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Dokumentenidentifikation DE4401714A1 18.08.1994
Titel Mechanischer Beschleunigungssensor
Anmelder Takata Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nishizawa, Muneo, Shiga, JP
Vertreter Frhr. von Pechmann, E., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Behrens, D., Dr.-Ing.; Brandes, J., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Goetz, R., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; von Hellfeld, A., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte; Würtenberger, G., Rechtsanw., 81541 München
DE-Anmeldedatum 21.01.1994
DE-Aktenzeichen 4401714
Offenlegungstag 18.08.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.1994
IPC-Hauptklasse B60R 22/40
IPC additional class // B60R 21/26,21/16,21/32,22/46  
Zusammenfassung Bei einem mechanischen Beschleunigungssensor mit einem Gewicht (2), das bewegbar in einem Gehäuse (1) aufgenommen ist, einem Verriegelungshebel (3), der bewegbar in dem Gehäuse (1) aufgenommen ist, um dem Gewicht (1) zugewandt zu sein und um mit einer Einstell-Last belastet zu sein, und einem Auslösestift (4), der beweglich in dem Gehäuse (1) aufgenommen ist und federbelastet ist, um mit dem Verriegelungshebel (3) im Eingriff zu stehen, so daß der Verriegelungshebel (3) von dem Auslösestift (4) gegen die Einstell-Last durch Trägheitsbewegung des Gewichtes (2) relativ zu dem Gehäuse (1) freikommt, wodurch der Auslösestift (4) in die Lage versetzt wird, eine schlagartige Auslösewirkung auszuführen,
ist ein Paar erster und zweiter Führungseinrichtungen (6a, 6b) zur Lagerung des Gewichtes (2) in dem Gehäuse (1) und zum Führen der Trägheitsbewegung des Gewichtes (2) vorgesehen, wobei die erste Führungseinrichtung (6a) eng in dem Gewicht (2) geführt ist, um eine Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes (2) festzulegen und die zweite Führungseinrichtung (6b) lose in dem Gewicht (2) eingepaßt ist, um mit der ersten Führungseinrichtung (6a) die Drehung des Gewichtes (2) um eine Achse der Trägheitsbewegung zu begrenzen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mechanischen Beschleunigungssensor zur Betätigung eines Gasgenerators eines Inflators in einem Airbag-Systems oder eines Vorspanners in einem Sicherheitsgurt-System.

Fahrzeuge, z. B. Kraftfahrzeuge, sind mit einem Airbag-System oder einem Sicherheitsgurt-System ausgestattet. Für einen Inflator in dem Airbag-System oder einen Vorspanner in dem Sicherheitsgurt-System wird ein Gasgenerator als Vorrichtung zum Erzeugen eines Antriebsmediums für den Inflator oder den Vorspanner verwendet. Ein derartiger Gasgenerator wird durch einen Beschleunigungssensor aktiviert. Beschleunigungssensoren, die für diesen Zweck verwendet werden, umfassen zwei Typen, d. h. einen Sensor, der ein elektrisches Signal abgibt und einen mechanischen Sensor, der eine mechanische Verschiebung eines Teiles bewirkt. Letzterer ist hinsichtlich der Beschleunigungsimpuls-Unterscheidungsleistung besser und daher insofern vorteilhaft, als eine fehlerhafte Betätigung unwahrscheinlicher auftritt. Andererseits erfordert er eine Stromversorgung und elektrische Verbindungen. Daher ist die Einbaustellung begrenzt. Im Gegensatz dazu kann der letztere Beschleunigungssensor dem ersteren hinsichtlich der Beschleunigungsimpuls-Unterscheidungsleistung unterlegen sein, aber er ist billiger und erfordert keine elektrische Versorgung oder elektrische Verbindung. Daher ist der letztere Typ eines Beschleunigungssensors insofern vorteilhaft, als er ohne Beschränkung der Montagestellung verwendbar ist. Unter diesen Umständen wurden bisher unterschiedliche Vorschläge bezüglich des mechanischen Sensors gemacht.

Es gibt eine Form eines derartigen mechanischen Sensors, bei der, wenn ein vorbestimmter Beschleunigungspegel auf das Fahrzeug wirkt, ein Auslösestift des Sensors schlagartig betätigt wird, um den Inflator des Airbag-Systems zu aktivieren. Dieser Typ eines mechanischen Sensors hat ein Gewicht, einen Verriegelungshebel und einen Auslösestift, die in einem Sensorgehäuse beweglich gelagert sind. Der Auslösestift, der federbelastet ist, wird von der Rückhaltung durch den Verriegelungshebel durch die Trägheitsbewegung des Gewichtes relativ zu dem Gehäuse freigegeben, wodurch der Auslösestift in die Lage versetzt wird, eine schlagartige Auslösewirkung auszuführen (s. z. B. die japanische Gebrauchsmusteranmeldungs-Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 2-32464 (1990), in der beschrieben ist, wie die Stellung des Gewichtes relativ zu dem Verriegelungshebel in der vorstehend beschriebenen Anordnung einstellbar gestaltet werden kann).

Allerdings ist in dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen mechanischen Sensor das Gewicht in dem Gehäuse relativ frei gelagert, und daher ist es sehr wahrscheinlich, daß sich das Verhalten des Gewichtes entsprechend der Stellung, in der der Sensor eingebaut ist, verändert. Dementsprechend ist es schwierig, einen genauen Betrieb zu erwarten, und der Betrieb wird bereits durch die Einbaustellung des Sensors beeinflußt. Da der Raum für den Betrieb des Verriegelungshebels und der Raum für die Bewegung des Gewichtes getrennt voneinander bereitgestellt werden müssen, um gegenseitige Störungen dieser beiden Teile zu vermeiden, ist zusätzlich die Gesamtgröße und das Gesamtgewicht des Sensors relativ groß im Vergleich zur Masse des Gewichtsteiles.

Ein derartiges Problem wird als lösbar angesehen, indem das Gewicht eng in dem Gehäuse gelagert wird und ein Drehen oder Rollen des Gewichtes außer dessen Bewegung in der Trägheitsrichtung verhindert wird, wodurch Störungen zwischen der Bewegung des Verriegelungshebels und der Trägheitsbewegung des Gewichtes verhindert werden, und so werden diese beiden Teile in die Lage versetzt, den gleichen Raum für ihren jeweiligen Betrieb zu teilen. Allerdings muß das für das Gewicht verwendete Führungsteil mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, um das vorstehend beschriebene Konzept zu realisieren, wenn gleichzeitig die für den Betrieb des Gewichtes erforderte hohe Zuverlässigkeit aufrechterhalten werden soll. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird nicht nur eine Erhöhung der Fertigungsgenauigkeit für jedes einzelne Bauelement des Sensors inklusive des Gehäuses, des Gewichtes etc. gefordert, sondern auch eine hohe Montagegenauigkeit.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen mechanischen Beschleunigungssensor bereitzustellen, der so gestaltet ist, daß die Trägheitsbewegung des Gewichtes noch zuverlässiger gemacht ist durch Verwendung einer Führungseinrichtung, die in der Lage ist, unerwünschtes Drehen oder Rollen des Gewichtes ohne die Notwendigkeit einer besonders hohen Genauigkeit bei der maschinellen Bearbeitung und Montage der Bauteile des Sensors zu erfordern, wodurch die Begrenzungen hinsichtlich der Einbaustellung und der Einbaugestalt des Sensors soweit wie möglich entfallen, und daß die Gesamtgröße und das Gesamtgewicht des Sensors im Vergleich zur Größe und Masse des Gewichtes verringert sind.

Um das vorstehend beschriebene Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen mechanischen Beschleunigungssensor mit einem beweglich in einem Gehäuse aufgenommenen Gewicht, einem beweglich in dem Gehäuse aufgenommenen Verriegelungshebel, der dem Gewicht gegenübersteht und mit einer Einstell- Last beladen ist, sowie mit einem Auslösestift, der beweglich in dem Gehäuse aufgenommen ist und mit einer Feder belastet ist, um mit dem Verriegelungshebel in Eingriff zu stehen, so daß der Verriegelungshebel von dem Auslösestift gegen die Einstell-Last durch eine Trägheitsbewegung des Gewichtes relativ zu dem Gehäuse freigestellt ist, wodurch der Auslösestift in der Lage ist, eine schlagartige Auslösewirkung auszuführen. Das Gewicht ist in dem Gehäuse durch ein Paar erster und zweiter Führungsteile zur Führung der Trägheitsbewegung des Gewichtes versehen. Das erste Führungsteil ist eng in dem Gewicht eingepaßt, um eine Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichts festzulegen. Das zweite Führungsglied ist lose in das Gewicht eingepaßt, um mit dem ersten Führungsteil zusammenzuwirken, um ein Drehen des Gewichtes um die Achse dessen Trägheitsbewegung zu begrenzen.

In einer speziellen Ausführungsform ist das zweite Führungsglied ein Stab, der in einer Nut aufgenommen ist, die in dem Gewicht ausgebildet ist, um sich in der Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes so zu erstrecken, daß der Paßabstand zwischen der Nut und dem Stab sich allmählich entlang der Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes vergrößert.

In dem mechanischen Sensor der vorliegenden Erfindung, bewegt sich das Gewicht beim Erfassen einer erheblichen Beschleunigung durch die Trägheit in einer durch das erste Führungsteil festgelegten Richtung, um den Auslösestift von der Rückhaltung durch das Verriegelungsglied freizugeben, wodurch der Auslösestift in der Lage ist, eine schlagartige Auslösewirkung herbeizuführen. Ein Parallelitätsfehler zwischen dem ersten Führungsteil und dem zweiten Führungsteil, der ein Faktor beim Abhalten des Gewichtes von einer glatten Bewegung in der durch das erste Führungsteil festgelegten Richtung ist, wird durch die lose Passung des zweiten Führungsteiles absorbiert. Dementsprechend bewegt sich das Gewicht geschmeidig ohne Störung durch andere Teile, während nur geringfügige Drehungen um die Achse des ersten Führungsteils den Parallelitätsfehler ausgleichen.

Somit wird bei dem mechanischen Beschleunigungssensor der vorliegenden Erfindung eine glatte Trägheitsbewegung des Gewichtes sichergestellt und es ist möglich, die Drehung des Gewichtes während der Trägheitsbewegung zu begrenzen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, das Maß an Parallelität zwischen den beiden Führungsteilen besonders zu erhöhen. Dementsprechend ist es möglich, eine Anordnung zu realisieren, bei der das Gewicht in dichter Nähe oder in komplizierter Beziehung zu anderen Bauteilen steht, und es ist möglich, die Gesamtgröße und das Gesamtgewicht des Sensors zu verringern, indem die Bauteile sinnvoll angeordnet sind. Da es möglich ist, Störungen zwischen dem Gewicht und anderen Bauteilen während der Bewegung des Gewichtes zu verhindern, ist es zusätzlich möglich, eine Montagestellung des Systems inklusive einer Vorrichtung, an der der Sensor angebracht ist, entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall auszuwählen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform des mechanischen Beschleunigungssensors gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer Gewichts-Führungsstruktur in dem Sensor der Ausführungsform.

Fig. 3 ist eine seitliche Schnittdarstellung, die den Zusammenbau und die Einstellvorgänge für den mechanischen Beschleunigungssensor der Ausführungsform schematisch zeigt.

Fig. 4 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Betrieb des Sensors der Ausführungsform schematisch zeigt.

Fig. 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die die Weise zeigt, in der der Sensor der Ausführungsform in einem Vorspanner eingebaut ist.

Fig. 6 ist eine schematische vergrößerte Darstellung einer Gewichts-Führungsstruktur in einer Abwandlung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 ist eine schematische vergrößerte Darstellung einer Gewichts-Führungsstruktur in einer anderen Abwandlung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 ist eine schematische vergrößerte Ansicht einer Gewichts-Führungsstruktur in einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung.

Eine Ausführungsform, in der die vorliegende Erfindung in einer Anordnung verkörpert ist, die geeignet ist, eine Leistungsquelle eines Vorspanners schlagartig zu betätigen, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Wie in der perspektivischen Explosionsdarstellung von Fig. 1 gezeigt, hat der mechanische Beschleunigungssensor (in der weiteren Beschreibung der Ausführungsform einfach als "Sensor" bezeichnet) ein Gewicht 2, das beweglich in einem Gehäuse 1 aufgenommen ist, einen Verriegelungshebel 3, der mit einer Einstell-Last belastet ist und so angeordnet ist, daß er dem Gewicht 2 gegenübersteht, sowie einen Auslösestift 4, der federbelastet ist, um mit dem Verriegelungshebel 3 durch eine Rolle 35 in Eingriff zu kommen. In dieser Ausführungsform ist ein Unterhebel 5 in Verbindung mit dem Verriegelungshebel 3 vorgesehen. Der Unterhebel 5 ist so angeordnet, daß er einer Seite des Gewichtes gegenübersteht, die gegenüber der Seite liegt, die dem Verriegelungshebel 3 zugewandt ist. Dementsprechend wirkt der Unterhebel 5 mit dem Verriegelungshebel 3 zusammen, um das Gewicht 2 von beiden Seiten entlang der Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes 2 einzuklemmen. Das Gewicht 2 ist beweglich in dem Gehäuse 1 durch ein Paar erster und zweiter Führungsteile (ein Paar von Gleitstangen 6a, 6b in dieser Ausführungsform) beweglich gelagert, die eine Drehung des Gewichtes 2 um die Achse dessen Trägheitsbewegung verhindern. Die Gleitstange 6a ist in einem Gleitstangenaufnahmeloch 22, das in dem Gewicht 2 vorgesehen ist, eng eingepaßt, während die Gleitstange 6b lose in einer Gleitstangenaufnahmerille 24 aufgenommen ist, die in dem Gewicht 2 vorgesehen ist. Die Art und Weise, in der die Gleitstange 6b lose in der Gleitstangenaufnahmerille 24 aufgenommen ist, wird später im Detail beschrieben.

Die Details der Anordnung des Sensors werden nachstehend genauer erläutert (obwohl die Positionsbeziehung nachstehend unter der Annahme beschrieben wird, daß die Richtung der schlagartigen Auslösewirkung des Auslösestiftes 4 der Einfachheit halber die Vorwärtsrichtung ist, versteht sich von selbst, daß die Montagestellung des Sensors nicht darauf beschränkt ist). Der Sensor weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Körper und einen Deckel 19 hat. Der Deckel 19 verschließt das vordere offene Ende des Körpers 10 und wirkt auch als ein Halter. Der Sensor weist des weiteren ein Gewicht 2, einen Verriegelungshebel 3, einen Auslösestift 4, einen Unterhebel 5, zwei Gleitstangen 6a und 6b, einen Lagerstift 30, eine Einstellfeder 33, eine Rolle 35, einen Stift 36, eine Auslösefeder 41, und einen Lagerstift 50 auf, die in das Gehäuse 1 eingefügt werden. Es sei bemerkt, daß das Bezugszeichen 72 eine zusätzliche Einstellschraube bezeichnet.

Wie sich unter Bezugnahme auf Fig. 3 in Kombination mit Fig. 1 selbstverständlich ergibt, hat der Körper 10 die Form eines Zylinders, dessen vorderes Ende offen ist, und einen sich nach außen erstreckenden plattenförmigen Flansch 11, der an dem vorderen Ende des Körpers 10 vorgesehen ist, um eine Verbindung zu einem Gehäuse 90 (s. Fig. 5) zu bilden. Der Flansch 11 ist mit drei Schrauben aufnehmenden Löchern versehen, um das Gehäuse 1 an dem Gehäuse 90 zu befestigen. Der Flansch 11 ist des weiteren mit einer Ausnehmung 18 zur passenden Aufnahme eines Deckels versehen, die im wesentlichen komplementär zur äußeren Gestalt des Deckels 19 an einer Stelle ist, die durch die drei Schrauben aufnehmenden Löcher umgeben ist. Zusätzlich ist die Grenze zwischen der Ausnehmung 18 und der Bodenwand des Körpers 10 mit zwei Eingriffslöchern 17 versehen, die mit Eingriffsteilen 195, die an dem Deckel 19 ausgebildet sind, korrespondieren. Die hintere Endwand des Körpers 10 ist mit zwei Traglöchern 16 zum Tragen der jeweiligen hinteren Enden der Gleitstangen 6a und 6b versehen. Die hintere Endwand des Körpers 10 ist des weiteren mit einem sich nach vorne erstreckenden rohrförmigen Flansch 14 versehen, der das hintere Ende des Auslösestiftes 4 an seinem inneren Umfang aufnimmt und der das hintere Ende der Auslösefeder 41 an seinem äußeren Umfang aufnimmt, sowie zwei sich nach vorne erstreckende Trägerblöcke 15, die Tragrillen 150 zur Aufnahme von zwei jeweiligen Enden des Lagerstiftes 15 für den Unterhebel 5 haben. Zwei einander jeweils gegenüberstehende Seitenwände des Körpers 10 sind jeweils mit Lagerrillen (eine davon ist als mit Bezugszeichen 13 versehen gezeigt) versehen, deren vordere Ende offen sind, um zwei Enden des Lagerstiftes 30 für den Verriegelungshebel 3 aufzunehmen. Die Bodenwand des Körpers 10 ist mit zwei in Längsrichtung beabstandeten Einstellschraubenlöchern 101 und 102 versehen.

Der Deckel 19 ist mit einer Stufenbohrung 194 versehen, die sich durch dessen Wand erstreckt, um ein Loch zur Aufnahme des Auslösestiftes 4 zu bilden. Die Stufenbohrung 194 hat einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser an seinem vorderen Ende, der als Abschnitt zur Verbindung mit dem Gehäuse 90 definiert ist. Der Deckel 19 ist des weiteren mit einem Paar linker und rechter Gleitstangentraglöcher 196 versehen, einem Einstellschraubenloch 197, einem Federsitzloch 193, das mit diesem einstückig ist, und ein Paar Schrauben aufnehmender Löcher zur Befestigung des Deckels 19 an dem Körper 10. Zusätzlich ist der Deckel 19 mit einem Paar sich nach hinten erstreckender Rückhaltevorsprünge 191 versehen, die an den Lagerrillen 13 jeweils eingepaßt sind.

Das Gewicht 2 hat eine prismatische Gestalt und ist in seiner Mitte mit einer Rille 21 versehen, die sich von der Vorderseite zu der halben Strecke auf der Rückseite durch die Oberseite erstreckt, um einen Raum zur Aufnahme des Verriegelungshebels 3 und des Unterhebels 5 zu bilden. Es sei bemerkt, daß Ausschnittsabschnitte an den vorderen und hinteren Enden der Oberseite des Gewichtes 2 vorgesehen sind, um gegenseitige Störungen mit den Lagerstiften 30 und 50 für den Verriegelungshebel 3 und den Unterhebel 5 zu vermeiden. Das Gewicht 2 ist mit einer Gleitstangenaufnahmebohrung und einer Gleitstangenlagerrille 24 versehen, die sich in Längsrichtung durch das Gewicht 2 erstrecken. Die untere Seite des Gewichtes 2 ist mit einer Rille 23 von trapezförmigem Querschnitt versehen, die geneigte vordere und hintere Wände aufweist.

In dieser Ausführungsform ist die Gleitstange 6a eine im Querschnitt kreisrunde, zylinderförmige Welle, deren äußerer Durchmesser eine vorbestimmte Paßtoleranz bezüglich der Gleitstangenaufnahmebohrung 22 in dem Gewicht 2 hat, so daß die Gleitstange 6a in der Bohrung 22 eng eingepaßt ist, wobei das Loch 22 einen kreisrunden Querschnitt hat, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die Gleitstange 6b ist ebenfalls eine im Querschnitt kreisrunde, zylinderförmige Welle ähnlich der Gleitstange 6a. Allerdings ist die Gleitstange 6b lose in der Gleitstangenführungsrille 24 im Gewicht 2 aufgenommen. Genauer gesagt ist bei dieser Ausführungsform der Paßabstand zwischen der Gleitstangenführungsrille 24 und der Gleitstange 6b allmählich entlang der Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes 2 vergrößert, indem der Durchmesser der Gleitstangenführungsrille 24 sich wie folgt allmählich vergrößert: Das heißt, die Gleitstangenführungsrille 24, die in einer seitlichen Oberfläche des Gewichtes 2 ausgebildet ist, hat einen halbzylindrischen Boden, dessen Durchmesser D sich so verändert, daß der längsgerichtete Mittelabschnitt der Welle 24 den kleinsten Durchmesser D0 hat und der Durchmesser D in Richtung auf jedes Ende der Rille 24 sich vergrößert (Dn<D0) Der Grund, weshalb die Gleitstangenführungsrille 24 sich in ihrem Durchmesser in Richtung auf die längsgerichteten Enden bei dieser Ausführungsform jeweils vergrößert, besteht darin, die Anordnung übereinstimmend mit der Gestaltung des Sensors zu machen, die es ermöglicht, die Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes 2 sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtungen (S und -S-Richtungen, wie in Fig. 2 gezeigt) einzustellen.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 ist der Verriegelungshebel 3 mit einer L-förmigen Gestalt ausgestattet, die zwei Arme hat, und der abgewinkelte Abschnitt des Verriegelungshebels 3 ist von dem Lagerstift 30 so durchdrungen, daß der Verriegelungshebel 3 um den Stift 30 drehbar ist. Der Abschnitt des einen Armes, der dem Federsitzloch 193 zugewandt ist, ist mit einem Vorsprung 31 versehen, um den armseitigen Endabschnitt einer Einstellfeder 33 zu positionieren. Die Rückseite dieses Abschnittes des Arms ist mit einem Vorsprung 32 versehen, der der Vorderseite des Gewichtes 2 zugewandt ist. Das distale Ende des anderen Armes ist mit einem Evolventenzahn 34 versehen. Eine Rolle 35, die als Lager dient, ist durch einen Stift 36 in einen ausgeschnittenen Abschnitt gelagert, der in der Mitte des oberen Abschnitts des distalen Endes des Armes ausgebildet ist.

Der Unterhebel 5 ist in ähnlicher Weise in einer L-förmigen Gestalt ausgebildet, hat zwei Arme, und der gebogene Abschnitt des Unterhebels 5 ist durch den Lagerstift 50 so durchdrungen, daß der Unterhebel 5 um den Stift 50 drehbar ist. Die Vorderseite eines Armes ist mit einem Vorsprung 51 versehen, der der Hinterseite des Gewichtes 2 zugewandt ist. Das distale Ende des anderen Armes ist mit einem Evolventenzahn 52 versehen, der mit dem Evolventenzahn 34 kämmt, der an dem distalen Ende eines Armes des Verriegelungshebels 3 ausgebildet ist.

Der Auslösestift 4 ist an seinem vorderen Ende angespitzt, um Aufschlagpunkte gegen eine Zündkappe 912 zu bündeln (s. Fig. 5). Die Mitte des Auslösestiftes 4 ist mit einem Kragen 40 versehen, der als Eingriffsabschnitt mit dem Verriegelungshebel 3 dient und auch als Federsitz dient. Die Vorderseite des Kragens 40 ist im Durchmesser verringert, um eine Stufe zu bilden, um so einen Abschnitt zum Eingriff mit der äußeren randseitigen Oberfläche der Rolle 35 zu bilden. Die Rückseite des Kragens 40 ist im Durchmesser verringert, um einen Federsitz für eine Auslösefeder 41 zu bilden.

Wie in Fig. 3(A) gezeigt, sind diese Teile in den Körper 10 z. B. gemäß dem folgenden Verfahren eingebaut. Zuerst wird der Lagerstift 50 in den Unterhebel 5 eingefügt und beide Enden des Stiftes 50 werden in die jeweiligen Rillen 150, die in der Rückwand des Körpers 10 ausgebildet sind, eingepaßt, so daß der Unterhebel 5 in dem innersten Teil des Körpers 10 gelagert ist. Als nächstes wird das Gewicht 2, das die Gleitstangen 6a und 6b jeweils in die Gleitstangenaufnahmebohrung 21 und die Gleitstangenpaßrille 24 eingeführt hat, in den Körper 10 eingepaßt. Zu diesem Zeitpunkt sind die distalen Enden der Führungsstangen 6a und 6b bereits in den Lagerlöchern 16 eingepaßt, die in der Rückwand des Körpers 10 ausgebildet sind, da die äußere Gestalt des Gewichtes 2 und die innere Gestalt des Körpers 10 komplementär zueinander sind. Somit ist das Gewicht an einem Ende positioniert. Als nächstes wird der Lagerstift 30 in den Verriegelungshebel 3 eingebracht, und beide Enden des Stiftes 30 werden in die Lagerrillen 13 eingepaßt, die in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Körpers 10 jeweils ausgebildet sind, so daß der Verriegelungshebel 3 in den Körper 10 eingebaut ist. Zu diesem Zeitpunkt kommen die beiden Evolventenzähne 34 und 52 miteinander selbstverständlich in Eingriff.

Zwischenzeitlich kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der vorstehenden Montageabfolge die Auslösefeder 41 in den Körper 10 eingeführt werden, und deren eines Ende ist in den Federsitz 14 eingepaßt. Als nächstes wird der Auslösestift 4 in die Auslösefeder 41 so eingefügt, daß der Kragen 40, der mit dem Auslösestift 4 einstückig ist, in dem anderen Ende der Auslösefeder 41 eingepaßt ist. Somit ist der Einbau sämtlicher Teile beendet. Dann wird der Deckel 19 in die Öffnung 18 des Körpers 1 mit den positionierten Teilen so hineingedrückt, daß das vordere Ende des Auslösestiftes 4 in die Stufenbohrung 194 in den Deckel 19 paßt und das vordere Ende der Einstellfeder 33 in das Federsitzloch 193 eingepaßt ist. Zu diesem Zeitpunkt passen die vorderen Enden der beiden Gleitstangen 6a und 6b automatisch in die jeweiligen Gleitstangenlagerlöcher 196 in dem Deckel 19 und die Eingriffsteile 195 sind elastisch mit den jeweiligen Eingriffslöchern 17 im Eingriff. Schließlich werden zwei Einstellschrauben in den Deckel 19 eingeschraubt, wodurch die Montage beendet ist.

Der auf diese Weise gestaltete Sensor kann in jeder beliebigen von drei Betriebszuständen entsprechend der gewählten zu erfassenden Beschleunigungsrichtung eingestellt werden. Wenn der Sensor in einem herkömmlichen Betriebszustand eingesetzt wird, in dem er dazu eingerichtet ist, nur auf negative Beschleunigung (Verzögerung) zu reagieren, wird ein in Fig. 3(B) dargestellter Einstellvorgang ausgeführt. Als erstes wird die Einstellschraube 71 mit einem vorbestimmten Drehmomentpegel durch Verwendung eines Drehmomentschlüssels o. dgl. angezogen. Als Folge davon ist die Rolle 35 bezüglich des Stufenabschnittes des Kragens 40 des Auslösestiftes 4 richtig positioniert. In diesem Zustand wird die Einstellschraube 72, die in das Einstellschraubenloch 101 eingeschraubt worden ist, unter Verwendung eines Drehmomentschlüssels o. dgl. in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben, angezogen. Als Folge davon, wird der geneigte Oberflächenabschnitt der Rille 23 des Gewichts 2 durch das innere Ende der Einstellschraube 72 verschoben, was bewirkt, daß das Gewicht 2 gegen den Verriegelungshebel 3 gepreßt wird. Als ein Ergebnis hiervon verschwindet der Abstand zwischen diesen beiden und das Gewicht 2 ist in eine spielfreie Position gebracht. Schließlich wird die Einstellschraube 71 entfernt und somit ist die Einstellung beendet. So können alle Einstellungen des Sensors einfach durch Überprüfen der von außen durch einen Schraubvorgang eingebrachten Drehmomente bewirkt werden, ohne daß eine optische Überprüfung erforderlich ist.

Es sei bemerkt, daß, wenn der Sensor so einzustellen ist, daß er in der Lage ist, sowohl auf Beschleunigungen als auch auf Verzögerungen zu reagieren, die Einstellschraube 72 in dem vorstehend beschriebenen Einstellzustand entfernt wird. In diesem Einstellzustand arbeitet der Sensor nicht nur, wenn übermäßige Verzögerung auf den Sensor zu einem Zeitpunkt einer (Front-)Kollision oder eines ähnlichen Unfalls wirkt, sondern auch, wenn übermäßige Beschleunigung darauf aufgrund einer Heckkollision oder eines ähnlichen Unfalls wirkt. In der Zwischenzeit kann die Richtung der Beschleunigungserfassung mit der Einstellposition des Sensors ungeachtet dessen in Übereinstimmung gebracht werden, ob er dazu eingestellt ist, nach vorne oder nach hinten gerichtet zu sein. In einem derartigen Fall kann die Beschleunigungserfassungsrichtung durch Festlegen eingestellt werden, welches der beiden Einstellschraubenlöcher 101 oder 102 des Gehäuses 1 auszuwählen ist, um die Einstellschraube 72 einzuschrauben.

Des weiteren kann der Sensor in einer Stellung durch richtiges Drehen um die Achse der Bewegung des Gewichtes 2 oder des Auslösestiftes 4 montiert werden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Diese Fähigkeit des Sensors wird erreicht durch die Tatsache, daß, wenn die Drehung des Gewichtes 2 um die Bewegungsachse durch zwei Führungsstangen 6 verhindert wird, der Verriegelungshebel 3 und das Gewicht 2 nicht miteinander während des Betriebs in störende Wechselwirkung treten, trotz der komplizierten Anordnung des Verriegelungshebels 3 und des Gewichtes 2. Das Ausschließen der Beschränkung hinsichtlich der Montagestellung ist insbesondere nützlich, um den Freiheitsgrad der Montagestellung zu erhöhen, mit der ein mit dem Sensor ausgestattetes Rückhaltesystem an einem Fahrzeug installiert werden kann. Es ist auch möglich, den Sensor mit seiner Längsachse vertikal geneigt in einem vorbestimmten Winkel bezüglich des des Sensors zu montieren, der in der normalen Montagestellung installiert ist. Diese Fähigkeit des Sensors wird hauptsächlich aufgrund der Tatsache erreicht, daß das Gewicht 2 ohne Spiel in Stellung gebracht wird, so daß keine Einwirkungslast auf den Verriegelungshebel 3 von dem Gewicht 2 ausgeübt wird. Die Verringerung in der Beschränkung der Montagemöglichkeiten kann besonders wirksam eingesetzt werden, wenn ein Rückhaltesystem, das mit dem Sensor ausgestattet ist, in einer Neigung entsprechend der Neigung der Säule des Fahrzeugs montiert wird.

Fig. 5 zeigt die Stellungsbeziehung zwischen dem Sensor, wie er vorstehend gestaltet ist, und einem Vorspanner 9, wenn ersterer an letzterem montiert ist. Der Sensor ist an dem Vorspanner 9 angeordnet, indem sein Gehäuse 1 an ein Gehäuse 90 des Vorspanners 9 unter Verwendung von Schrauben montiert ist, und es ist mit einem Gasgenerator verbunden, der in dem Gehäuse 90 aufgenommen ist und an dessen vorderen Ende durch einen Klemmring 92 befestigt. Es sei bemerkt, daß das Bezugszeichen 8 eine Kuppeldichtung bezeichnet, die in der Verbindung zwischen dem Gehäuse 90 und dem Gehäuse 1 untergebracht ist, um ein Austreten von Gas, das erzeugt wird, wenn der Gasgenerator 91 betätigt wird, zu der Außenseite der Verbindung zu verhindern. Das Bezugszeichen 912 bezeichnet eine Zündkapsel, die in dem hinteren Ende des Gasgenerators 91 vergraben ist.

Fig. 4 zeigt den Betrieb des Sensors. Wenn der Sensor sich in einem Ruhezustand befindet, ist das Gewicht 2 in der bei (A) in Fig. 4 gezeigten Stellung. Wenn übermäßige Beschleunigung darauf wirkt, bewegt sich das Gewicht wie bei (B) gezeigt durch Trägheit. Die Bewegung des Gewichtes 2 verursacht, daß der Verriegelungshebel 3 um den Lagerstift 30 sich dreht, wodurch die Rolle 35 von dem Kragen 40 freikommt. Als Folge hiervon wird der Auslösestift schlagartig durch die Kraft der Auslösefeder, wie bei (C) gezeigt, nach außen gedrückt. Die schlagartige Auslösewirkung des Auslösestiftes 4 verursacht, daß die Zündkapsel 912 gezündet wird, was seinerseits hervorruft, daß der Treibsatz in dem Gasgenerator 91 gezündet wird, um Gas zu erzeugen. Auf diese Weise wird die Versorgung des Vorspanners mit Gas bewirkt.

Die Stellungen der Lagerlöcher 16 und 196 für die beiden Gleitstangen 6a und 6b zur Führung des Gewichtes während des vorstehend beschriebenen Betriebes umfassen einige Ungenauigkeiten. Insbesondere, wenn das Gehäuse durch einen Gießvorgang unter Verwendung von Kunststoffmaterial hergestellt wird, ist es besonders schwierig, eine Gesamtheit von vier Lagerlöchern, d. h. von den beiden Lagerlöchern 16 in dem Gehäuse 1 und von den beiden Lagerlöchern 196 in dem Deckel 19 auszubilden, der auf das Gehäuse 1 geschraubt wird, ohne dabei Positionsfehler zu haben. Es ist sehr vorteilhaft hinsichtlich der Verfahrens- und Herstellungskosten, ein Verfahren anzuwenden, um diese Lagerlöcher im Vorgriff darauf zu produzieren, daß einige Fehler unvermeidbar auftreten. Daher wird ein derartiges Herstellungsverfahren bei der vorliegenden Erfindung angewendet. Fehler bei der Stellung der Traglöcher treten als Parallelitätsfehler zwischen den Achsen der beiden Gleitstangen 6a und 6b auf.

Zunächst sei der Parallelitätsfehler als ein Fehler der Gleitstange 6b relativ zu der Gleitstange 6a betrachtet. Hinsichtlich der Neigung in der senkrechten Richtung, wenn der Berührungspunkt der oberen Oberfläche der Gleitstangenpaßrille 24 mit der oberen umfangsseitigen Oberfläche der Gleitstange 6b vom Ursprung um den Abstand L aufgrund der senkrechten Neigung versetzt ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, kommt die untere randseitige Oberfläche der Gleitstange 6b am dichtesten an die untere Oberfläche der Gleitstangenpaßrille 24 an einer Stelle heran, an der der Abstand von dem Ursprung -L ist. Falls dementsprechend ein Zustand der Vergrößerung in der Richtung der Breite der Rille 24 so eingestellt wird, daß ein kleiner Spalt DR an der Stelle des Abstandes -L entsteht, gibt es keine Wahrscheinlichkeit, daß die Gewichtsbewegung durch den Parallelitätsfehler in vertikaler Richtung verfälscht wird. Somit kann sich das Gewicht 2 glatt bewegen.

Hinsichtlich der Neigung in der horizontalen Richtung erreicht der Spalt zwischen der randseitigen Oberfläche der Gleitstange 6b an deren inneren Oberfläche und der Bodenoberfläche der Gleitstangenpaßrille 24 ein Minimum am Ende des Hubes S (oder -S) des Gewichtes 2 aufgrund der Neigung. Falls dementsprechend eine Vergrößerungsbedingung in der Richtung der Tiefe der Rille 24 so eingestellt wird, daß ein vorbestimmter kleiner Spalt GH sogar in der vorstehend beschriebenen Stellung verbleibt, kann sich das Gewicht 2 ohne durch den Parallelitätsfehler in der horizontalen Richtung beeinträchtigt zu sein, glatt bewegen.

Somit ist bei dem Sensor der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine glatte Trägheitsbewegung des Gewichtes 2 sichergestellt und es ist möglich, die Drehung des Gewichtes 2 innerhalb des Bereiches des Spalts GR während der Trägheitsbewegung ohne die Notwendigkeit einer besonderen Erhöhung des Maßes der Parallelität zwischen den beiden Führungsteilen zu erhöhen. Obwohl der Verriegelungshebel 3 und der Unterhebel 5 in dichter Nähe zu und in komplizierter Beziehung zueinander stehen, ist es demgemäß möglich, die Gesamtgröße und das Gesamtgewicht des Sensors zu verringern, indem die Bauteile wie vorstehend beschrieben sinnvoll angeordnet werden. Da es möglich ist, Wechselwirkungen zwischen dem Gewicht 2 und anderen Bauteilen während der Bewegung des Gewichtes 2 zu vermeiden, kann eine Einstellposition des Systems inklusive einer Vorrichtung, an der der Sensor angeordnet ist, je nach dem gewünschten Anwendungsfall gewählt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend detailliert als eine Ausführungsform beschrieben worden ist, in der die vorliegende Erfindung auf eine Betätigungsvorrichtung für einen Vorspanner in einem Sicherheitsgurtsystem angewendet ist, versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf den beschriebenen Anwendungsfall beschränkt ist und daß sie ebenfalls z. B. für einen Inflator in einem Airbag-System verwendbar ist. Des weiteren können unterschiedliche Veränderungen und Abwandlungen an der speziellen Anordnung vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, die nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist.

Eine Veränderung der Spielpassung der zweiten Führungsstange in dem Gewicht wird nachstehend kurz beschrieben. Obwohl in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Gleitstangenpaßrille 24 bogenförmig sich erweitert, kann anstelle der Rille 24 eine Rille 24A verwendet werden, die sich, wie in Fig. 6 gezeigt, in geradliniger Form vergrößert. In diesem Fall ist der Rillenboden halbkonisch. Fig. 7 zeigt eine weitere Abwandlung, in der eine Rille 24B einen verringerten Durchmesserabschnitt 240B aufweist, der in der Mitte (oder an einem Ende) des halbzylindrischen Rillenbodens ausgebildet ist. Fig. 8 zeigt eine Rillenanordnung, die durch Kombination der beiden vorstehend beschriebenen Abwandlungen erhalten wird, wobei eine Rille 24C in einer halbkonischen Gestalt mit einem verringerten Durchmesserabschnitt 240C, der in der Mitte (oder an einem Ende) des halbzylindrischen Rillenbodens sich vergrößert, gebildet wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Mechanischer Beschleunigungssensor mit einem Gewicht (2), das bewegbar in einem Gehäuse (1) aufgenommen ist, einem Verriegelungshebel (3), der bewegbar in dem Gehäuse (1) aufgenommen ist, um dem Gewicht (1) zugewandt zu sein und um mit einer Einstell-Last belastet zu sein, und einem Auslösestift (4), der beweglich in dem Gehäuse (1) aufgenommen ist und federbelastet ist, um mit dem Verriegelungshebel (3) im Eingriff zu stehen, so daß der Verriegelungshebel (3) von dem Auslösestift (4) gegen die Einstell-Last durch Trägheitsbewegung des Gewichtes (2) relativ zu dem Gehäuse (1) freikommt, wodurch der Auslösestift (4) in die Lage versetzt wird, eine schlagartige Auslösewirkung auszuführen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar erster und zweiter Führungseinrichtungen (6a, 6b) zur Lagerung des Gewichtes (2) in dem Gehäuse (1) und zum Führen der Trägheitsbewegung des Gewichtes (2) vorgesehen ist, wobei die erste Führungseinrichtung (6a) eng in dem Gewicht (2) geführt ist, um eine Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes (2) festzulegen und die zweite Führungseinrichtung (6b) lose in dem Gewicht (2) eingepaßt ist, um mit der ersten Führungseinrichtung (6a) die Drehung des Gewichtes (2) um eine Achse der Trägheitsbewegung zu begrenzen.
  2. 2. Mechanischer Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1, bei dem die zweite Führungseinrichtung eine Stange (6b) ist, die in einer Rille (24) aufgenommen ist, die in dem Gewicht (2) so ausgebildet ist, daß sie sich in der Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes (2) so erstreckt, daß ein Paßabstand zwischen der Rille (24) und der Stange (6b) sich allmählich entlang der Richtung der Trägheitsbewegung des Gewichtes (2) vergrößert.






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