專(zhuān)利名稱(chēng)：永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，屬于車(chē)輛碰撞安全感應(yīng)的傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碰撞傳感器能夠準(zhǔn)確地感應(yīng)碰撞強(qiáng)度，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值來(lái)判斷碰撞危險(xiǎn)程度，迅速地觸發(fā)開(kāi)關(guān)信號(hào)，為控制系統(tǒng)提供可靠的決策信息，在武器系統(tǒng)、車(chē)輛安全系統(tǒng)及民用消費(fèi)電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。作為安全控制系統(tǒng)的關(guān)鍵傳感器件，碰撞傳感器需要在碰撞過(guò)程中穩(wěn)定而可靠地接通控制電路，因而感應(yīng)精度、感應(yīng)方向個(gè)數(shù)和接觸可靠性已成為其重要的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。 由于受本身關(guān)鍵彈性元件結(jié)構(gòu)形式的限制，目前常見(jiàn)的電子式和機(jī)電式碰撞傳感器難以同時(shí)滿足以上多個(gè)使用要求。例如，電子式碰撞傳感器主要采用的壓力傳感器和穩(wěn)定的電源， 只能感應(yīng)單方向的碰撞信號(hào)，并且需要復(fù)雜的測(cè)試電路和信號(hào)處理電路來(lái)處理壓力傳感器發(fā)送的大量加速度信號(hào)，從而影響了事故中安全系統(tǒng)的響應(yīng)速度。對(duì)于機(jī)電式碰撞傳感器， 專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN201440397U所提出的碰撞傳感器，主要依靠磁力吸附彈性球，當(dāng)碰撞強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，通過(guò)彈性球碰撞導(dǎo)電片來(lái)接通外電路。由于球體碰撞彈性體的過(guò)程屬于自由碰撞，會(huì)產(chǎn)生時(shí)而接觸，時(shí)而斷開(kāi)的現(xiàn)象，造成接觸不穩(wěn)定。另外，由于彈性球體軌道的限制，使得傳感器只能感應(yīng)單方向碰撞。專(zhuān)利號(hào)CN201231730Y通過(guò)多個(gè)碰撞球來(lái)增加碰撞感應(yīng)方向個(gè)數(shù)，但僅局限于正前和左右偏轉(zhuǎn)90°三個(gè)方向，并且球體碰撞導(dǎo)電片時(shí)仍然會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定接觸的現(xiàn)象。專(zhuān)利號(hào)CN2503460Y和專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00510017416. 5所提出的碰撞傳感器，也由于本身結(jié)構(gòu)的限制，只能感應(yīng)單一方向的碰撞強(qiáng)度，而對(duì)于非敏感方向的碰撞， 則無(wú)能為力。因此，綜合分析目前碰撞傳感器使用過(guò)程中所存在的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)，感應(yīng)方向個(gè)數(shù)和碰撞接觸可靠性已成為影響碰撞傳感器性能提升的關(guān)鍵限制因素，也是阻礙其廣泛應(yīng)用的最大技術(shù)障礙。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意方向的碰撞強(qiáng)度準(zhǔn)確感應(yīng)，并保持導(dǎo)電觸點(diǎn)穩(wěn)定接觸的功能。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，它主要包括一個(gè)上端蓋、殼體、下端蓋、彈性棒、固定環(huán)形磁體、質(zhì)量塊、可動(dòng)環(huán)形磁體及導(dǎo)電觸點(diǎn)，所述彈性棒連接一個(gè)帶有可動(dòng)環(huán)形磁體的質(zhì)量塊，彈性棒的上端與上端蓋相連，所述固定環(huán)形磁體固定于下端蓋上，可動(dòng)環(huán)形磁體設(shè)置在固定環(huán)形磁體的上方位置，導(dǎo)電觸點(diǎn)分為動(dòng)觸點(diǎn)和固定觸點(diǎn)，固定觸點(diǎn)固定于殼體的內(nèi)壁上，動(dòng)觸點(diǎn)是設(shè)置在質(zhì)量塊表面上的導(dǎo)電帶；當(dāng)外界沒(méi)有碰撞或有微小干擾信號(hào)時(shí)，在磁場(chǎng)力和彈性力的共同作用下，質(zhì)量塊位于第一穩(wěn)態(tài)，電路斷開(kāi)；當(dāng)外界碰撞產(chǎn)生的慣性力達(dá)到設(shè)定的危險(xiǎn)閾值時(shí)，質(zhì)量塊在彈性力和磁場(chǎng)力的作用下跳轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)，質(zhì)量塊帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)迅速接觸，導(dǎo)通電路。所述彈性棒采用一個(gè)時(shí)，彈性棒的中間與設(shè)有可動(dòng)環(huán)形磁體的質(zhì)量塊固定連接， 彈性棒的下端固定在下端蓋上。所述彈性棒采用四個(gè)時(shí)，彈性棒的下端與設(shè)有可動(dòng)環(huán)形磁體的質(zhì)量塊固定連接。所述彈性棒采用柔性材料制作，質(zhì)量塊為導(dǎo)體或者在絕緣材料表面鍍有金屬導(dǎo)電
市ο所述固定環(huán)形磁體固定在下端蓋的環(huán)狀結(jié)構(gòu)或凸臺(tái)上。所述質(zhì)量塊的導(dǎo)電帶與殼體內(nèi)壁上的固定觸點(diǎn)高度相對(duì)應(yīng)。所述固定觸點(diǎn)連接向外引出的導(dǎo)電片，它們之間設(shè)有絕緣層。上述的技術(shù)方案讓彈性棒連接帶有可動(dòng)環(huán)形磁體的質(zhì)量塊，固定環(huán)形磁體固定于下端蓋上，可動(dòng)環(huán)形磁體設(shè)置在固定環(huán)形磁體的上方位置，當(dāng)外界碰撞產(chǎn)生的慣性力達(dá)到設(shè)定的危險(xiǎn)閾值時(shí)，質(zhì)量塊發(fā)生位移，其導(dǎo)電的外表面導(dǎo)通殼體內(nèi)壁的固定導(dǎo)電觸點(diǎn)，導(dǎo)通電路。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1)由于柔性彈性棒與質(zhì)量塊相連接，并固定于上端蓋上，因而能夠感應(yīng)任意方向上的外界碰撞，并且當(dāng)慣性力達(dá)到危險(xiǎn)閾值時(shí)，質(zhì)量塊上的動(dòng)觸點(diǎn)迅速與固定觸點(diǎn)接觸，導(dǎo)通固定觸點(diǎn)所連接的外部電路，在保證碰撞強(qiáng)度的準(zhǔn)確檢測(cè)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)多方向碰撞傳感。2)由于將固定環(huán)形磁體固定于下端蓋上，可動(dòng)磁體固定于質(zhì)量塊上，形成組合機(jī)構(gòu)，通過(guò)永磁組合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁力使動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸后無(wú)需外界供能就能保持穩(wěn)定，有效地提高了傳感器的抗干擾能力，解決了導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸后保持穩(wěn)定的問(wèn)題。3)可根據(jù)外界碰撞強(qiáng)度的不同，通過(guò)選擇不同磁性能的固定環(huán)形磁體和可動(dòng)環(huán)形磁體，以及不同彈性系數(shù)的柔性彈性棒，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的使用要求。4)碰撞傳感器包括零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于裝配，適合大批量生產(chǎn)。

圖1是一種單彈性棒雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器處于待機(jī)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是一種單彈性棒雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器處于導(dǎo)通狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。[0021]圖3是質(zhì)量塊位移與力變化曲線。圖4是一種四彈性棒雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器處于待機(jī)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。圖5是一種四彈性棒雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器處于導(dǎo)通狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。圖中1、上端蓋，2、殼體，2a、固定觸點(diǎn)，3、導(dǎo)電片，4、導(dǎo)電片，5、絕緣層，6、固定套筒，7、引線，8、下端蓋，8a、環(huán)狀結(jié)構(gòu)，Sb、凸臺(tái)，9、固定環(huán)形磁體，10、可動(dòng)環(huán)形磁體，11、質(zhì)量塊，11a、導(dǎo)電帶，12、彈性棒。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。實(shí)施例一圖1、2示出了一種單彈性棒雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)圖。圖中，上端蓋1和下端蓋8共同密封殼體2，彈性棒12兩端分別固定在上端蓋1和下端蓋8上?？蓜?dòng)環(huán)形磁體10嵌在質(zhì)量塊11內(nèi)，固定在彈性棒12的中部位置，并且可動(dòng)環(huán)形磁體10、質(zhì)量塊11和彈性棒12同軸。固定環(huán)形磁體9固定在下端蓋8的環(huán)狀結(jié)構(gòu)8a上。導(dǎo)電片3、4的外露端作為固定觸點(diǎn)2a，另一端焊有引線7，導(dǎo)電片3、4之間采有絕緣片5絕緣。固定觸點(diǎn)加的高度與質(zhì)量塊11上的導(dǎo)電帶Ila相對(duì)應(yīng)。固定套筒6在下端蓋8的作用下將導(dǎo)電片3、4 固定。當(dāng)沒(méi)有碰撞時(shí)，質(zhì)量塊11在彈性棒12的約束下，固定環(huán)形磁體9和可動(dòng)環(huán)形磁體 10同心，此時(shí)固定環(huán)形磁體9和可動(dòng)環(huán)形磁體10相互作用磁力為零，質(zhì)量塊11位于殼體2 的中間，導(dǎo)電片3、質(zhì)量塊11上的導(dǎo)電帶11a、以及導(dǎo)電片4之間的通路斷開(kāi)，并不會(huì)輸出電信號(hào)。當(dāng)傳感器受到輕微碰撞或其他振動(dòng)干擾時(shí)，慣性力引起質(zhì)量塊11產(chǎn)生一個(gè)較小的位移，如圖3所示，位移小于a，固定環(huán)形磁體9和可動(dòng)環(huán)形磁體10之間水平方向的斥力阻止質(zhì)量塊11的運(yùn)動(dòng)，彈性棒12變形同時(shí)產(chǎn)生彈性力，二力共同作用，可動(dòng)環(huán)形磁體10有自動(dòng)對(duì)心的趨勢(shì)。質(zhì)量塊11不會(huì)與導(dǎo)電片3、4接觸，電路不會(huì)導(dǎo)通，保持電路斷開(kāi)第一穩(wěn)態(tài)，所以此傳感器具有一定的抗干擾能力。圖2所示，當(dāng)外界碰撞產(chǎn)生的慣性力達(dá)到設(shè)定的危險(xiǎn)閾值時(shí)，慣性力引起質(zhì)量塊 11的位移大于a，固定環(huán)形磁體9和可動(dòng)環(huán)形磁體10之間的水平方向的斥力跳轉(zhuǎn)，不再阻止質(zhì)量塊11的移動(dòng)，反而推動(dòng)質(zhì)量塊11克服彈性棒12的變形彈力繼續(xù)運(yùn)動(dòng)直至與導(dǎo)電片 3、4接觸(圖3所示b位移段)。導(dǎo)電片3、導(dǎo)電片4以及質(zhì)量塊11之間的電路接通。質(zhì)量塊11與導(dǎo)電片3、4接觸后，固定環(huán)形磁體9在水平方向排斥可動(dòng)環(huán)形磁體10，且克服彈性棒12變形彈性力，質(zhì)量塊11不需外力就能夠與導(dǎo)電片3、4緊密結(jié)合，保持電路接觸第二穩(wěn)態(tài)。實(shí)施例二圖4、5示出了另一種四彈性棒雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)圖。圖中，總體結(jié)構(gòu)和實(shí)施例一相似，不同之處是采用4根相同的彈性棒12，彈性棒12—端固定在上端蓋1上， 另一端固定在質(zhì)量塊11上，且彈性棒12均勻分布在質(zhì)量塊11的象限點(diǎn)上。固定環(huán)形磁體 9固定在下端蓋8的凸臺(tái)8b上。此設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化下端蓋8的設(shè)計(jì)，由4根彈性棒12保證質(zhì)量塊 11平動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，它主要包括一個(gè)上端蓋(1)、殼體O)、下端蓋 (8)、彈性棒(12)、固定環(huán)形磁體(9)、質(zhì)量塊(11)、可動(dòng)環(huán)形磁體(10)及導(dǎo)電觸點(diǎn)，其特征是所述彈性棒(1 連接一個(gè)帶有可動(dòng)環(huán)形磁體(10)的質(zhì)量塊(11)，彈性棒(1 的上端與上端蓋(1)相連，所述固定環(huán)形磁體(9)固定于下端蓋(8)上，可動(dòng)環(huán)形磁體(10)設(shè)置在固定環(huán)形磁體(9)的上方位置，導(dǎo)電觸點(diǎn)分為動(dòng)觸點(diǎn)和固定觸點(diǎn)( )，固定觸點(diǎn)Oa)固定于殼體O)的內(nèi)壁上，動(dòng)觸點(diǎn)是設(shè)置在質(zhì)量塊(11)表面上的導(dǎo)電帶(Ila)；當(dāng)外界沒(méi)有碰撞或有微小干擾信號(hào)時(shí)，在磁場(chǎng)力和彈性力的共同作用下，質(zhì)量塊(11)位于第一穩(wěn)態(tài)，電路斷開(kāi)；當(dāng)外界碰撞產(chǎn)生的慣性力達(dá)到設(shè)定的危險(xiǎn)閾值時(shí)，質(zhì)量塊(11)在彈性力和磁場(chǎng)力的作用下跳轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)，質(zhì)量塊(11)帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)(2a)迅速接觸，導(dǎo)通電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，其特征是所述彈性棒 (12)采用一個(gè)時(shí)，彈性棒(1 的中間與設(shè)有可動(dòng)環(huán)形磁體(10)的質(zhì)量塊(11)固定連接， 彈性棒(1 的下端固定在下端蓋(8)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，其特征是所述彈性棒 (12)采用四個(gè)時(shí)，彈性棒(1 的下端與設(shè)有可動(dòng)環(huán)形磁體(10)的質(zhì)量塊(11)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，其特征是所述彈性棒 (12)采用柔性材料制作，質(zhì)量塊(11)為導(dǎo)體或者在絕緣材料表面鍍有金屬導(dǎo)電帶(11a)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，其特征是所述固定環(huán)形磁體(9)固定在下端蓋(8)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)(8a)或凸臺(tái)(8b)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，其特征是所述質(zhì)量塊(11) 的導(dǎo)電帶(Ila)與殼體(2)內(nèi)壁上的固定觸點(diǎn)Oa)高度相對(duì)應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，其特征是所述固定觸點(diǎn) (2a)連接向外引出的導(dǎo)電片，它們之間設(shè)有絕緣層(5)。
專(zhuān)利摘要一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)萬(wàn)向碰撞傳感器，屬于車(chē)輛碰撞安全感應(yīng)的傳感器技術(shù)領(lǐng)域。該傳感器的彈性棒連接一個(gè)帶有可動(dòng)環(huán)形磁體的質(zhì)量塊，彈性棒的上端與上端蓋相連，固定環(huán)形磁體固定于下端蓋上，可動(dòng)環(huán)形磁體設(shè)置在固定環(huán)形磁體的上方位置，導(dǎo)電觸點(diǎn)由動(dòng)導(dǎo)電觸點(diǎn)和固定導(dǎo)電觸點(diǎn)組成，固定導(dǎo)電觸點(diǎn)固定于殼體的內(nèi)壁上，動(dòng)導(dǎo)電觸點(diǎn)設(shè)置在質(zhì)量塊的表面上；當(dāng)外界沒(méi)有碰撞或有微小干擾信號(hào)時(shí)，在磁場(chǎng)力和彈性力的共同作用下，質(zhì)量塊位于第一穩(wěn)態(tài)，電路斷開(kāi)；當(dāng)外界碰撞產(chǎn)生的慣性力達(dá)到設(shè)定的危險(xiǎn)閾值時(shí)，質(zhì)量塊在彈性力和磁場(chǎng)力的作用下跳轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)，質(zhì)量塊帶動(dòng)動(dòng)導(dǎo)電觸點(diǎn)與固定導(dǎo)電觸點(diǎn)迅速接觸，導(dǎo)通電路。該傳感器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以感應(yīng)任意方向的碰撞。
文檔編號(hào)H01H35/14GK202067724SQ20112018613
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者常穎, 牛磊, 趙劍, 陳國(guó)璽, 黃毓 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)