CN102853853A - 用于检测快速减速/加速事件的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明在此公开的是一种用于检测快速减速/加速事件的传感器。根据公开内容实施例所配置的传感器包括接近于一磁铁的磁性可操作设备。传感器也包括可操作地耦合至磁性屏蔽的偏置组件。偏置组件控制磁性屏蔽在第一位置和第二位置之间的运动，在第一位置处将磁性可操作设备与磁铁屏蔽，在第二位置处将磁性可操作性设备暴露于磁铁。在减速/加速事件中，磁性屏蔽克服偏置组件并从第一位置移动至第二位置，从而导致磁性可操作设备暴露于磁铁。

Description

用于检测快速减速/加速事件的传感器

技术领域

本申请所公开内容大致上与运动传感器相关，尤其与检测用于启动安全气囊和/或其它约束系统的运载工具中的快速减速/加速事件的传感器相关。

背景技术

现代飞机、汽车和其他运载工具使用个人约束系统以保护乘客避免快速减少/加速事件，例如碰撞。这些系统通常包括利用膝部和/或肩膀部分的安全带，可能还包括充气气囊以进一步保护乘客。许多这些个人约束系统利用传感器和电子电路以促进或加强其保护功能。例如，汽车中的安全带通常利用闩锁传感器检测安全带是否被固定，以及启动声音信号以提醒乘客系紧安全带。此外，一些个人约束系统利用碰撞传感器检测碰撞并提供保护性反应。

各类传感器被用于检测碰撞或其他快速减速/加速事件，并启动安全气囊、锁或预紧安全带系统的充气，和/或启动其他反应。在安全气囊启动中使用的一种类型的传感器利用磁簧开关与弹簧偏置磁铁合作。在一般情况下，碰撞事件导致磁铁移动到一个位置，在该位置它驱动(例如，关闭)磁簧开关，从而激活部署安全气囊的电路。虽然这些传感器可以在发生碰撞时提供可靠的启动，但他们也可能易受到外部磁场影响。例如，如果磁场由具有足够强度的单独磁铁或电磁装置所引起，磁簧开关可能被无意启动。

附图说明

图1系依据本申请公开内容的实施例配置的安全气囊系统的等轴视图；

图2系依据本申请公开内容的实施例配置的传感器的部分分解的横截面等轴视图；

图3系依据本申请公开内容的实施例配置的磁簧开关的剖视图；

图4系依据本申请公开内容的实施例配置的霍尔效应传感器的等轴视图；

图5系依据本申请公开内容的实施例配置的部分传感器的横截面等轴视图。

发明详述

以下公开内容描述了与安全气囊和其它约束系统一起使用的各种碰撞传感器及相关的制造和使用方法。某些细节载于下列说明和图1-5中以提供对公开内容的各种实施例的透彻理解。其它描述已知结构和系统的细节通常与碰撞传感器、磁簧开关、霍尔效应传感器及安全气囊联系在一起，但是，并未在下文中提出以避免不必要的模糊公开内容各种实施例的说明。

附图中所示的很多细节和特征只是公开内容特定实施例的说明。因此，其他实施例可以具有不脱离本发明的精神和范围的其它细节和特征。此外，本领域技术人员将理解进一步的实施例无需下文所述的一些细节即可以被实现。此外，公开内容的各种实施例可以包括除了那些在附图中所阐述的结构，并明确不限于附图所示的结构。此外，附图中所示的各种要素和特征可能并未按比例绘制。

在附图中，相同的参考编号表示相同或至少大致相似的元素。为了方便讨论任何特定的元素，最显著的数字或任何参考编号的数字是指元素被首次在其中介绍的附图。例如，元素102首次在图1中被介绍和讨论。

图1是依据公开内容的实施例配置的安全气囊系统100的等轴视图。安全气囊系统100包括电子模块组件(EMA)102，电子模块组件102可操作地连接到一个或多个充气机112(分别标示为第一充气机112a，第二充气机112b和第三充气机112c)。第一充气机112a通过充气管113可操作地耦合至安全气囊111。在列举的实施例中，安全气囊111被携带在安全带上，如安装到座位115上的圈带110。额外的充气机112b和112b可同样地耦合至在相邻座位中的额外带装式安全气囊(未显示)。

在列举的实施例中，电子模块组件102包括传感器104、电源106和部署电路108。下面将更详细地描述，快速减速或加速事件激活传感器104，启动部署电路108。部署电路108发射相应的电信号至充气机112，使它们释放高压气体(如空气)迅速对各自的安全气囊充气。

虽然图1和上述说明详述了安全带中的安全气囊的使用，本发明的其他实施例可以包括在其他位置(如驾驶杆、座椅、汽车的支柱或侧壁等)安装的安全气囊。此外，在此公开的传感器可以用来启动其他类型的系统，包括其他类型的个人约束系统(如用于安全带约束的预紧器、用于安全带约束的网状伸缩锁，等等)。

图2是依据本发明实施例配置的传感器104的部分分解的横截面等轴视图。在列举的实施例中，传感器104包括具有内腔204的外壳202，内腔204沿纵轴208延伸。外壳202可以包括空心管部分206，空心管部分206穿过内腔204沿纵轴208延伸。在列举的实施例中，磁铁218被固定地布置在内腔204的内壁224的周围并通常延伸内腔204的长度。在其他实施例中，磁铁218可以沿内腔204的一部分延伸。

在列举的实施例中，磁场屏蔽210可移动地或滑动地被围绕空心管部分206布置。屏蔽210具有与第二末端部分214相间隔的第一末端部分212。屏蔽210掩蔽磁场并可以由表现出高磁导率的材料制成。在一个实施例中，屏蔽210可以由高导磁合金(mu-metal)制成。例如，可从美国新罕布什尔州伦敦德里郡里克大道9号的MuShield公司获得的合适的镍、铁以及钼金属合金。偏置组件216可操作地耦合至屏蔽210的第一末端部分212和内腔204的204的相反端壁之间，以控制屏蔽210沿纵轴208的运动。在列举的实施例中，偏置组件216是一个环绕空心管部分206的线圈弹簧。端盖230可插入外壳部分202的开口232以关闭和密封内腔防止液体和/或碎片进入。

传感器104包括可操作地布置在管部分206中的磁性可操作设备或开关。在一些实施例中，开关220可以是一个磁簧开关，例如常开磁簧开关(normally open reed switch，例如，来自于美国俄克拉何马州奇克谢Norge路3100号的HIS Sensing公司)，如图3中所示的更多细节。在其他实施例中，开关220可以是一个常闭簧片关。此外，在其他实施例中，磁性可操作设备或开关可以包括磁性的霍尔效应传感器。本领域所公知的霍尔效应传感器可响应于电磁场的变化而改变其输出电压，因此可以作为一个开关操作。然而，为了便于参考，磁性可操作设备220以下简称为磁簧开关220。

磁簧开关220被布置在空心管部分206之中并可操作地耦合到第一线222a和第二线222b。线222从磁簧开关220沿纵轴208延伸并从外壳202的相对端上的管部分206出来。在列举的实施例中，第一线222a和第二线222b分别被可操作地耦合至第一终端块226a和第二终端块226b。终端块226可以包括连接器插脚228，连接器插脚228可用于将传感器104安装在印刷电路板上(PCB，未显示)或其他电器接口。例如，图1的电子模块组件102可能包括印刷电路板，传感器104可以被安装至印刷电路板。在这样一个实施例中，传感器104通过印刷电路板被可操作地耦合至部署电路108。在其他实施例中，传感器104可被安装在电子模块组件102中而无需被安装到印刷电路板上。在这样的实施例中，线222可以通过独立的电气连接(未显示)被连接到部署电路108。此外，传感器104可以安装在飞机、汽车或其他运载工具的其他组件上，并且同样可以通过独立的电气连接被连接至部署电路108或其他电路。

在列举的实施例中，内腔204、空心管部分206、偏置组件216、磁铁218和磁性屏蔽210通常都在环形圆筒的形状中。然而，在其他实施例中，这些组件可以有其他截面形状，如矩形。此外，磁性屏蔽210可被定位在磁铁218和磁簧开关220之间而无需环绕磁簧开关220。此外，偏置组件216可被定位于外壳202的另一端上并可操作地连接到除了内腔204的相反端壁之外的端盖230。

图3是依据公开内容的实施例配置的常开磁簧开关220的剖视图。磁簧开关220包括密封管304。线222的末端延伸入管304并在一对分隔开的金属簧片302中停止。正如下文将进一步讨论，金属簧片302可以由足够强度的磁场驱动。

图4是依据公开内容的另一个实施例配置的霍尔效应传感器402的等轴视图。在传感器104的一些实施例中，霍尔效应传感器402可以用来代替磁簧开关220。类似于磁簧开关220，霍尔效应传感器402包括可连接到部署电路108的导线404。

回到图2，当传感器104不受沿轴线208的减速/加速限制时，偏置组件216保持具有第二末端部分214的磁性屏蔽210在第一位置A。在位置A，屏蔽210环绕磁簧开关220并将其与磁铁218的磁场隔开。第二末端部分214保持在A位置直到沿着轴208的足够力量的碰撞或快速减速/加速事件引起屏蔽210的惯性克服偏置组件216并远离开关220。例如，发生快速减速时，以致于在D方向力量被施加在传感器104上，屏蔽210压缩偏置组件216并在内腔204中运动以使得第二末端部分214移动到第二位置B。在位置B处，屏蔽210不再环绕磁簧开关220。因此，常开磁簧开关220瞬间接触到的磁铁218的磁场。磁场促使簧片302合在一起，从而完成在线222之间的电气连接以及启动部署电路108。作为部署电路108启动的结果，电子模块组件102发送启动信号至充气机112以对其相联的安全气囊充气。

本领域相关技术人员将认识到传感器104的组件可以被设计为提供启动，启动取决于由传感器在一段时间内经历的加速中的变化。通过举例的方式，用于商业航空应用的传感器104的实施例可以被用来启动后碰撞事件，碰撞事件导致了超过90毫秒的16Gs加速变化。在一个实施例中，传感器104可以进一步配置为在50毫秒内启动响应。然而，在其他实施例中，可以使用其它启动的阈值和响应的时间。

在列举的实施例中，具有在方向A上的力的快速加速事件将张力置于偏置部件216上。然而，端盖230防止屏蔽210在方向D上的任何显著运动，那样会将磁簧开关220暴露于磁场。然而，在上述讨论的具有安装在外壳202的相对端的偏置组件216的实施例中，加速事件可能会导致磁簧开关220的激活。在这样的实施例中，内腔204将在方向D上具有空间以用于在一个快速加速事件中屏蔽210压缩偏置组件216。此外，还有其它包括如图2所示以相同方式被安装的偏置组件216的实施例，亦可以包括内腔中的空间以用于通过在方向D上的移动使磁簧开关220暴露于磁场。在这类实施例中，加速事件将张力置于偏置组件216上并且屏蔽210在方向D上移动以激活磁簧开关220。因此，传感器104的实施例可以被配置为检测到加速和减速事件。此外，传感器104可以被安装在一个相反方向上以在加速事件中提供激活。除了这些实施例，额外的传感器被提供以允许在减速和加速事件中的驱动。

图5是依据公开内容的另一个实施例配置的传感器504的一部分的横截面等轴视图。在此实施例中，传感器504包括多个磁簧开关220。在这样的实施例中，多个磁簧开关220可以独立连接到部署电路108。因此，这样的配置可以被使用，例如，提供某种程度的冗余。

如上所述，磁性屏蔽210防止磁铁218的磁场激活磁簧开关220虽然磁性屏蔽210是在位置A处。在此所述的实施例的一个优势是除了从磁铁218的磁场屏蔽磁簧开关220外，磁性屏蔽210也从外部磁场(如设备附近放置的立体声扬声器)屏蔽磁簧开关220。外部电子或磁场装置可以产生巨大的磁场，可能会无意中开动部署电路。在替代传感器的设计采用一个可移动的磁铁和无磁屏蔽，这些外部磁场可以导致不慎引发的保护性反应。因此，通过提供一个可移动屏蔽而不是事先设计的可移动磁铁，本发明显著降低外部磁场不慎激活的问题。

从上述可被认为在此描述的具体实施例仅为说明目的，但各种修改可以在不偏离公开的各种实施例的精神和范围内被作出。因此，虽然列举的实施例包括单个传感器，但是包括多个传感器是在本发明的范围内的。在采用多个传感器的实施例中，每个传感器可被独立连接到部署电路。例如，这样的配置可以被用于在运载工具从任何角度碰撞和/或运载工具侧翻的事件中提供安全气囊启动。此外，当与公开的某些实施例相联系的各种优势和特征已在上述那些实施例的上下文中被描述，其他体现也可能表现出这样的优势和/或特征，并非所有的实施例需要必须表现出这样的优势和/或特征以落入公开内容的范围之内。因此，公开内容除了附加权利要求外不受其他限制。

Claims (20)

1.一种传感器，包括：

磁性可操作设备；

提供磁场的磁铁；以及

可在第一位置和第二位置之间移动的屏蔽，在第一位置处所述屏蔽防止所述磁场操控所述设备，以及在第二位置处所述磁场操控所述设备。

2.如权利要求1所述的传感器，其中屏蔽被可操作地耦合至偏置组件，所述偏置组件在第一位置定位屏蔽，并且其中施加在传感器上的足够的力量驱动磁性屏蔽对抗偏置组件，并将屏蔽从第一位置移至第二位置。

3.如权利要求2所述的传感器，其中磁性可操作设备包括磁簧开关。

4.如权利要求1所述的传感器，其中磁性可操作设备包括霍尔效应传感器。

5.如权利要求1所述的传感器，其中屏蔽包括高导磁合金。

6.如权利要求1所述的传感器，进一步包括具有内腔的外壳，并且其中磁铁和屏蔽被包含在内腔之中。

7.如权利要求1所述的传感器，其中磁性可操作设备被可操作地连接至安全气囊部署电路。

8.如权利要求1所述的传感器，其中磁性可操作设备是第一磁性可操作设备，以及其中传感器进一步包括第二磁性可操作设备。

9.一种传感器，包括：

磁性可操作开关；

可相对于开关固定地布置的磁铁；以及

可在第一位置和第二位置之间移动的磁性屏蔽，在第一位置处将开关与磁铁屏蔽以及在第二位置处将开关暴露于磁铁。

10.如权利要求9所述的传感器，进一步包括控制磁性屏蔽从第一位置至第二位置的移动，以响应预设大小的减速和加速事件中的至少一个。

11.如权利要求9所述的传感器，进一步包括具有空心管部分的外壳，其中磁铁和磁性屏蔽呈环形圆筒形，且磁铁和磁性屏蔽环绕空心管部分，以及其中磁性可操作开关被定位在空心管之内。

12.如权利要求9所述的传感器，其中磁性可操作开关是常开磁簧开关。

13.如权利要求9所述的传感器，其中磁性屏蔽包括高导磁合金。

14.如权利要求9所述的传感器，其中磁性可操作开关是第一磁性可操作开关，并且其中传感器进一步包括第二磁性可操作开关。

15.如权利要求9所述的传感器，其中磁性可操作开关连接于线，且开关和线是安全气囊驱动电路中的组件。

16.一种启动可充气安全气囊的方法，包括：

响应于快速减速和加速事件而移动磁性屏蔽，其中移动磁性屏蔽使磁性可操作设备暴露于磁场；

响应于磁场，激活磁性可操作设备；以及

响应于设备的激活，发送信号以充气安全气囊。

17.如权利要求16所述的方法，其中磁场是由安置于接近所述设备的磁铁所产生。

18.如权利要求16述的方法，其中安全气囊是第一安全气囊，以及其中方法进一步包括发送信号以充气至少一个额外的安全气囊。

19.如权利要求16述的方法，其中磁性可操作设备是常开磁簧开关。

20.如权利要求16述的方法，其中磁性屏蔽包括高导磁合金。

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