DE8401991U1 - Acceleration limit switch - Google Patents
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungsgrenzwertschalter der im Gattungsbegriff genannten Art.The invention relates to an acceleration limit switch of the type mentioned in the generic term.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 83 10 623.5 ist ein Be** schleunigungsgrenzwertschalter bekannt geworden, der eine magnetisch gehaltene Kugel in einem trichterförmigen Hohlraum und einen den Hohlraum abschließenden Deckel aufweist* auf dem die Kontaktierung über mindestens eine leitfähige, mit Kontakt' mater versehene Membran erfolgt. Dieser Schalter kann bei Verwendung eines Dauermagneten nur einen einzigen, ursprünglich eingestellten Grenzwert der Beschleunigung erfassen. Der Grenzwert ist so hoch gewählt, daß der Schalter nur bei echten Unfällen/ nicht aber beim Oberfahren harter Schlaglöcher oder bei Volibremsungen anspricht. Für eine Unfallanalyse ist jedoch nicht nur der Primärstoß wichtig, sondern auch die nachfolgenden Sekundär- oder Tertiärstöße, die durch Oberschläge oder Berührung mit Leitplanken oder dergl. ausgelöst sein können. Bei einer Variante des bekannten Schalters ist der Ansprechweit durch Verwendung eines Elektromagneten steuerbar.From the German utility model G 83 10 623.5 is a Be ** Acceleration limit switch has become known, the one magnetic held ball in a funnel-shaped cavity and a lid closing the cavity * on which the Contacting via at least one conductive 'with contact' mater provided membrane takes place. When using a permanent magnet, this switch can only have one, originally Record the set acceleration limit value. The limit value has been selected so high that the switch is only activated in the event of real accidents / but not when driving over hard potholes or when Full braking responds. However, for an accident analysis not only the primary impact is important, but also the subsequent secondary or tertiary impacts caused by overturns or contact Can be triggered with guard rails or the like. In a variant of the known switch, the response range is through use controllable by an electromagnet.
In der genannten Gebrauchsmusterschrift sind die unterschied" liehen Anforderungen an einen Beschleunigungsgrenzwertschalter ausführlich dargestellt. Es hat sich aber gezeigt, daß die Steuerbarkeit des Grenzwertes allein noch nicht befriedigt, wenn die aufeinanderfolgenden Kontaktschließungen zur Steuerung von Rückhalte- und Warnsystemen oder zur Unfallanalyse elektronisch ausgewertet werden sollen.In the mentioned utility model the different " lent requirements for an acceleration limit switch are presented in detail. But it has been shown that the Controllability of the limit value alone is not yet satisfied when the successive contact closings for control should be evaluated electronically by restraint and warning systems or for accident analysis.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Beschleu» nigungsgrenzwertschalter vom Ja/Nein-Sensor zur einem vielseitig messenden Sensor auszubauen.The invention is therefore based on the object of providing an accelerator Increase the limit switch from a yes / no sensor to a versatile measuring sensor.
Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß der den Trägheitskörper aufnehmende Hohlraum quer zur Symmetrieachse im Bereich der Trägheitskörperruhelage von einer aus Sender und Empfänger bestehenden Lichtschranke überwacht ist.This is achieved according to the invention in that the cavity receiving the inertial body is transverse to the axis of symmetry in the area the resting position of the inertial body is monitored by a light barrier consisting of a transmitter and receiver.
Die zweifache Kontaktgabe mit unterschiedlichen Systemen bietet dem Anwender eine ganse Reihe von Vorteilen:The double contact with different systems offers the user a whole range of advantages:
»-™—rann«»- ™ —rann«
1. wird die Ansprechsicherheit durch Redundanz erhöht,1. the reliability of the response is increased by redundancy,
2. kann der Abreißzeitpunkt unabhängig vom Aufschlagzeitpunkt gemessen werden,2. the tear-off time can be measured independently of the impact time,
'4. kann man die Plugzeit dee Trägheitskörpers und damit den genauen BeschleurJ.gungswert bestimmen, '4. one can determine the plug time of the inertial body and thus the exact acceleration value,
4 * wird die Rückkehr des Trägheitskörpers in die Ruhelage erfaßt und seine erneute Ansprechbereitschaft angezeigt.4 * the return of the inertial body to the rest position is detected and that he is ready to respond again.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is illustrated using FIG. 1 and 2 of the drawing.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den neuartigen Beschleunigungsgrenzwertschalter, Fig. 1 shows a longitudinal section through the novel acceleration limit switch,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie AB in Fig. 1.FIG. 2 shows a cross section along the line AB in FIG. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 ein vorzugsweise zylindrisches Kunststoffgehäuse bezeichnet/ das einen zur Achse CD symmetrischen und trichter- oder kegelstumpfartigen Hohlraum 1a umschließt. In diesem Hohlraum ist ein ferromagnetischer, kugelförmiger Trägheitskörper 2 gelagert. Unter dem Trägheitskörper 2 ist ein zylindrischer ferromagnetischer Kern 3 angeordnet, der von einer Magnetspule 4 umgeben ist. Ober die Spule 4 ist ein topfartiger ferromagnetischer Rückschluß 5 geschoben, der zur Einstellung des Beschleunigungsgrenzwertes bei bestimmtem Magnetisierungsstrom variierbar sein kann. Kern 3 und Rückschluß 5 sind durch einen aus dem Kernmaterial gebildeten angeformten Niet 3a dauerhaft verbunden. Der Rückschlußtopf 5 stellt zugleich einen mechanischen Schutz für die Spule 4 dar. Der Hohlraum 1a wird nach oben hin durch eine gummielastische Membran 6 mit leitfähiger Mittelzone 6a und eine Leiterplatte 7 abgeschlossen. Die Leiterplatte 7 weist zwei Anschiuistifte 7a und 7b auf, die mit kammarcig ineinandergreifenden Leiterstrukturen verbunden sind. Die Membran 6 ist in der Randzone 6b verstärkt, so daß die leitfähige Mittelzone die Leiterplatte im Ruhezustand nicht berührt. Membran 6 und Leiterplatte 7 sind durch den "umgebördelten" Kragen 1h unverlierbar und abdichtend mit dem Gehäuse 1 verbunden. Bei verwendung eines thermoplastischen Gehäusewerkstoffes kann die Verformung der Randzone 1b mittels Ultraschall erfolgen.In Fig. 1, 1 is a preferably cylindrical plastic housing denotes / which encloses a funnel-shaped or truncated cone-shaped cavity 1a which is symmetrical to the axis CD. In This cavity is a ferromagnetic, spherical body of inertia 2 stored. A cylindrical ferromagnetic core 3 is arranged under the inertial body 2, which is of a solenoid 4 is surrounded. A cup-like ferromagnetic yoke 5 is pushed over the coil 4, which is used for adjustment the acceleration limit value can be varied at a certain magnetizing current. Core 3 and Inference 5 are permanently connected by a molded rivet 3a formed from the core material. The return pot 5 is also a mechanical protection for the coil 4. The cavity 1a is more conductive towards the top through a rubber-elastic membrane 6 Central zone 6a and a circuit board 7 completed. The circuit board 7 has two Anschiuistifte 7a and 7b, which with intermeshing conductor structures are connected. The membrane 6 is reinforced in the edge zone 6b, so that the conductive central zone does not touch the circuit board in the idle state. The membrane 6 and the printed circuit board 7 are captively and sealingly connected to the housing 1 by the "flanged" collar 1h. If a thermoplastic housing material is used, the edge zone 1b can be deformed by means of ultrasound.
Die Membran 6 ist in ihrer Federkennlinie vorzugsweise so steif ausgebildet, daß allein vom Gewicht des Trägheitskörpers 2 noch keine Xontaktgabe ausgelöst wird. Wenn nun das Fahrzeug nach einem1 Primärstoß auf der Seite oder dem Dach über die Fahrbahn rutscht, erhält man eine Serie von auswertbaren Sekundärimpulsen, nicht jedoch in der Ruhelage einen Dauerkontakt.The membrane 6 is preferably so rigid in its spring characteristic that the weight of the inertial body 2 alone does not trigger any contact. Now, if the vehicle of any one primary shock slips on the side or roof over the road, it does not receive a series of secondary evaluable pulses in the rest position a permanent contact.
Im Bereich der Schnittebene AB weist das Gehäuse 1 zwei auf einer optischen Achse liegende Bohrungen Ic, 1d auf. In diese Bohrungen sind Sender 8 und Empfänger 9 einer Lichtschranke eingesetzt, deren optische Achse den kugelförmigen Trägheitskörper 2 in seiner Ruhelage schneidet. Vorzugsweise geht der kegelstumpfartige Hohlraum 1a in eine Kugelkalotte 1b über. Die Bohrungen 1c, 1d können den Bereich der Kugelkalotte 1b durchbrechen, um bei dem benutzten sichtbaren oder infraroten Licht ReflexionsVerluste zu vermeiden.In the area of the cutting plane AB, the housing 1 has two an optical axis lying holes Ic, 1d. Transmitter 8 and receiver 9 of a light barrier are in these holes used, the optical axis of which intersects the spherical inertia body 2 in its rest position. Preferably that goes Truncated cone-like cavity 1a into a spherical cap 1b. the Bores 1c, 1d can break through the area of the spherical cap 1b, in order to avoid reflection losses in the visible or infrared light used.
Wenn man als Gehäusewerkstoff einen glasklaren Thermoplast verwendet, können die Bohrungen 1c, Id am Obergang zur Kalotte 1b mit eingeformten optischen Fenstern abgeschlossen sein. Die in sehr kleinen Abmessungen lieferbaren zylindrischen Leucht- und Empfängerdioden werden in den Bohrungen durch Gießharztropfen oder dauerplastische Kittmasse abdichtend befestigt. Die herausgeführten Anschlußdrähte sind mit 8a, 9a bezeichnet.If a crystal-clear thermoplastic is used as the housing material, the holes 1c, Id at the transition to the dome 1b be completed with molded optical windows. The cylindrical luminous and Receiver diodes are in the holes by casting resin drops or permanently plastic putty attached to form a seal. The lead-out connecting wires are denoted by 8a, 9a.
Um zu vermeiden, daß der kugelförmige Trägheitskörper 2 bei tangentialen Stößen in dem Hohlraum 1a auf einer kegelmantelförmigen Spirale umläuft, sind in den Kegelmantel prismenartige Rippen 1e, 1f, 1g eingearbeitet, die ein Trudeln des Trägheitskörpers 2 verhindern oder zumindest stark abbremsen. Eine ähnliche Wirkung wäre durch entsprechende Vertiefungen erzielbar.In order to avoid that the spherical inertia body 2 revolves around a conical shell-shaped spiral in the event of tangential impacts in the cavity 1a, prism-like ribs 1e, 1f, 1g are incorporated into the conical shell , which prevent the inertia body 2 from spinning or at least slow it down strongly. A similar effect could be achieved by corresponding indentations.
Der gesamte Beschleunigungsgrenzwertschalter kann mittels der Anschlußstifte 7a, 7b hängend auf einer größeren Leiterplatte befestigt werden. Mit dieser Leiterplatte sind dann auch die Anschlußdrähte 8af 9a zu verlöten.The entire acceleration limit switch can be attached to a larger printed circuit board by means of the connecting pins 7a, 7b. The connecting wires 8a f 9a are then also to be soldered to this circuit board.
Fig. 2 zeigt den Querschnitt des Gehäuses 1 und des Trägheitskörpers 2 sowie die Draufsicht auf den Rückschluß 5. In die Bohrungen 1c, 1d sind Sender 8 und Empfänger 9 eingesetzt. DieFig. 2 shows the cross section of the housing 1 and the inertial body 2 and the plan view of the yoke 5. In the Bores 1c, 1d transmitter 8 and receiver 9 are used. the
' optische Achse ist mit der Linie EF angedeutet.The optical axis is indicated by the line EF.
Die Gebrauchslage des Schalters entspricht der Darstellung,in der die Symmetrieachse CD mit der Vertikalen, also der Schw&rkraftrichtung zusammenfällt. Infolge der rotationssymmetrischert Gestaltung des Hohlraumes 1a und des Haltemagneten 3, 4, 5 ist der Ansprechwert für alle auf der Achse CD senkrecht stehenden Beschleunigungsrichtungen gleich. Es hat also - mit anderen Wor-& ten - auf den Ansprechwert keinen Einfluß, ob das mit dem Schalter ausgerüstete Fahrzeug von vorn, von hinten oder von der Seite angestoßen wird. Bei Stößen in Richtung der Achse CD ist die Empfindlichkeit allerdings wesentlich größer*The position of use of the switch corresponds to the illustration in the axis of symmetry CD with the vertical, i.e. the direction of gravity coincides. As a result of the rotationally symmetrical design of the cavity 1a and the holding magnet 3, 4, 5 the response value is the same for all directions of acceleration perpendicular to the CD axis. So it has - with other words & ten - has no influence on the response value, whether the vehicle equipped with the switch is from the front, from the rear or from the Page is triggered. In the event of impacts in the direction of the CD axis the sensitivity, however, is much greater *
Der beschriebene Schalter weist zwei voneinander unabhängige Kontaktsysteme auf. Bei Überschreitung der über die Spule 4 einstellbaren nagnetischen Haltekraft reißt der Körper 2 ab, so daß nach sehr kurzem Laufweg die Schranke 8, 9 anspricht. Am Ende des Roll- oder Flugweges wird der Kontakt zwischen den , Stiften 7a, 7b geschlossen. Der zeitliche Abstand zwischen den ■<■■ Signalen ist beschleunigungsabhängig und liegt in der Größenord- !.' nung von Millisekunden.The switch described has two independent contact systems. If the over the coil 4 adjustable magnetic holding force tears off the body 2 so that the barrier 8, 9 responds after a very short distance. At the At the end of the taxiway or flight path, the contact between the pins 7a, 7b is closed. The time interval between the ■ <■■ signals is acceleration dependent and is of the order of magnitude !. ' tion of milliseconds.
)> In einer besonders preiswerten Version kann der Elektromagnet ; 3, 4„ 5 durch einen Dauermagneten ersetzt werden. In diesem Falle ist dann die kritische Abreißkraft des Trägheitskörpers für Primär- und Sekundärstöße gleich groß. )> In a particularly inexpensive version, the electromagnet; 3, 4, 5 can be replaced by a permanent magnet. In this case, the critical pull-off force of the inertial body for primary and secondary impacts is the same.
! Mit einer der Aufgabe angepaßten Auswerteeinrichtung sind fol- ; gende Messungen durchführbar:! With an evaluation device adapted to the task, the following ; The following measurements can be carried out:
a) die absolute mittlere Beschleunigung während der Zeit zwi- % sehen dem Lichtschranken- und dem Leiterplattenkontakt,a) the absolute average acceleration during the time be-% see the light barrier and the printed circuit board contact,
b) die Verweildauer des Körpers 2 an der Membran 6, die Aufschlußb) the residence time of the body 2 on the membrane 6, the digestion
über das Bestehen und die Dauer einer gewissen Mindestbei
|: schleunigung gibt,on the existence and duration of a certain minimum
|: gives acceleration,
c) die Zahl der Beschleunigungsstöße vom Primärstoß über Sekun-c) the number of acceleration shocks from the primary shock over seconds
\ dar- und Tertiärstöße bis zum völligen Stillstand des Fahrzeuges, wobei die erste oder zweite Kontaktstrecke zur einmaligen oder mehrfachen Reduzierung des Spulenstromes und damit des Grenzwertes benutzt werden kann. \ Dar- and tertiary impacts up to the complete standstill of the vehicle, whereby the first or second contact section can be used for a single or multiple reduction of the coil current and thus the limit value.
Nicht zu unterschätzen ist der Vorteil, daß selbst bei Versagen eines der beiden Kontaktsysteme noch alle Notmaßnahmen einleitbar sind. Das System ist also zweifach redundant.The advantage not to be underestimated is that even if one of the two contact systems fails, all emergency measures can still be initiated are. The system is therefore doubly redundant.
Im übrigen kann der Grenzwertschalter infolge seiner elektromagnetisch geregelten Haltekraft leicht auf die Funktion aller Komponenten geprüft werden. Dazu wird im Rahmen eines Testprogrammes der Haltestrom unterbrochen und der Schalter leicht angestoßen. Damit ist feststellbar, ob beide Kontaktsysterne ansprechen. Zugleich wird hierdurch die Beweglichkeit des Trägheitskörpers und die Funktion des Elektromagneten geprüft.In addition, the limit switch can be electromagnetic as a result of its controlled holding force can easily be checked for the function of all components. This is done as part of a test program the holding current is interrupted and the switch is slightly pushed. This makes it possible to determine whether both contact systems respond. At the same time, this checks the mobility of the inertial body and the function of the electromagnet.
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Also Published As
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