DE19528759C1 - Beschleunigungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsschalter gemäß Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1 und 3.

Beschleunigungsschalter ändern bei Über- bzw. Unterschreiten eines definierten Beschleunigungswertes ihren Signalzustand. Sie sind meist nur für Beschleunigungen aus einer Richtung empfindlich und werden unter anderem als redundante Beschleu­ nigungsaufnehmer (Safing-Sensoren) in Airbag-Steuergeräten von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie werden dabei mit An­ schlußstiften direkt auf die eine Auslöseschaltung für Rück­ haltemittel enthaltende Leiterplatte gelötet.

Es ist ein Beschleunigungsschalter der Fa. Hamlin GmbH (Friedberger Str. 124 in 91118 Bad-Vilbel, DE) unter der Mo­ dellbezeichnung 59529 bekannt, der einen auf einem rohrförmi­ gen Träger angeordneten Magneten als seismische Masse auf­ weist, der gegen die Kraft einer Feder längs der Trägerlängs­ achse verschiebbar ist. Der rohrförmige Träger ist auf einer Seite mit einem Deckel verschlossen. Auf der anderen Seite des rohrförmigen Trägers ragt eine Grundplatte über das Trä­ gerende hinaus. In die Grundplatte eingespritzte Anschluß­ stifte weisen obere Enden auf, die vor der Öffnung des rohr­ förmigen Trägers stehen. Mit unteren Enden der Anschlußstifte und mit Haltestiften wird der Beschleunigungsschalter auf ei­ ner Leiterplatte befestigt.

Ein magnetisch steuerbarer Schalter (Reed-Schalter) - im fol­ genden Schalter genannt - ist im Inneren des Trägers so ange­ ordnet, daß er bei einer Verschiebung des Magneten geschaltet wird. Ein rückwärtiger, auf den Deckel des Trägers gerichte­ ter und auf wenige Millimeter gekürzter Anschlußdraht des Schalters ist mit einem gebogenen Rückführungsdraht ver­ schweißt, so daß der Rückführungsdraht und ein vorderer An­ schlußdraht des Schalters aus der Öffnung des Trägers heraus­ ragen.

Zum Positionieren des Schalters im Träger wird die seismische Masse gegen die Federkraft um einen vorgegebenen Schaltweg verschoben. In dieser Position des Magneten wird der Schalter so weit in den Träger geschoben, bis er schaltet. In dieser Position des Schalters werden Rückführungsdraht und vorderer Anschlußdraht mit den Anschlußstiften verschweißt.

Die Leitungsführung der Anschlußdrähte des Schalters und die Art der Positionierung des Schalters im Träger eines solchen Beschleunigungsschalters erfordert eine Vielzahl von Ferti­ gungsschritten.

Weitere ähnlich konzipierte Beschleunigungsschalter sind aus den Druckschriften EP 0 391 582 A2 und DE 44 00 206 A1 be­ kannt.

Aus der gattungsbildenden EP 0 606 693 A1 ist ein Beschleuni­ gungsschalter bekannt, bei dem Anschlußstifte zu beiden Sei­ ten eines magnetisch steuerbaren Schalters angeordnet und mit Anschlußdrähten des magnetisch steuerbaren Schalters verlötet sind.

Bei diesem bekannten Beschleunigungsschalter gestaltet sich das Positionieren des magnetisch steuerbaren Schalters im Träger infolge des Anlötens der Anschlußdrähte an die An­ schlußstifte als äußerst schwierig.

Aus der US 5 326 945 geht ein Beschleunigungsschalter hervor, bei dem Anschlußdrähte eines magnetisch steuerbaren Schalters zu ei­ ner Seite des magnetisch steuerbaren Schalters aus dem Träger des Beschleunigungsschalters herausgeführt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb einen Beshleungigungs­ schalter zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Be­ schleunigungsschalter vermeidet, der insbesondere einen ge­ ringen Materialaufwand und eine kompakte Bauform aufweist, und dessen magnetisch steuerbarer Schalter sich auf einfache Art und Weise am Träger positionieren läßt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Beschleunigungsschalter weist einen Trä­ ger mit einem Anschlag je Anschlußdraht des magnetisch steu­ erbaren Schalters auf, wobei jeder Anschlußdraht zumindest abschnittweise entlang seines Anschlags angeordnet ist. Dabei wird ausgenutzt, daß der Träger - evtl. ohne weitere Bearbei­ tung - Anschläge aufweist und durch das zumindest abschnitt­ weise Führen der Anschlußdrähte über diese Anschläge die Lage des magnetisch steuerbaren Schalters auf der Trägerlängsachse bestimmt ist.

Der erfindungsgemäße Beschleunigungsschalter hat den Vorteil, daß er lediglich eine geringe Anzahl von Bauteilen aufweist, in wenigen fertigungstechnischen Schritten hergestellt wird, wenige bzw. keine Schweißpunkte, keinen Rückführungsdraht und keine Haltestifte aufweist, und in seiner Längsausdehnung er­ heblich verkürzt ist.

Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Fig. 1 zeigt den als Stand der Technik beschriebenen Beschleunigungsschalter.

Gleiche Elemente in den Figuren weisen figurenübergreifend dieselben Bezugszeichen auf.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Beschleunigungsschalter, der einen rohrförmigen Träger 5 mit einem Hohlraum 6 aufweist, sowie einen Deckel 8, Maltestifte 11 und Anschlußstifte 10. Auf dem Träger sind ein Magnet 2 und eine Feder 3 angeordnet.

Im Hohlraum 6 des Trägers 5 ist ein magnetisch steuerbarer Schalter 1 angeordnet, dessen rückwärtiger Anschlußdraht 4 über einen Rückführungsdraht 9 mit einem ersten Anschlußstift 10 des Beschleunigungsschalters elektrisch leitend verbunden ist, und dessen zweiter Anschlußdraht 4 mit einem zweiten An­ schlußstift 10 des Beschleunigungsschalters elektrisch lei­ tend verbunden ist. Die Anschlußstifte 10 durchbohren eine Grundplatte, die einstückig mit dem Träger 5 ausgebildet ist. Mit den Haltestiften 11 und den Anschlußstiften 10 wird der Beschleunigungsschalter auf einer Leiterplatte befestigt.

Der Magnet 2 als seismische Masse verschiebt sich gegen die Kraft der Feder 3 bei einer entlang der Trägerlängsachse A-A′ auf den Beschleunigungsschalter einwirkenden Beschleunigung und schaltet infolge seiner Verschiebung den Schalter 1.

Bei der Herstellung eines solchen Beschleunigungsschalters wird vor dem Einführen des Schalters 1 in den Hohlraum 6 des Trägers 5 der rückwärtige Anschlußdraht 4 des Schalters 1 verkürzt, so daß der Schalter 1 im in den Träger 5 eingeführ­ ten Zustand auch möglichst nahe am Deckel 8 des Trägers 5 an­ geordnet werden kann. Ein vorgeformter Rückführungsdraht 9 wird mit dem verkürzten ersten Anschlußdraht des magnetisch steuerbaren Schalters 1 elektrisch leitend verbunden. Darauf­ hin wird der Schalter 1 zuvorderst mit der Seite, die den verkürzten Anschlußstift 4 aufweist, in den Träger 5 einge­ führt und in einer definierten Position auf der Trägerlängs­ achse A-A′ über den vorderen Anschlußstift 4 und den Rückfüh­ rungsdraht 9 mit den Anschlußstiften 10 elektrisch leitend verbunden. Die definierte Position des Schalters 1 auf der Trägerlängsachse A-A′ ist erreicht, wenn der Schalter 1 bei einem um einen vorbestimmten Schaltweg ausgelenkten Magneten 2 gerade schaltet.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Beschleunigungsschalter mit dem Träger 5, der ein inneres Rohr, ein äußeres Rohr und zwei Kreisscheiben aufweist, die die beiden Rohre an ihren Enden verbinden. Eine der Kreisscheiben ist dabei als Dich­ tungsring 13 ausgebildet. Zwischen den beiden Rohren sind der rohrförmige Magnet 2 und die Feder 3 angeordnet. Der Schalter 1 ist im Hohlraum 6 des Trägers 5 angeordnet. Die Anschluß­ drähte 4 des Schalters 1 sind zu Seiten des Schalters 1 aus dem Träger 5 herausgeführt, die durch das Austreten der Anschlußdrähte 4 aus dem Schalter 1 be­ stimmt sind. Die Anschlußdrähte 4 sind auf Höhe der Stirnflä­ chen des Trägers 5 in einem 90° Winkel gebogen und vorbei an den als Anschlag 12 dienenden Stirnflächen des Trägers 5 nach unten geführt. Die Anschlußdrähte 4 dienen gleichzeitig als Anschlußstifte 10 des Beschleunigungsschalters. Die Anschluß­ stifte 10 sind damit ebenfalls zu vorgenannten Seiten des Schalters 1 angeordnet. Der erforderliche Raum für die Ver­ bindung von Anschlußdrähten 4 mit Anschlußstiften 10 gemäß Fig. 1 entfällt, so daß der erfindungsgemäße Beschleunigungs­ schalter eine kürzere Ausdehnung in Richtung der Trägerlängs­ achse A-A′ aufweist als der bekannte Beschleunigungsschalter. Auch der Aufwand an Spritzgußmaterial für den Träger 5 - in der Regel Kunststoff - wird durch das Fehlen der Grundplatte reduziert. Die Funktionsweise des Beschleunigungsschalters gemäß Fig. 2 ist identisch mit der Funktionsweise des Be­ schleunigungsschalters gemäß Fig. 1.

Das Herausführen der Anschlußdrähte 4 aus dem Träger 5 zu vorgenannten Seiten des Schalters 1 hat den Vorteil, daß zu­ sätzliche Materialien in Form von Rückführungsdrähten und zu­ sätzliche Fertigungsschritte vor dem Einführen des Schalters 1 in den Träger 5 entfallen.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 wird der Schalter 1 nicht wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 durch Schweißstellen zwischen den Anschluß- bzw. Rückführungsdrähten 4 und 9 und den An­ schlußstiften 10 in einer definierten Position auf der Trä­ gerlängsachse A-A′ gehalten. Eine Positionierung des Schal­ ters 1 erfolgt allein über die Anschlußdrähte 4 zusammen mit Anschlägen 12 des Trägers 5. Dabei ist jedem Anschlußdraht 4 ein Anschlag 12 zugeordnet. Die Anordnung von Anschlußdrähten 4/Schalter 1 und den Anschlägen 12 des Trägers 5 wirkt selbsthemmend, d. h. der Schalter 1 kann aufgrund der Kraft­ wechselwirkung zwischen Anschlußdrähten 4 und Anschlägen 12 nicht entlang der Trägerlängsachse A-A′ verschoben werden.

Vorzugsweise weist jeder Anschlußdraht 4 mindestens einen Ab­ schnitt auf, der entlang des ihm zugeordneten Anschlags 12 angeordnet ist. Vorzugsweise weisen diese Abschnitte der An­ schlußdrähte 4 einen großen Winkel, insbesondere einen 90° Winkel zur Trägerlängsachse A-A′ bei gleichzeitig recht­ winklig zur Trägerlängsachse A-A′ ausgebildeten Anschlagflä­ chen der Anschläge 12 auf, so daß eine auf den Schalter 1 oder den Träger 5 einwirkende mechanische Kraft entlang der Trä­ gerlängsachse A-A′ größtenteils durch das Wechselspiel zwi­ schen Anschlußdrähten und Anschlägen 12 als Normalkraft auf die Anschläge 12 aufgenommen werden kann. Gemäß Fig. 2 sind die Anschläge 12 die Stirnflächen des Trägers 5, wobei die erste Stirnfläche durch den ersten Kreisring des Trägers 5 und die zweite Stirnfläche durch den Dichtring 13 gebildet ist. Als Anschläge 12 können auch Bohrungswände (Innenflächen von Bohrungen) dienen oder Kanten des Trägers 5. Als Boh­ rungswände ausgebildete Anschläge 12 können auch auf einer Grundplatte angeordnet sein, auf der der Träger 5 angeordnet ist. Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung hat den Vorteil, daß keine zusätzlichen Bohrungen oder sonstige Anschläge für die Anschlußdrähte 4 geschaffen werden müssen sondern daß die Stirnflächen des Trägers 5 als Anschläge 12 verwendet werden.

Bei Winkeln kleiner 90° zwischen vorgenannten Abschnitten der Anschlußdrähte 4 und der Trägerlängsachse A-A′ können diese Abschnitte der Anschlußdrähte 4 durch diverse Verbundtechni­ ken mit den zugehörigen Anschlägen 12 verbunden werden: Vor­ zugsweise werden Abschnitte der Anschlußdrähte 4 und An­ schläge 12 geklebt oder wärmefixiert. Eine gegenseitige Fi­ xierung von Anschlußdrähten 4 und Anschlägen 12 - auch bei einem Winkel von 90° zwischen Anschlußdraht 4 und Träger­ längsachse A-A′ - hat zudem den Vorteil, daß der Schalter 1 auch in der Ebene quer zur Trägerlängsachse A-A′ in einer be­ stimmten Position gehalten wird. Ferner kann der Schalter 1 durch einen Klebepunkt oder ein sonstiges Verbundmaterial an der Innenwand des Trägers 5 befestigt werden und damit eine Positionierung des Schalters über seine Anschlußdrähte 4 und die Anschläge 12 bezüglich des Trägers 5 unterstützen. Der Schalter 1 kann ferner mit einer Biegelamelle aus einem Ela­ stomer umgeben werden, die den Schalter in der zur Träger­ längsachse A-A′ senkrecht stehenden Ebene fixiert. Schalter 1 und Innendurchmesser des Trägers 5 können auch so dimensio­ niert werden, daß ein Verschieben des Schalters 1 entlang der Trägerlängsachse A-A′ z. B. zu Positionierungszwecken möglich ist, ein Verschieben ohne äußere mechanische Einwirkung aber nahezu ausgeschlossen ist, und der Schalter 1 zudem in der senkrecht zur Trägerlängsachse A-A′ stehenden Ebene fixiert ist.

Vorzugsweise ist der erste Anschlag 12 zwischen dem zugehöri­ gen Anschlußdraht 4 und dem ersten Trägerende und der zweite Anschlag 12 zwischen dem zugehörigen Anschlußdraht 4 und dem zweiten Trägerende angeordnet, so daß die Wechselwirkung zwischen erstem Anschlag 12 und zugehörigem Anschlußdraht 4 ein Verschieben des Schalters 1 entlang der Trägerlängsachse A-A′ in einer ersten Richtung, und die Wechselwirkung zwischen zweitem Anschlag 12 und zugehörigem Anschlußdraht 4 ein Verschieben des Schalters 1 entlang der Trägerlängsachse A-A′ in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verhindert.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Schalter gemäß Fig. 2 mit folgenden Unterschieden: Der Träger 5 weist ein Drahtfüh­ rungselement 7 auf, das einen der Anschlußdrähte 4 im Bereich des Trägerendes führt. Dieses Drahtführungselement 7 erleich­ tert das Einführen des Schalters 1 in den Träger 5 und er­ möglicht ein einfaches Biegen des Anschlußdrahtes 4 auf Höhe der Stirnfläche des Trägers 5 an dem Drahtführungselement 7. Des weiteren kann der Hohlraum 6 optional mit einer Verguß­ masse aufgefüllt werden. Der gefüllte Hohlraum 6 erstreckt sich dabei infolge eines im Vergleich zum inneren Rohr des Trägers 5 länger ausgebildeten äußeren Rohr des Trägers 5 über den Dichtring 13 hinaus, so daß die Stirnfläche auf die­ ser Seite des Trägers 5 aus Vergußmasse gebildet wird und als Anschlag 12 für den anderen der Anschlußdrähte 4 dient.

Es können auch mehrere Schalter 1 im Träger 5 angeordnet sein: Zum einen wird durch die Redundanz der Schalter 1 die Ausfallsicherheit des Beschleunigungsschalters verringert. Zum anderen können die Schalter auch in unterschiedlichen Schaltkreisen eingesetzt werden und sind dabei galvanisch voneinander getrennt. Beispielsweise wird ein erster Schalter eines Beschleunigungsschalters in einer Zündschaltung eines Fahrerairbags und ein zweiter Schalter desselben Beschleuni­ gungsschalters in einer Zündschaltung eines Beifahrerairbags eingesetzt.

Der Schalter 1 wird bei einer erfindungsgemäßen Anordnung in folgenden Schritten auf der Trägerlängsachse A-A′ positio­ niert, wobei ein nur ein definierter Abstand des Schalters 1 zum Magneten 2 ein definiertes Schaltverhalten des Beschleu­ nigungsschalters gewährleistet: In einem ersten Schritt wird der Schalter 1 bei einer Ruhestellung des Magneten 2 (d. h. ohne Krafteinwirkung auf den Magneten 2, ausgenommen die Fe­ derkraft) entlang der Trägerlängsachse A-A′ bis zu einer er­ sten Position verschoben, in der er schaltet. In einem zwei­ ten Schritt wird der Schalter 1 um eine erste Strecke, die einem Schaltweg der seismischen Masse entspricht, weg von dem Magneten 2 in eine zweite Position verschoben. In einem drit­ ten Schritt wird der Schalter 1 um eine zweite Strecke, die einem Korrekturfaktor entspricht, in eine dritte Position weg von oder hin zu dem Magneten 2 verschoben. In dieser dritten Position werden die Anschlußdrähte 4 gegebenenfalls gebogen und entlang der Anschläge 12 angeordnet. In den Korrekktur­ faktor gehen beispielsweise Größen ein, die die Geschwindig­ keit des Einschiebens des Schalters 1 in den Hohlraum 6, EMV-Einstrahlungen bei Betrieb des Beschleunigungsschalters im Kraftfahrzeug oder erwünschte Hystereseeffekte im Schaltver­ halten berücksichtigen.

Claims (7)

1. Beschleunigungsschalter, mit zwei Anschlußstiften (10), mit einem Magneten (2) als seismische Masse, der auf einem Träger (5) entlang dessen Längsachse (A-A′) aus einer Ruhelage gegen eine Kraft verschiebbar angeordnet ist, und mit einem am Träger (5) angeordneten magnetisch steuerbaren Schalter (1) mit zwei Anschlußdrähten (4), der durch eine Verschiebung des Magneten (2) geschaltet wird, wobei die Anschlußstifte (10) zu den Stirnseiten des magnetisch steuerbaren Schalters (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Anschlußdrähte (4) des magnetisch steuerbaren Schalters (1) als Anschlußstifte (10) des Beschleunigungsschalters dienen, daß der Träger (5) einen Anschlag (12) je Anschlußdraht (4) aufweist, und daß zumindest ein Abschnitt eines jeden Anschlußdrahtes (4) entlang des ihm zugeordneten Anschlags (12) angeordnet ist.

2. Beschleunigungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest die entlang ihrer Anschläge (12) an­ geordneten Abschnitte der Anschlußdrähte (4) einen Winkel größer etwa 10 Grad zur Trägerlängsachse (A-A′) aufweisen.

3. Beschleunigungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß daß zumindest die entlang ihrer Anschläge (12) angeordneten Abschnitte der Anschlußdrähte (4) einen Winkel von etwa 90 Grad zur Trägerlängsachse (A-A′) aufweisen.

4. Beschleunigungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Anschlag (12) zwischen dem zugehöri­ gen Anschlußdraht (4) und dem ersten Trägerende und der zweite Anschlag (12) zwischen dem zugehörigen Anschluß­ draht (4) und dem zweiten Trägerende angeordnet ist.

5. Beschleunigungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag (12) eine Wandung des Trägers (5) enthält.

6. Beschleunigungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag (12) die Stirnfläche des Trägers enthält.

7. Beschleunigungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger (5) ein inneres Rohr, ein äußeres Rohr und zwei Kreisringe aufweist, daß das innere Rohr und das äußere Rohr an ihren Enden mit jeweils einem Kreisring verbunden sind, daß zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr ein rohrförmiger Magnet (2) und eine Feder (3) angeordnet sind, daß im inneren Rohr der magnetisch steuerbare Schalter (1) angeordnet ist, daß die Kreisringe als Stirnflächen des Trägers (5) die Anschläge (12) des Trägers (5) bilden, und daß die Anschlußdrähte (4) bis zu den Stirnflächen des Trä­ gers (5) geführt sind, auf Höhe der Stirnflächen des Trägers (5) gebogen sind und entlang der Stirnflächen des Trägers (5) in einem rechten Winkel zur Trägerlängsachse (A-A′) geführt sind.