aus der Halte­ öffnung heraus auf die erste Oberfläche des Magneten bewegt.

Das Schalterbetätigungsteil hat eine Berühroberfläche, die den Trägheitskörper berührt.

Vorzugsweise umfaßt der Beschleunigungssensor ein Rücksetzteil, das auf dem Schalterbetätigungsteil vorgesehen ist, um das Schalterbetätigungsteil gegen den Trägheitskörper zu drücken. Die Berühroberfläche des Schalterbetätigungsteils ist schräg, um den Trägheitskörper zurück zu der Halteöffnung zu bewegen, wenn das Rücksetzteil niedergedrückt wird und das Schalterbe­ tätigungsteil gegen den Trägheitskörper drückt, während sich der Trägheitskörper auf der ersten Oberfläche des Magneten befindet.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform enthält der Be­ schleunigungssensor ein Rücksetzteil, das auf einer Seite des Schalterbetätigungsteils angeordnet ist, mit Abstand vom Träg­ heitskörper und in Bezug auf das Schalterbetätigungsteil beweg­ lich. Eine Feder befindet sich zwischen dem Rücksetzteil und dem Schalterbetätigungsteil und bewirkt, daß das Schalterbetäti­ gungsteil unter Federkraft am Trägheitskörper anliegt. Die dem Trägheitskörper zugewandte Oberfläche des Rücksetzteils ist schräg, um diesen zurück zu der Halteöffnung zu bewegen, wenn das Rücksetzteil hinuntergedrückt wird, während sich der Träg­ heitskörper auf der ersten Oberfläche des Magneten befindet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat der Magnet die Form einer länglichen Platte. An einem Ende des Magneten befindet sich das Halteteil. Das Magnetteil hat die Form einer länglichen Platte und ist im gesamten Bereich der zweiten Ober­ fläche mit dem Magneten verbunden. Das eine Ende des Magnetteils ist gebogen und überdeckt das eine Ende des Magneten, das andere Ende ist gebogen und überdeckt das andere Ende des Magneten.

Das Schalterbetätigungsteil ist schwenkbar und ändert die Schal­ terstellung, wenn sich der Trägheitskörper aus dem Halteteil heraus und auf der ersten Oberfläche des Magneten bewegt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Beschleunigungssensor ein Trägheitssystem, das aus einem Pendel mit einem Stab besteht. Der Trägheitskörper ist am einen Ende des Stabs befestigt und ein Gelenkteil ist am anderen Ende des Stabs befestigt. Das Gelenkteil wirkt als Schalterbetätigungs­ teil. Eine mit dem Gelenkteil zusammenwirkende Halterung ermög­ licht ein Schwenken des Trägheitssystems um das Gelenkteil. Wenn sich der Trägheitskörper aus dem Halteteil heraus auf die erste Oberfläche des Magneten bewegt, schwenkt das Trägheits­ system um das Gelenkteil, wodurch das Schalterbetätigungsteil verschoben wird und die Schalterstellung ändert.

Der Beschleunigungssensor umfaßt vorzugsweise eine nichtmag­ netische Schicht auf der ersten Oberfläche des Magneten.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist ein Be­ schleunigungssensor vorgesehen, der enthält:

• - einen kugelförmigen Trägheitskörper aus Magnetwerk­ stoff mit einer bestimmten Masse;
• - ein Halteteil, das den Trägheitskörper üblicherweise hält;
• - Haltemittel zum mechanischen Halten des Trägheitskör­ pers am Halteteil;
• - einen Magneten, der Teil des Halteteils ist, mit einer ersten Oberfläche, die der Trägheitskörper berührt, wenn er sich von dem Halteteil wegbewegt, und mit einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche;
• - einen Schalter;
• - ein Schalterbetätigungsteil zum ändern der Schalter­ stellung, das von dem Trägheitskörper betätigt wird, wenn sich dieser von dem Halteteil wegbewegt entlang der ersten Oberfläche des Magneten, sobald die auf den Trägheitskörper einwirkende Beschleunigung einen Grenzwert überschreitet; und
• - ein mit der zweiten Oberfläche des Magneten verbun­ denes Magnetteil, dessen eine Seite so geformt ist, daß sie die gegenüberliegende Seite des Magneten überdeckt, derart, daß die magnetischen Feldlinien lediglich an den einander gegenüberliegenden Seiten des Magneten zusammengedrängt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Magnet die Form einer ebenen Scheibe und das Magnetteil ist tellerförmig.

Vorzugsweise weist das Haltemittel Andruckmittel auf, das den Trägheitskörper üblicherweise am Halteteil gegen den Magneten drückt.

Diese und andere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen deutlich. Die der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbaren Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in belie­ biger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung ver­ wirklicht sein. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Beschleuni­ gungssensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch wesentliche Teile des Beschleu­ nigungssensors aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Ausschnitt, teilweise geschnitten, des Beschleu­ nigungssensors aus Fig. 1, wobei der Trägheitskörper auf der Oberfläche des Magneten ausgelenkt ist;

Fig. 4 einen Ausschnitt wie in Fig. 3, wobei der Trägheits­ körper am Rand des Magneten gehalten wird;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Magneten und des mit diesem verbundenen Magnetteils, das den Verlauf der magnetischen Feldlinien veranschaulicht;

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt des Beschleunigungs­ sensors, wobei der Trägheitskörper in einem Halteteil des Beschleunigungssensors gehalten wird;

Fig. 7 einen Schnitt durch wesentliche Teile des Beschleui­ gungssensors entsprechend einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 8 eine erläuternde Darstellung, nützlich zum Erklären eines Magneten, der die Form einer länglichen Platte hat und in einem Beschleunigungssensor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 9 einen Schnitt durch wesentliche Teile des Beschleu­ nigungssensors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors entsprechend einer vierten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 11 eine Ansicht eines in Fig. 10 gezeigten Schalter­ betätigungsteils, die dessen Oberfläche zeigt, die den Trägheitskörper berühren kann;

Fig. 12 einen Teilschnitt des Beschleunigungssensors aus Fig. 10, wobei das Rücksetzteil nach unten gedrückt wird;

Fig. 13 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 einen Teilschnitt des Trägheitskörpers in Form eines Pendels, der in Fig. 13 gezeigt ist, in ausgelenkter Stellung;

Fig. 15 einen Teilschnitt, der den Trägheitskörper aus Fig. 13 zeigt, nützlich zum Erklären, wie der Trägheits­ körper in seine aufrechte Ursprungslage zurückgestellt wird;

Fig. 16 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 17 einen Schnitt des in Fig. 16 gezeigten Magneten und Magnetteils, das den Verlauf der magnetischen Feld­ linien veranschaulicht;

Fig. 18 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 19 einen Schnitt durch wesentliche Teile eines Beschleu­ nigungssensors gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Beschleunigungssensor 1 zum Feststellen einer durch Unfall des Fahrzeugs verursachten Beschleunigung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, enthält der Beschleunigungs­ sensor 1 einen kugelförmigen Trägheitskörper 2 bestimmter Masse aus Magnetwerkstoff. Ein Magnet 3 hat eine Halteöffnung (Halte­ teil) 3a, um den Trägheitskörper zu halten, solange die auf den Trägheitskörper einwirkende Beschleunigung einen Grenzwert nicht überschreitet. Ein Schalterbetätigungsteil 5, das von dem Trägheitskörper 2 betätigt wird, ändert die Stellung des Schalters 4, wenn sich der Trägheitskörper 2 aus der Halteöff­ nung 3a heraus auf die erste Oberfläche 3b des Magneten 3 be­ wegt, infolge einer durch einen Unfall des Fahrzeugs auf den Trägheitskörper 2 einwirkenden Beschleunigung, die einen Grenz­ wert überschreitet. Ein Magnetteil 6 mit großer magnetischer Permeabilität ist mit der gesamten unteren Oberfläche 3c des Magneten 3 verbunden. Das Magnetteil 6 kann ein sogenanntes Joch sein.

Der Magnet 3 ist ringförmig und hat eine Halteöffnung 3a. Das Magnetteil 6 ist ebenfalls ringförmig mit einem nach oben ge­ bogenen Innenrand 6a (ein Ende), der die innere Umfangsoberflä­ che der Öffnung 3a überdeckt und einem nach oben gebogenen Außenrand 6b (anderes Ende), der die äußere Umfangsoberfläche (gegenüberliegendes Ende) des ringförmigen Magneten 3 überdeckt. Aufgrund der Form und der Anordnung des Magneten 3 und des Magnetteils 6 werden die magnetischen Feldlinien um die Halte­ öffnung 3a und am Außenrand 6b des Magneten 3 zusammengedrängt (siehe Fig. 5), da die magnetischen Feldlinien durch das Magnet­ teil 6 verlaufen, das eine große magnetische Permeabilität hat.

Das Schalterbetätigungsteil 5 wird vom Trägheitskörper 2 ange­ hoben, wenn dieser sich aus der Halteöffnung 3a heraus auf die Oberfläche 3b des Magneten 3 bewegt, infolge einer durch einen Unfall des Fahrzeugs auf den Trägheitskörper 2 einwirkenden Beschleunigung, die einen Grenzwert überschreitet. Dadurch drückt die Umfangsoberfläche 5a des Schalterbetätigungsteils 5 gegen einen Kontakt 4a des Schalters 4, wie in Fig. 3 gezeigt, und betätigt den Schalter 4 bzw. ändert die Schalterstellung. Ein mit dem Schalterbetätigungsteil 5 einstückiges Rücksetz­ teil 7 befindet sich an dessen Oberseite. Das Rücksetzteil 7 und das Schalterbetätigungsteil 5 sind in vertikaler Richtung verschiebbar in Bezug zum Gehäuse 8. Sie werden von einer nicht dargestellten Feder nach unten gedrückt, wodurch eine Berühr­ oberfläche 5b des Schalterbetätigungsteils 5 den Trägheitskörper 2 berührt. Desweiteren hat die Berühroberfläche 5b des Schal­ terbetätigungsteils 5 einen schrägen Abschnitt 5c. Dadurch wird der Trägheitskörper 2 zurück zu der Halteöffnung 3a bewegt, wenn das Rücksetzteil 7 und damit das Schalterbetätigungsteil 5 nach unten gedrückt wird, während sich der Trägheitskörper 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 befindet (eine in Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigte Stellung) .

Der Schalter 4 kann Teil des automatisch anlegenden Sicherheits­ gurtssystems sein und ein Signal für einen nicht dargestellten Steuerkreis desselben erzeugen, um das Verschieben des einen Endes des Sicherheitsgurts nach vorn entlang einer Schiene im Dachbereich zu verhindern, wenn sich die Tür bei einem Unfall des Fahrzeugs öffnet.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Beschleunigungssensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Normalerweise wird der Trägheitskörper 2 in einer Ausgangsstel­ lung gehalten, d. h. er befindet sich in der Halteöffnung 3a aufgrund der Kraft der erwähnten, nicht dargestellten Feder, die auf das Schalterbetätigungsteil 5 drückt, aufgrund der Gra­ vitation und aufgrund der Magnetkraft des Magneten 3. Deswegen wird in der Nähe der Halteöffnung 3a des Magneten 3 eine starke Magnetkraft bewirkt durch Zusammendrängen der magnetischen Feldlinien um die Halteöffnung 3a, wie in Fig. 5 veranschau­ licht. Aufgrund der starken Magnetkraft wird der Trägheitskörper 2 in der Halteöffnung 3a zuverlässig gehalten. Der Grenzwert der feststellbaren Beschleunigung läßt sich erhöhen durch Verstärken der auf den Trägheitskörper 2 wirkenden Haltekraft. Außerdem ist der kleinste feststellbare Grenzwert der Beschleunigung einstellbar durch Verändern der Stufe A der Halteöffnung 3a (siehe Fig. 6), der Magnetkraft und der Kraft der nicht darge­ stellten Feder.

Wenn die auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung einen Grenz­ wert überschreitet, bewegt sich der Trägheitskörper 2 aus der Halteöffnung 3a des Magneten 3 heraus auf dessen Oberfläche 3b und dort in Richtung des Außenrandes des Magneten 3. Dabei wird das Schalterbetätigungsteil 5 durch den Trägheitskörper 2 angehoben, und die äußere Umfangsoberfläche 5a des Schalterbe­ tätigungsteils 5 drückt gegen den beweglichen Kontakt 4a des Schalters 4 und betätigt diesen (siehe Fig. 3). Bewegt sich der Trägheitskörper 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 weiter von der in in Fig. 3 gezeigten Stellung zu dessen Außen­ rand, so wird der Trägheitskörper 2 durch eine starke Magnet­ kraft in Richtung des Außenrandes des Magneten 3 gezogen und dort gehalten (siehe Fig. 4). Diese starke Magnetkraft am Au­ ßenrand des Magneten 3 wird durch das Zusammendrängen der mag­ netischen Feldlinien bewirkt, die wie in Fig. 5 veranschaulicht verlaufen.

Um den Trägheitskörper 2 in ausgelenkter Stellung zu halten (wie in Fig. 4 gezeigt), in welche dieser von der Ausgangsstel­ lung in der Halteöffnung 3a gelangt ist aufgrund der auf ihn einwirkenden Beschleunigung, die einen Grenzwert überschreitet, nutzt der erfindungsgemäße Beschleunigungssensor 1 die von dem Magneten 3 auf den Trägheitskörper 2 in ausgelenkter Stellung wirkende Magnetkraft, wodurch auf einen speziellen Haltemecha­ nismus verzichtet werden kann und wodurch der Aufbau des Sensors vereinfacht wird.

Wird das Rücksetzteil 7 hinuntergedrückt, während sich der Trägheitskörper 2 in der in Fig. 4 gezeigten ausgelenkten Stel­ lung befindet, wird damit zwangsweise auch das Schalterbetäti­ gungsteil 5 nach unten gedrückt, wodurch der Trägheitskörper 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 in Richtung der Halteöff­ nung 3a bewegt wird aufgrund der Schräge des schrägen Abschnitts 5c des Schalterbetätigungsteils 5. Kommt der Trägheitskörper 2 in die Nähe der Halteöffnung 3a, wird er durch die starke Mag­ netkraft um die Halteöffnung 3a in deren Richtung gezogen und gelangt dort hinein. Dadurch wird das Rücksetzen des Beschleu­ nigungssensors 1 bewirkt.

Da während der Bewegung des Trägheitskörpers 2 auf der Ober­ fläche 3b des Magneten 3 in Richtung auf die Halteöffnung 3a und von dieser weg die Magnetkraft des Magneten 3 auf den Träg­ heitskörper 2 wirkt, wird zuverlässig verhindert, daß der Träg­ heitskörper 2 über den Rand des Magneten 3 hinausgelangt.

Fig. 7 zeigt wesentliche Teile eines Beschleunigungssensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Bei der ersten Ausführungsform ist der ringförmige Magnet 3 eben. Da­ gegen wird bei der zweiten Ausführungsform ein ringförmiger Magnet 3′ verwendet, der die Form eines stumpfen Kegels hat. Der Magnet 3′ verläuft von seinem Innenrand zu seinem Außenrand schräg nach oben. Dementsprechend hat das Magnetteil 6′ bei dieser Ausführungsform ebenfalls die Form eines stumpfen Kegels, passend zur Form des Magneten 3′. Die anderen Teile dieser Ausführungsform entsprechen denen der ersten Ausführungsform.

Bei dieser zweiten Ausführungsform des Beschleunigungssensors 1 läßt sich der Trägheitskörper 2 leichter aus der in Fig. 4 gezeigten ausgelenkten Stellung in die Halteöffnung 3a zurück­ bewegen.

Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die Fig. 8 und 9.

Bei der dritten Ausführungsform wird ein Magnet 3′′ verwendet, der die Form einer länglichen Platte hat. Einen solchen Magneten erhielte man, wenn man den Magneten 3 der ersten Ausführungsform entlang der strichpunktierten Linien in Fig. 8 schnitte. Das Magnetteil 6′′ dieser Ausführungsform hat ebenfalls die Form einer länglichen, dem Magneten 3′′ angepaßten Platte. An einem Ende des Magneten 3′′ befindet sich ein Halteteil 3a′, in dem der Trägheitskörper 2 gehalten wird, wenn die auf den Trägheits­ körper 2 einwirkende Beschleunigung einen Grenzwert nicht über­ schreitet. Ein Ende 6′′a des Magnetteils 6′′ ist nach oben gebogen und überdeckt ein Ende 3′′a des Magneten 3′′. Das andere Ende 6′′b des Magnetteils 6′′ ist ebenfalls nach oben gebogen und überdeckt das andere Ende 3′′b des Magneten 3′′. Als Schalterbe­ tätigungsteil 5 ist bei dieser Ausführungsform ein schwenkbarer Hebel 5′ vorgesehen, dessen eines Ende 5′a um eine ortsfeste Achse 9 schwenkbar ist. Dieser Hebel 5′ wird vom Trägheitkörper 2 betätigt, wenn dieser sich aus dem Halteteil 3a′ heraus auf die Oberfläche des Magneten 3′′ bewegt und führt eine Schwenk­ bewegung um die Achse 9 aus entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch der Schalter 4 betätigt wird.

Die Beschleunigungssensoren gemäß der ersten und zweiten Aus­ führungsform der Erfindung sind geeignet, eine in jeglicher Richtung wirkende Beschleunigung festzustellen, wogegen der Beschleunigungssensor gemäß der dritten Ausführungsform geeignet ist, eine Beschleunigung festzustellen, die nur in einer Rich­ tung wirkt.

Im folgenden wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die Fig. 10 bis 12.

Beim Beschleunigungssensor 1 gemäß der vierten Ausführungsform ist das Rücksetzteil 7 im Schalterbetätigungsteil 5 in verti­ kaler Richtung verschiebbar. Eine Feder 10 ist zwischen dem Rücksetzteil 7 und dem Schalterbetätigungsteil 5 angeordnet und bewirkt, daß das Schalterbetätigungsteil 5 den Trägheits­ körper 2 berührt. Das Schalterbetätigungsteil 5 hat eine Viel­ zahl von Durchbrüchen 5d. Das Rücksetzteil 7 hat eine überein­ stimmende Anzahl Füße 7a, die in den Durchbrüchen 5d verschieb­ bar sind. Wenn das Rücksetzteil 7 hinuntergedrückt wird, stehen die Füße 7a aus den Durchbrüchen 5d hervor und drücken auf den Trägheitskörper 2. Jeder Fuß 7a hat eine Berühroberfläche, die den Trägheitskörper 2 berühren kann. Die Berühroberfläche weist eine schräge Oberfläche 7b auf, mittels derer der Trägheitskör­ per 2 zur Halteöffnung 3a zurückbewegt wird, wenn das Rücksetz­ teil 7 hinuntergedrückt wird, während sich der Trägheitskörper 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 befindet.

Desweiteren ist bei der vierten Ausführungsform der Rand 6d des Magnetteils 6 nach oben gebogen, so daß die Kante höher ist als bei der ersten Ausführungsform. Dadurch wirkt das Magnetteil 6 auch als Begrenzung für den Trägheitskörper 2.

Im folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die Fig. 13 bis 15.

Der Beschleunigungssensor 1 gemäß der fünften Ausführungsform enhält ein Trägheitssystem 60 in Gestalt eines Pendels: Der Trägheitskörper 2 ist mittels eines Stabs 51 mit einem halbku­ gelförmigen Gelenkteil 50 verbunden, das als Schalterbetäti­ gungsteil dient. Das Gehäuse 8 hat eine Öffnung 8a in seiner unteren Wand mit einem bestimmten Durchmesser. Im Gehäuse 8 ist eine Halterung 52 verschiebbar angeordnet, in der der Schal­ ter 4 befestigt ist. Die Halterung 52 wird von einer Feder 53 nach unten gedrückt. Die Halterung 52 hat eine halbkugelförmige Gelenkoberfläche 52a mit einer mit der Öffnung 8a fluchtenden Mittelöffnung. Ferner hat die Halterung 52 einen inneren Hohl­ raum 52b, in den der bewegliche Kontakt 4a des Schalters 4 hineinragt und der das halbkugelförmige Gelenkteil 50 enthält. Auf der Oberseite der Halterung 52 befindet sich ein Griff 70, der als Rücksetzteil dient.

Desweiteren befindet sich bei der fünften Ausführungsform ein zylindrischer Vorsprung 6a′ einstückig mit dem Magnetteil 6 in dessen Mitte, der in die Halteöffnung 3a des Magneten 3 hinein­ ragt.

In dem so aufgebauten Beschleunigungssensor 1 wird der Träg­ heitskörper 2 des Trägheitssystems 60 normalerweise in der Halteöffnung 3a so gehalten, wie die durchgezogene Linien in Fig. 13 zeigen. Dabei nimmt das Trägheitssystem 60 eine aufrechte Stellung ein. In dieser Stellung des Trägheitssystems 60 ist das halbkugelförmige Gelenkteil 50 von der halbkugelför­ migen Gelenkoberfläche 52a nach oben abgehoben und drückt gegen den beweglichen Kontakt 4a des Schalters 4.

Wirkt eine Beschleunigung auf den Sensor, die einen Grenzwert überschreitet, bewegt sich der Trägheitskörper 2 aus der Halte­ öffnung 3a des Magneten 3 heraus auf die Oberfläche 3b und weiter in Richtung des Außenrandes des Magneten 3. Dabei wird der Trägheitskörper 2 von einer starken Magnetkraft angezogen, die im Bereich des Außenrandes des Magneten 3 wirkt, und am Außenrand des Magneten 3 gehalten (wie die strichpunktierten Linien in Fig. 13 veranschaulichen). Während der Bewegung des Trägheitskörpers 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 in Richtung dessen Außenrand neigt sich das Trägheitssystem 60 aus der aufrechten Stellung. Dabei bewegt sich das halbkugel­ förmige Gelenkteil 50 nach unten und löst sich von dem bewegli­ chen Kontakt 4a, wodurch der Schalter 4 betätigt wird. Das halbkugelförmige Gelenkteil 50 kommt an der halbkugelförmigen Gelenkoberfläche 52a zur Anlage.

Wird der Griff 70 und damit die Halterung 52 nach oben gezogen während das Trägheitssystem 60 ausgelenkt ist, wird das halb­ kugelförmige Gelenkteil 50 mittels der halbkugelförmigen Gelenk­ oberfläche 52a ebenfalls angehoben. Während der Aufwärtsbewegung der Halterung 52 verbleibt das Gehäuse 8 ortsfest, so daß sich die halbkugelförmige Gelenkoberfläche 52a und das halbkugelför­ mige Gelenkteil 50 nach oben bewegen von der Öffnung 8a des Gehäuses 8 weg. Außerdem bewegt sich der Stab 51 nach oben, während er den Rand der Öffnung 8a weiterhin berührt, so daß das Trägheitssystem 60 aus der geneigten Stellung wieder in die aufrechte Ausgangsstellung zurückkehrt. Kommt der Trägheits­ körper 2 in die Nähe der Halteöffnung 3a, wird er von einer starken Magnetkraft angezogen, die um die Halteöffnung 3a wirkt, und gelangt in die Halteöffnung 3a. Das Trägheitssystem 60 nimmt wieder seine aufrechte Ausgangsstellung ein, wodurch das Rücksetzen des Sensors 1 erreicht wird.

Im folgenden wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf Fig. 16.

Beim Beschleunigungssensor 1 gemäß der sechsten Ausführungsform hat der Magnet 3 die Form einer ebenen Scheibe. Das Magnetteil 6 hat die Form eines niedrigen Tellers und ist im gesamten Bereich der unteren Oberfläche 3c des Magneten 3 mit diesem verbunden. Der Außenrand 6b des Magnetteils 6 ist nach oben gebogen und überdeckt die äußere Umfangsoberfläche des Magneten 3. Die dem Magneten 3 zugewandte untere Oberfläche des Schalter­ betätigungsteils 5 weist eine geneigte Oberfläche 5b′ auf, die sich von der Mitte 5e zum Rand nach unten neigt, so daß sie am Rand näher am Magneten 3 ist als in der Mitte. Gewöhnlich be­ rührt der Trägheitskörper 2 das Schalterbetätigungsteil 5 in bzw. nahe der Mitte 5e. Zusätzlich drückt eine Schraubenfeder 70 den Trägheitskörper 2 über das Schalterbetätigungsteil 5 gegen die erste Oberfläche 3b des Magneten 3, wodurch der Trägheitskörper 2 in seiner mittleren Ausgangsstellung gehalten wird.

Entsprechend dem beschriebenen Aufbau der sechsten Ausführungs­ form - anders als bei der ersten bis fünften Ausführungsform - sind die magnetischen Feldlinien nur am Außenrand des Magneten 3 zusammengedrängt (wie in Fig. 17 veranschaulicht). Der Trägheitskörper 2 wird hauptsächlich durch die Kraft der Feder 70 und die schräge Oberfläche 5b′ des Schalterbetätigungsteils 5b′ gehalten.

Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß der Grenzwert der feststellbaren Beschleunigung sehr klein gewählt werden kann.

Bei allen Ausführungsformen außer der sechsten kann, wenn der feststellbare Grenzwert der Beschleunigung niedrig gewählt wird, der Trägheitskörper nicht zuverlässig am Rand des Magneten gehalten werden. Das kommt daher, weil der Trägheitskörper 2 aufgrund der Magnetkraft, der Kraft der nicht dargestellten Feder und der Gravitation in der Ausgangsstellung gehalten wird. Dagegen wird er am Rand des Magneten 3 nur durch Magnet­ kraft gehalten. Um den feststellbaren Grenzwert der Beschleuni­ gung zu verringern, ist es notwendig, die Halteöffnung 3a zu verkleinern oder die Magnetkraft zu verringern. Da die Halte­ öffnung 3a nicht beliebig verkleinert werden kann, um sie noch ausreichend genau fertigen zu können, muß die Magnetkraft ver­ ringert werden. Damit verringert sich die Magnetkraft, die den Trägheitskörper 2 am Rand des Magneten 3 hält, ebenfalls, und die Magnetkraft wird zu gering, um den Trägheitskörper 2 zuverlässig am Rand des Magneten 3 zu halten.

Um dieses Problem zu lösen wird gemäß der sechsten Ausführungs­ form der Trägheitskörper 2 von einer von der Magnetkraft unab­ hängigen Kraft in seiner Ausgangsstellung gehalten. Durch ge­ eignete Wahl der Kraft der Feder 70, der Steigung der schrägen Oberfläche 5b′ usw. ist es möglich, die Haltekräfte, die auf den Trägheitskörper 2 wirken, zu verringern und dadurch den feststellbaren Grenzwert der Beschleunigung zu verkleinern. Die Magnetkraft des Magneten 3 muß bei dieser Ausführungsform nicht verringert werden und daher kann eine starke Magnetkraft am Außenrand des Magneten 3 bewirkt werden. Dadurch wird der Trägheitskörper 2 von einer starken Magnetkraft zum Außenrand des Magneten 3 gezogen, wenn die Beschleunigung in Richtung des Pfeils in Fig. 17 auf den Trägheitskörper 2 wirkt und diesen auf der Oberfläche des Magneten 3 in Richtung des Außenrandes bewegt. Der Trägheitskörper 2 wird zuverlässig am Rand des Magneten 3 gehalten.

Die schräge Oberfläche 5b′ kann dieselbe Funktion haben wie die schräge Oberfläche 5c in Fig. 3. Das Rücksetzen des Beschleuni­ gungssensors 1 erfolgt in diesem Fall wiederum durch Hinunter­ drücken des Rücksetzteils 7, wodurch der Trägheitskörper 2 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 zurück in die Ausgangsstellung bewegt wird.

Im folgenden wird eine siebte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf Fig. 18.

Der Aufbau des Beschleunigungssensors 1 gemäß der siebten Ausführungsform entspricht im wesentlichen dem der sechsten Ausführungsform. Die untere Oberfläche des Schalter­ betätigungsteils 5 ist ähnlich derjenigen in der ersten Ausführungsform geformt. Im Unterschied zur sechsten Ausführungsform befindet sich in der Mitte der Oberfläche 3b des Magneten 3 eine konkave Vertiefung 3d zur Aufnahme des Trägheitskörpers 2. Anordnung und Aufbau der anderen Elemente und Teile stimmen im wesentlichen mit denjenigen der sechsten Ausführungsform überein (Fig. 16).

Gemäß der siebten Ausführungsform wird der Trägheitskörper 2 durch eine kleine von der konkaven Vertiefung 3d bewirkten Haltekraft gehalten. Daher ist ähnlich der sechsten Ausführungs­ form der Grenzwert der feststellbaren Beschleunigung klein wählbar.

Im folgenden wird eine achte Ausführungsform der Erfindung beschrieben mit Bezug auf Fig. 19.

Beim Beschleunigungssensor 1 gemäß der achten Ausführungsform ist ein nichtmagnetisches Teil 9, mit der Form einer Scheibe auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 angeordnet. Wahlweise kann die Oberfläche 3b des Magneten 3 mit einer nichtmagnetischen Schicht überzogen sein. Fig. 19 zeigt ein Beispiel einer nicht­ magnetischen Scheibe 9, die in einem Beschleunigungssensor 1 vorgesehen ist, der denselben Aufbau hat wie die in Fig. 2 gezeigte erste Ausführungsform. Die Verwendung des nichtmag­ netischen Teils 9 ist nicht auf die acht Ausführungsform be­ schränkt, sondern kann bei allen erfindungsgemäßen Beschleuni­ gungssensoren angewendet werden.

Die Verwendung des nichtmagnetischen Teils 9 auf der Oberfläche 3b des Magneten 3 verhindert, daß sich der Magnet 3 und der Trägheitskörper 2 direkt berühren. Dadurch wird der Reibungs­ widerstand verringert und die Beschädigung der Oberfläche 3b des Magneten 3 vermieden.

Claims (20)

1. Beschleunigungssensor gekennzeichnet durch:
einen insbesondere kugelförmigen Trägheitskörper (2) aus Magnetwerkstoff;
einen Magneten (3) mit einem Halteteil (3a), das den Träg­ heitskörper (2) hält, mit einer ersten Oberfläche (3b), die der Trägheitskörper (2) berührt, wenn er sich von dem Halteteil (3a) wegbewegt, und mit einer der ersten Ober­ fläche (3b) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (3c);
einen Schalter (4);
ein Schalterbetätigungsteil (5), das von dem Trägheitskör­ per (2) betätigt wird und das die Stellung des Schalters (4) ändert, wenn sich der Trägheitskörper (2) von dem Halteteil (3a) weg auf die erste Oberfläche (3b) des Mag­ neten (3) bewegt, infolge einer auf den Trägheitskörper (2) einwirkenden Beschleunigung, wenn diese einen Grenzwert überschreitet;
ein mit der zweiten Oberfläche (3c) des Magneten (3) ver­ bundenes Magnetteil (6), dessen eine Seite sich im Halte­ teil (3a) befindet und eine andere Seite des Magnetteils (6) so geformt ist, daß sie einander gegenüberliegende Seiten des Magneten (3) überdeckt, derart, daß die magne­ tischen Feldlinien um das Halteteil (3a) und an den einan­ der gegenüberliegenden Seiten des Magneten (3) zusammen­ gedrängt werden.

2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Magnet (3) ringförmig ist mit einer inneren Umfangsoberfläche, die eine Halteöffnung als Halteteil (3a) bildet und mit einer äußeren Umfangsoberfläche, daß das Magnetteil (6) ringförmig ist und im gesamten Bereich mit der zweiten Oberfläche (3c) des Magneten (3) verbunden ist, der Innenrand des Magnetteils (6) ist gebogen und überdeckt die innere Umfangsoberfläche des Magneten (3), der Außen­ rand des Magnetteils (6) ist gebogen und überdeckt die äußere Umfangsoberfläche des Magneten (3).

3. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterbetätigungsteil (5) verschiebbar ist.

4. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterbetätigungsteil (5) eine Berühroberfläche (5b) hat, die den Trägheitskörper (2) berührt.

5. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Rücksetzteil (7) auf­ weist, das auf dem Schalterbetätigungsteil (5) vorgesehen ist, um das Schalterbetätigungsteil (5) gegen den Träg­ heitskörper (2) zu drücken, eine Berühroberfläche (5b) des Schalterbetätigungsteils (5) hat eine schräge Oberflä­ che (5c), um den Trägheitkörper (2) zum Halteteil (3a) zurückzubewegen, wenn das Rücksetzteil (7) hinuntergedrückt wird und dadurch das Schalterbetätigungsteil (5) gegen den Trägheitskörper (2) drückt, während sich der Trägheits­ körper (2) auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) befindet.

6. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Rücksetzteil (7) auf­ weist, das an einer Seite des Schalterbetätigungsteils (5) angeordnet ist mit Abstand vom Trägheitskörper (2) und das beweglich ist relativ zum Schalterbetätigungsteil (5), eine Feder (10) befindet sich zwischen dem Rücksetz­ teil (7) und dem Schalterbetätigungsteil (5) und bewirkt, daß das Schalterbetätigungsteil (5) den Trägheitskörper (2) berührt, das Rücksetzteil (7) hat eine geneigte Ober­ fläche gegenüber dem Trägheitskörper (2), um diesen zum Halteteil (3a) zurückzubewegen, wenn das Rücksetzteil (7) hinuntergedrückt wird, während sich der Trägheitskörper (2) auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) befin­ det.

7. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-4, da­ durch gekennzeichnet, daß er ein Rücksetzteil (7) aufweist, das verschiebbar im Schalterbetätigungsteil (5) angeordnet ist, an dessen dem Trägheitskörper (2) abgewandten Seite, eine Feder (10) befindet sich zwischen dem Rücksetzteil (7) und dem Schalterbetätigungsteil (5), die bewirkt, daß das Schalterbetätigungsteil (5) den Trägheitskörper (2) berührt, das Schalterbetätigungsteil (5) enthält eine Vielzahl Durchbrüche (5d), das Rücksetzteil (7) hat eine Vielzahl Füße (7a), die verschiebbar sind in den entspre­ chenden Durchbrüchen (5d) und die aus den Durchbrüchen (5d) hervorstehen und auf den Trägheitskörper (2) drücken, wenn das Rücksetzteil (7) hinuntergedrückt wird, jeder der Füße (7a) hat eine Berühroberfläche, die zum Berühren des Trägheitskörpers (2) vorgesehen ist, die Berührober­ fläche jedes Fußes (7a) umfaßt eine schräge Oberfläche (7b), um den Trägheitskörper (2) zum Halteteil (3a) zurück­ zubewegen, wenn das Rücksetzteil (7) hinuntergedrückt wird, während sich der Trägheitskörper (2) auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) befindet.

8. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Magnet (3′′) die Form einer länglichen Platte hat, am einen Ende (3′′a) des Magneten (3′′) befindet sich das Halteteil (3a′), das Magnetteil (6′′) hat die Form einer länglichen Platte und ist über den gesamten Bereich mit der zweiten Oberfläche des Magneten (3′′) verbunden, das eine Ende (6′′a) des Magnetteils (6′′) ist gebogen und über­ deckt das eine Ende (3′′a) des Magneten (3′′), das andere Ende (6′′b) des Magnetteils (6′′) ist gebogen und überdeckt das andere Ende (3b′′) des Magneten (3′′).

9. Beschleunigungssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schalterbetätigungsteil (5′) schwenkbar an­ geordnet ist, um die Stellung des Schalters (4) zu ändern, wenn sich der Trägheitskörper (2) aus dem Halteteil (3a′) heraus auf die erste Oberfläche des Magneten (3′′) bewegt.

10. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Trägheitssystem (60) in Gestalt eines Pendels mit einem Stab (51) aufweist, der Trägheitskörper (2) ist an einem Ende des Stabs (51) be­ festigt, und ein Gelenkteil (50) ist am anderen Ende des Stabs (51) befestigt, das Gelenkteil (50) dient als Schal­ terbetätigungsteil, eine Halterung (52) hält das Gelenkteil (50), und ermöglicht Schwenken des Trägheitssystems (60) um das Gelenkteil (50), wenn sich der Trägheitskörper (2) aus dem Halteteil (3a) heraus auf die erste Oberfläche (3b) des Magneten (3) bewegt, wodurch sich das Schalter­ betätigungsteil (50) bewegt und die Stellung des Schalter (4) ändert.

11. Beschleunigungssensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtmagnetische Scheibe (9) bzw. eine nichtmagnetische Schicht auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) angeordnet ist.

12. Beschleunigungssensor gekennzeichnet durch:
einen insbesondere kugelförmigen Trägheitskörper (2) aus Magnetwerkstoff;
ein Halteteil (3a, 5e), das den Trägheitskörper (2) hält;
Haltemittel (70), um den Trägheitskörper (2) mechanisch am Halteteil (3a, 5e) zu halten;
einen Magneten (3), der mit dem Halteteil (3a) zusammen­ wirkt, mit einer ersten Oberfläche (3b), die der Trägheits­ körper (2) berührt, wenn er sich von dem Halteteil (3a) wegbewegt und mit einer der ersten Oberfläche (3b) gegen­ überliegenden zweiten Oberfläche (3c) ;
einen Schalter (4);
ein Schalterbetätigungsteil (5), das durch den Trägheits­ körper (2) betätigt wird und das die Stellung des Schalters (4) ändert, wenn sich der Trägheitskörper (2) vom Halteteil (3a) wegbewegt entlang der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) infolge einer auf den Trägheitskörper (2) einwirkenden Beschleunigung, wenn diese einen Grenzwert überschreitet; und
ein mit der zweiten Oberfläche (3c) des Magneten (3) ver­ bundenes Magnetteil (6), dessen eine Seite so geformt ist, daß sie einander gegenüberliegende Seiten des Magneten (3) überdeckt, derart daß die magnetischen Feldlinien nur auf diesen einander gegenüberliegenden Seiten des Magneten (3) zusammengedrängt werden.

13. Beschleunigungssensor nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Magnet (3) die Form einer ebenen Scheibe hat und das Magnetteil (6) tellerförmig ist.

14. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 12-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel Druckmittel (70) aufweisen, die den Trägheitskörper (2) gegen den Magneten (3) drücken.

15. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterbetätigungsteil (5) eine Oberfläche (5b′) in Richtung des Magneten (3) hat, diese Oberfläche (5b′) weist eine Schräge auf, die von der Mitte zum Rand abfällt, so daß diese Oberfläche (5b′) dort näher am Magneten (3) ist, diese Oberfläche (5b′) ist Teil des Halteteils.

16. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß er eine konkave Vertiefung (3d) in der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) auf­ weist, die konkave Vertiefung (3d) ist Teil des Halteteils.

17. Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtmagnetische Scheibe (9) bzw. eine nichtmagnetische Schicht auf der ersten Oberfläche (3b) des Magneten (3) angeordnet ist.

18. Beschleunigungssensor gekennzeichnet durch:
einen Trägheitskörper (2) aus Magnetwerkstoff;
einen Magneten (3) mit einer ersten Oberfläche (3b), die der Trägheitskörper (2) zumindest in ausgelenkter Stellung berührt und mit einer der ersten Oberfläche (3b) gegenüber­ liegenden zweiten Oberfläche (3c);
einen Schalter (4);
ein Schalterbetätigungsteil (5), das von dem Trägheits­ körper (2) betätigt wird und das die Stellung des Schal­ ters (4) ändert, wenn der Trägheitskörper (2) infolge einer auf ihn einwirkenden, einen Grenzwert überschreitenden Beschleunigung aus einer Ausgangsstellung ausgelenkt wird;
ein mit der zweiten Oberfläche (3c) des Magneten (3) ver­ bundenes Magnetteil (6), das die magnetischen Feldlinien so formt, daß sie zumindest an der von der Ausgangsstellung des Trägheitskörpers (2) abgewandten Seite des Magneten (3) und gegebenenfalls bei der Ausgangsstellung des Träg­ heitskörpers (2) zusammengedrängt werden.

19. Beschleunigungssensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (3) und das Schalterbetätigungsteil (5) ein Halteteil (3a, 5e) bilden, das den Trägheitskörper (2) in seiner Ausgangs­ stellung hält.

20. Beschleunigungssensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetteil (6) ein Joch ist.