CN102163514B

CN102163514B - 一种永磁式万向碰撞传感器

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Publication number: CN102163514B
Application number: CN 201110087478
Authority: CN
Inventors: 赵剑; 常颖; 陈井良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: CN102163514A

Abstract

一种永磁式万向碰撞传感器，属于车辆碰撞安全感应的传感器技术领域。该传感器的敏感元件包括设有可动环形磁体的质量块和1-4个采用柔性材料制作的弹性棒，弹性棒与质量块和端盖进行固定连接，在壳体内侧设有一个固定环形磁体和1-2个带有向外引线的导电环。当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块带动导通环与导电环迅速接触，导通电路。该传感器可以感应任意方向的碰撞，抗干扰能力强，工作稳定可靠，零件数目少，结构简单，易于装配，适合大批量生产。

Description

一种永磁式万向碰撞传感器

技术领域

本发明涉及一种永磁式万向碰撞传感器，属于车辆碰撞安全感应的传感器技术领域。

技术背景

《博世中国主动安全调查》上显示，安全性已成为汽车性能评价的最重要标准。碰撞传感器作为车辆碰撞安全感应的关键器件，能够快速的将碰撞强度阈值信号传输给车辆安全控制系统，及时引爆安全气囊来保护乘员安全。

现有碰撞传感器技术中，专利公开号CN01268160和CN201440397U中所述的碰撞传感器，主要依靠磁体所吸附的钢球碰撞触点来导通电路，但导磁球体只能沿一个方向运动，因而只能检测正前方或者斜前方正负30°的碰撞，并且容易造成触点接触时间短或触点接触不稳定的现象。专利CN201231730Y设计了一种T型传感器，沿三个通道各设一个导磁钢球。虽然该传感器能够检测正负90°三个方向的碰撞，但没有做到万向碰撞检测。专利申请号200510017416.5所述的密闭腔内设置可变性导电惯性体的多方向事故检测方法，虽然能够检测任意方向的碰撞，但其腔体内多数注要入惰性气体或真空，密封要求严格，并且阈值感应精度和变形体与触点的接触可靠性难以保证，难以直接用于车辆碰撞的高精度传感。综合分析现有碰撞传感器，难以同时满足多方向传感和稳定接触的使用要求。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种永磁式万向碰撞传感器，以实现对任意方向的碰撞强度准确感应，并保持触点稳定接触的功能。

本发明采用的技术方案是：一种永磁式万向碰撞传感器，它主要包括一个上端盖、壳体、下端盖和一个设置在壳体内的敏感元件，所述敏感元件包括设有可动环形磁体的质量块和1-4个采用柔性材料制作的弹性棒，弹性棒与质量块和端盖进行固定连接，在所述壳体内侧设有一个固定环形磁体和1-2个带有向外引线的导电环，可动环形磁体的位置与固定环形磁体的位置相对应，并相互之间留有适当间隙，导电环位于固定环形磁体的下方位置，导电环的位置与位于可动环形磁体下方的导通环的位置相对应。

所述弹性棒采用一个第一弹性棒，第一弹性棒的中间与设有可动环形磁体的质量块固定连接，其一端固定在上端盖上，另一端固定在下端盖上；所述导电环的数量为1-2个。

所述弹性棒采用四个周向均布的第二弹性棒，第二弹性棒的一端与设有可动环形磁体的质量块固定连接，另一端固定在上端盖上；所述导电环的数量为1-2个。

在采用一个第一弹性棒或四个第二弹性棒时，所述导电环采用一个第一导电环和一个第二导电环，第一导电环和第二导电环之间设有绝缘层，在第一导电环的内侧设有一个固定套筒，第一导电环设有第一引线，第二导电环设有第二引线。

在采用一个第一弹性棒时，所述导电环采用一个第一导电环，在第一导电环的内侧设有一个固定套筒，第一导电环设有第一引线，第一弹性棒在下端盖的外伸端为第三引线。

在采用四个第二弹性棒时，所述导电环采用一个第一导电环，在第一导电环的内侧设有一个固定套筒，第一导电环设有第一引线，四个第二弹性棒之一在上端盖的外伸端为第四引线。

上述的技术方案让弹性棒连接带有可动环形磁体的质量块，固定环形磁体固定于壳体的内壁，且与可动环形磁体相对应，当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块带动导通环与导电环迅速接触，导通电路。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1)由于柔性弹性棒将端盖与质量块连接在一起，因而能够感应任意方向上的外界碰撞，并且当惯性力达到危险阈值时，质量块上的导通环迅速与导电环接触，导通导电环所连接的外部电路，在保证碰撞强度的准确检测的同时，实现多方向碰撞传感。

2)由于将固定环形磁体固定于壳体，可动磁体固定于质量块，形成组合机构，通过永磁组合结构产生的永磁吸合力使导通环与导电环接触后无需外界提供能量就能保持稳定，有效地提高了传感器的抗干扰能力，解决了触点接触后保持稳定的问题。

3)可根据外界碰撞强度的不同，通过选择不同磁性能的固定环形磁体和可动环形磁体，以及不同弹性系数的柔性弹性棒，满足不同应用场合的使用要求。

4)碰撞传感器包括零件数目少，结构简单，易于装配，适合大批量生产。

附图说明

图1是一种单弹性棒和双导电环的碰撞传感器处于待机状态的结构图。

图2是一种单弹性棒和双导电环的碰撞传感器处于导通状态的结构图。

图3是一种单弹性棒和单导电环的碰撞传感器处于待机状态的结构图。

图4是一种单弹性棒和单导电环的碰撞传感器处于导通状态的结构图。

图5是一种四弹性棒和双导电环的碰撞传感器处于待机状态的结构图。

图6是一种四弹性棒和双导电环的碰撞传感器处于导通状态的结构图。

图7是一种四弹性棒和单导电环的碰撞传感器处于待机状态的结构图。

图8是一种四弹性棒和单导电环的碰撞传感器处于导通状态的结构图。

图中：1、上端盖，2、垫片，3、壳体，4、固定环形磁体，5、绝缘层，6、第一引线，6a、第二引线，7、下端盖，8、垫片，9、固定套筒，10、第一导电环，11、第二导电环，12、垫片，13、质量块，14、可动环形磁体，15、第一弹性棒，15a、第三引线，16、导通环，17、第二弹性棒，17a、第四引线。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。

图1、2示出了一种单弹性棒和双导电环的碰撞传感器的结构图。图中，碰撞传感器主要包括一个上端盖1、壳体3、下端盖7和一个设置在壳体3内的敏感元件，敏感元件包括设有可动环形磁体14的质量块13和1个采用柔性材料制作的第一弹性棒15，第一弹性棒15的中间与设有可动环形磁体14的质量块13固定连接，其一端固定在上端盖1上，另一端固定在下端盖7上。在壳体3内侧设有一个固定环形磁体4、第一导电环10和第二导电环11。可动环形磁体14的位置与固定环形磁体4的位置相对应，并相互之间留有适当间隙。第一导电环10和第二导电环11之间设有绝缘层5，在第一导电环10的内侧设有一个固定套筒9，第一导电环10设有第一引线6，第二导电环11设有第二引线6a。第一导电环10和第二导电环11位于固定环形磁体4的下方位置，导电环的位置与位于可动环形磁体14下方的导通环16的位置相对应。

外壳3为常见的具有绝缘性质的工程材料，如橡胶，有机玻璃，TPEE等，内部填充阻尼物质；第一导电环10和第二导电环11为具有导电性的合金材料制成，如铜，铝，金等。

连接质量块13的第一弹性棒15两端分别连接上端盖1和下端盖7，形成两端固定的简支梁结构，当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，第一弹性棒15沿水平方向发生弯曲变形。上端盖1、下端盖7与壳体3形成一个密闭腔体。可动环形磁体14、质量块13和第一弹性棒15同轴，质量块13沿水平任意方向运动过程中，固定环形磁体4与可动环形磁体14之间的垂直距离保持不变，与第一弹性棒15构成永磁组合结构。

当无碰撞或轻微碰撞发生时，质量块13在第一弹性棒15的约束下，质量块13不运动，第一导电环10和第二导电环11之间的通路断开。当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块13因惯性力作用沿水平方向运动，第一弹性棒15发生弯曲变形，带动导通环16与固定在壳体3上的第一导电环10和第二导电环11迅速接触，并依靠可动环形磁体14与固定环形磁体4之间的永磁吸合力作用保持接触稳定，使传感器处于导通状态。

图3、4示出了一种单弹性棒和单导电环的碰撞传感器的结构图。图3、4所示的技术方案与图1、2所示的技术方案的主要区别是在壳体3内侧只设有一个固定环形磁体4和第一导电环10，第一导电环10设有第一引线6，。第一导电环10位于固定环形磁体4的下方位置，第一导电环10的位置与位于可动环形磁体14下方的导通环16的位置相对应。另外，第一弹性棒15在下端盖7的外伸端设有第三引线15a。同理，当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块13因惯性力作用沿水平方向运动，第一弹性棒15发生弯曲变形，带动导通环16与固定在壳体3上的第一导电环10迅速接触，并依靠可动环形磁体14与固定环形磁体4之间的永磁吸合力作用保持接触稳定，使传感器通过第一引线6和第三引线15a处于导通状态。

图5、6示出了一种四弹性棒和双导电环的碰撞传感器的结构图。图5、6所示的技术方案与图1、2所示的技术方案的主要区别是采用四个周向均布的第二弹性棒17(图中只能见到三个第二弹性棒17)，第二弹性棒17的一端与设有可动环形磁体14的质量块13固定连接，另一端固定在上端盖1上。连接质量块13的四个第二弹性棒17连接上端盖1，形成一端固定的悬臂梁结构，当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，第二弹性棒17沿水平方向发生弯曲变形。上端盖1、下端盖7与壳体3形成一个密闭腔体。质量块13沿水平任意方向运动过程中，固定环形磁体4与可动环形磁体14之间的垂直距离保持不变，与第二弹性棒17构成永磁组合结构。

当无碰撞或轻微碰撞发生时，质量块13在第二弹性棒17的约束下，质量块13不运动，第一导电环10和第二导电环11之间的通路断开。当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块13因惯性力作用沿水平方向运动，第二弹性棒17发生弯曲变形，带动导通环16与固定在壳体3上的第一导电环10和第二导电环11迅速接触，并依靠可动环形磁体14与固定环形磁体4之间的永磁吸合力作用保持接触稳定，使传感器处于导通状态。

图7、8示出了一种四弹性棒和双导电环的碰撞传感器的结构图。图7、8所示的技术方案与图5、6所示的技术方案的主要区别是在壳体3内侧只设有一个固定环形磁体4和第一导电环10，第一导电环10设有第一引线6，。第一导电环10位于固定环形磁体4的下方位置，第一导电环10的位置与位于可动环形磁体14下方的导通环16的位置相对应。另外，四个第二弹性棒17之一在上端盖1的外伸端设有第四引线17a。同理，当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块13因惯性力作用沿水平方向运动，第二弹性棒17发生弯曲变形，带动导通环16与固定在壳体3上的第一导电环10迅速接触，并依靠可动环形磁体14与固定环形磁体4之间的永磁吸合力作用保持接触稳定，使传感器通过第一引线6和第四引线17a处于导通状态。

Claims

1.一种永磁式万向碰撞传感器，它主要包括一个上端盖（1）、壳体（3）、下端盖（7）和一个设置在壳体（3）内的敏感元件，其特征是：所述敏感元件包括设有可动环形磁体（14）的质量块（13）和1-4个采用柔性材料制作的弹性棒，弹性棒与质量块（13）和端盖进行固定连接，在所述壳体（3）内侧设有一个固定环形磁体（4）和带有向外引线的导电环，可动环形磁体（14）的位置与固定环形磁体（4）的位置相对应，并相互之间留有适当间隙，导电环位于固定环形磁体（4）的下方位置，导电环的位置与位于可动环形磁体（14）下方的导通环（16）的位置相对应；当无碰撞或轻微碰撞发生时，所述质量块（13）在弹性棒的约束下，质量块（13）不运动，导电环的通路断开；当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，所述质量块（13）因惯性力作用沿水平方向运动，所述弹性棒发生弯曲变形，带动导通环（16）与固定在壳体（3）上的导电环迅速接触，并依靠可动环形磁体（14）与固定环形磁体（4）之间的永磁吸合力作用保持接触稳定，使传感器处于导通状态。

2.根据权利要求1所述的一种永磁式万向碰撞传感器，其特征是：所述弹性棒采用一个第一弹性棒（15），第一弹性棒（15）的中间与设有可动环形磁体（14）的质量块（13）固定连接，其一端固定在上端盖（1）上，另一端固定在下端盖（7）上；所述导电环的数量为1-2个。

3.根据权利要求1所述的一种永磁式万向碰撞传感器，其特征是：所述弹性棒采用四个周向均布的第二弹性棒（17），第二弹性棒（17）的一端与设有可动环形磁体（14）的质量块（13）固定连接，另一端固定在上端盖（1）上；所述导电环的数量为1-2个。

4.根据权利要求2或3所述的一种永磁式万向碰撞传感器，其特征是：所述导电环采用一个第一导电环（10）和一个第二导电环（11），第一导电环（10）和第二导电环（11）之间设有绝缘层（5），在第一导电环（10）的内侧设有一个固定套筒（9），第一导电环（10）设有第一引线（6），第二导电环（11）设有第二引线（6a）。

5.根据权利要求2所述的一种永磁式万向碰撞传感器，其特征是：所述导电环采用一个第一导电环（10），在第一导电环（10）的内侧设有一个固定套筒（9）, 第一导电环（10）设有第一引线（6）, 第一弹性棒（15）在下端盖（7）的外伸端为第三引线（15a）。

6.根据权利要求3所述的一种永磁式万向碰撞传感器，其特征是：所述导电环采用一个第一导电环（10），在第一导电环（10）的内侧设有一个固定套筒（9）, 第一导电环（10）设有第一引线（6）, 四个第二弹性棒（17）之一在上端盖（1）的外伸端为第四引线（17a）。