CN208969126U - 角加速度开关和开关组件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种角加速度开关和开关组件，其中，角加速度开关包括：第一基柱(10)；支撑梁(20)，可摆动地连接在所述第一基柱(10)上；质量块(30)，固定在所述支撑梁(20)的自由端，所述质量块(30)的摆动方向的一侧设置有第一磁膜(31)；以及第一感应梁(41)，连接在所述第一基柱(10)上，间隔地设置在所述支撑梁(20)的摆动方向的一侧，所述第一感应梁(41)上设置有第三磁膜(411)，所述角加速度开关在所述第一磁膜(31)与所述第三磁膜(411)吸合时闭合。即，本公开提供的角加速度开关可以通过直接获取角加速度来实现闭合的功能。

Description

角加速度开关和开关组件

技术领域

本公开涉及传感器技术领域，具体地，涉及一种角加速度开关和开关组件。

背景技术

角加速度开关是一种惯性传感器，其作用是在转动的物体的角加速度达到一定的阈值时闭合，而在角加速度未达到该阈值时保持断开状态。在相关技术中，角加速度开关通常是借助于线加速度开关来实现其功能，具体而言，通过检测物体的线加速度，与转动半径进行换算，从而得到角加速度，而由于无法直接通过角速度值来控制开关的动作，导致开关的精度不高。

实用新型内容

本公开的一个目的是提供一种角加速度开关，以解决利用线加速度换算获取角加速度的结构精度不高的问题。

本公开的另一个目的是提供一种开关组件，该开关组件配置有本公开提供的角加速度开关。

为了实现上述目的，本公开提供一种角加速度开关，包括：

底座；

第一基柱，垂直立于所述底座上；

支撑梁，可摆动地连接在所述第一基柱上；

质量块，固定在所述支撑梁的自由端，所述质量块的摆动方向的一侧设置有第一磁膜；以及

第一感应梁，连接在所述第一基柱上，间隔地设置在所述支撑梁的摆动方向的一侧，所述第一感应梁上设置有第三磁膜，

所述角加速度开关在所述第一磁膜与所述第三磁膜吸合时闭合。

可选地，所述质量块上设置有第一磁块，所述角加速度开关还包括间隔地设置在所述质量块的前端的第二基柱，所述第二基柱垂直立于所述底座上，所述第二基柱上设置有第二磁块，在所述角加速度开关未受角加速度激励时，所述第二磁块形成在所述质量块和所述第一感应梁之间，所述第一磁块和所述第二磁块的极性相同。

可选地，所述第二基柱为弧形柱，所述弧形柱的圆弧线延伸方向与所述支撑梁的摆动方向平行。

可选地，所述第一基柱上设置有扭转弹簧，所述支撑梁连接在所述扭转弹簧上，所述扭转弹簧的扭动方向与所述支撑梁的摆动方向相同。

可选地，所述角加速度开关包括能够限制所述第一感应梁向外摆动的限位结构。

可选地，所述质量块的摆动方向的一侧设置有第五磁膜，所述第五磁膜连接在所述第一磁膜的侧方，所述限位结构包括垂直立于所述底座上的第三基柱以及连接在所述第三基柱上的第一限位梁，所述第一限位梁设置在所述第一感应梁的摆动方向的外侧，所述第一限位梁上设置有能够与所述第五磁膜吸合的第七磁膜。

可选地，所述角加速度开关还包括：

第二感应梁，连接在所述第一基柱上，相对于所述第一感应梁设置在所述支撑梁的另一侧，所述第二感应梁上设置有第四磁膜，

所述质量块的位于所述第一磁膜的对侧设置有第二磁膜，所述角加速度开关在所述第二磁膜与所述第四磁膜吸合时闭合。

根据本公开的第二个方面，提供一种开关组件，包括：

可转动的外壳；和

根据以上所述的角加速度开关，

所述外壳的转动方向与所述支撑梁的摆动方向相同。

可选地，所述外壳形成为能够绕其轴线转动的环形壳体，所述环形壳体中通过连接内环和外环的隔板形成多个腔室，至少两个所述腔室中设置有所述角加速度开关。

可选地，每个所述角加速度开关具有不同的闭合阈值。

通过上述技术方案，质量块通过支撑梁可摆动地连接在第一基柱上，支撑梁和第一基柱的连接点为质量块的摆动圆心。当作用在质量块上的角加速度达到开关的闭合阈值时，第一磁膜与第三磁膜吸合，从而使开关闭合；当作用在质量块上的角加速度未达到开关的闭合阈值时，第一磁膜与第三磁膜未吸合，即处于分离状态，从而使开关未闭合，即处于断开状态。即，本公开提供的角加速度开关可以通过直接获取角加速度来实现闭合的功能。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的一个实施方式的角加速度开关的示意图；

图2是根据本公开的另一个实施方式的角加速度开关的示意图；

图3是根据本公开的另一个实施方式的角加速度开关的示意图；

图4是根据本公开的另一个实施方式的角加速度开关的示意图；

图5是根据本公开的一个实施方式的开关组件的外壳的示意图；

图6是根据本公开的一个实施方式的开关组件的内部的正视图，其中主要示出角加速度开关部分；

图7是图6中的其中一个角加速度开关的示意图。

附图标记说明

10 第一基柱 11 扭转弹簧 20 支撑梁

30 质量块 31 第一磁膜 32 第二磁膜

33 第一磁块 34 第五磁膜 36 第六磁膜

41 第一感应梁 411 第三磁膜 42 第二感应梁

421 第四磁膜 50 第二基柱 51 第二磁块

52 第三磁块 60 第三基柱 71 第一限位梁

711 第七磁膜 721 第八磁膜 72 第二限位梁

80 外壳 81 内环 82 外环

83 隔板 84 托板 85 盖板

801 轴线 802 过线孔 90 底座

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内”、“外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的，具体地，参照图1，支撑梁20在朝向第一感应梁41或第二感应梁42摆动时为向外摆动；“前”、“后”是为了描述方便进行的定义，具体地，参照图1示出的支撑梁20，其连接在第一基柱10上的一端为后端，连接质量块30的一端为前端。本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，下面的描述在涉及附图时，不同附图中的同一附图标记表示相同或相似的要素。

如图1所示，本公开提供的角加速度开关包括第一基柱10、支撑梁20、质量块30以及第一感应梁41。其中，第一基柱10可以安装在底座90上，该第一基柱10可以如图1所示地垂直立于底座90上，而二者还可以具有其他位置关系，例如第一基柱10的延伸方向与底座90的板面平行，即这里底座90仅起到安装基座的作用。支撑梁20可摆动地连接在第一基柱10上，具体地，在图1示出的实施方式中，支撑梁20在垂直于底座90的平面内摆动，即当底座90水平放置时，支撑梁20上下摆动。但是本公开并不限制角加速度开关在实际应用时支撑梁20的摆动方向，其可以在竖直面内摆动，也可以在水平面内摆动，或者在任意适应工作环境的平面内摆动。支撑梁20的摆动可以通过多种方式来实现，例如第一基柱10设计为弹性柱，或者在第一基柱10和支撑梁20之间连接转接件等，这里不做具体限定。质量块30固定在支撑梁20的自由端，以能够随着支撑梁20同步摆动，质量块30的摆动方向的一侧设置有第一磁膜31。第一感应梁41连接在第一基柱10上，间隔地设置在支撑梁20的摆动方向的一侧，第一感应梁41上设置有第三磁膜411。参照图1，第一支撑梁20与第一感应梁41大体长度相同，第三磁膜411设置在第一感应梁41的自由端。

这里需要说明的是，质量块30作为惯性元件，为本公开提供的角加速度开关中重量占比较大的部分，即本公开提供的角加速度开关在接收角加速度激励时，主要通过质量块30的摆动来实现开关的闭合。具体地，质量块30通过支撑梁20可摆动地连接在第一基柱10上，支撑梁20和第一基柱10的连接点为质量块30的摆动圆心。当作用在质量块30上的角加速度达到开关的闭合阈值时，第一磁膜31与第三磁膜411吸合，从而使开关闭合；当作用在质量块30上的角加速度激励未达到开关的闭合阈值时，第一磁膜31与第三磁膜411未吸合，即处于分离状态，从而使开关未闭合，即处于断开状态。即，本公开提供的角加速度开关可以通过直接获取角加速度来实现闭合的功能。

为了实现开关电路的导通，支撑梁20、第一感应梁41以及质量块30分别包括导电材质，以支撑梁20为例，可以将支撑梁整体设计为导电材质，也可以在支撑梁20中设置导线，将该导线连接到质量块30上。

上述的闭合阈值指的是能够使得开关闭合的角加速度的值，该值可以根据开关的使用环境具体设定，可以通过调整质量块30的重量、支撑梁20的长度、各个磁膜的吸附力以及下述的各磁块之间的距离等因素来实现。例如，在其他结构不变的情况下，提高质量块30的重量可以提高开关的闭合阈值。这些具体设计为本领域技术人员在将角加速度开关应用到实际环境中时易于想到及实施的适应性设计，这里不展开说明。

上面的形式仅为支撑梁20朝向一个方向摆动的情况，根据本公开的另一种实施例，还可以设置第二感应梁42，第二感应梁42连接在第一基柱10上，且相对于第一感应梁41设置在支撑梁20的另一侧，第二感应梁42上设置有第四磁膜421。同时，质量块30的位于第一磁膜31的对侧设置有第二磁膜32，角加速度开关在第二磁膜32与第四磁膜421吸合时闭合。即在本实施方式中，支撑梁20的双向摆动均能够实现角加速度开关的闭合，其中，第一磁膜31与第三磁膜411的吸合和第二磁膜32与第四磁膜421的吸合分别为质量块30的两个方向的摆动结果。

角加速度开关可以根据实际使用环境设计开关闭合和断开时的不同动作，例如可以在第一磁膜31与第三磁膜411吸合时导通第一电路，实现一种动作，在第二磁膜32与第四磁膜421吸合时导通第二电路，实现另一种动作。这些具体设计也为本领域技术人员在将角加速度开关应用到实际环境中时易于想到及实施的适应性设计，这里不展开说明。

进一步地，第一感应梁41和第二感应梁42可以关于支撑梁20对称设置，从而使得角加速度开关在质量块30双向摆动时具有相同的闭合阈值。

本公开下面的示例性描述中，以支撑梁20双向摆动，且第一感应梁41和第二感应梁42对称地设置在支撑梁20两侧的实施方式为例进行说明。本领域技术人员容易想到，支撑梁20的单侧摆动的实施方式，以及第一感应梁41和第二感应梁42非对称设置是的情况与之类似。例如，下面提到的关于磁块的设置，在支撑梁20朝向一个方向摆动时，第一基柱10上设置有第一感应梁41、第二基柱50上设置有第二磁块51，或者第一基柱10上设置有第二感应梁42，第二基柱50上设置有第三磁块52。为了避免不必要的重复，这里对其他类似情况不做详细说明。

具体地，根据一些实施例，如图2所示，质量块30上可以设置有第一磁块33，角加速度开关还包括间隔地设置在质量块30的前端的第二基柱50，第二基柱50可以如第一基柱10类似地安装在底座90上，第二基柱50上设置有第二磁块51和第三磁块52，第二磁块51和第三磁块52对称且间隔地设置在支撑梁20的摆动方向的两侧，在角加速度开关未受角加速度激励时，第二磁块51形成在质量块30和第一感应梁41之间，第三磁块52形成在质量块30和第二感应梁42之间，第一磁块33、第二磁块51和第三磁块52的极性相同。需要指出的是，第二磁块51设置在质量块30和第一感应梁41之间，该位置关系是基于摆动方向而言的，实际安装时，第二磁块51设置在第二基柱50上，其余质量块30和第一感应梁41没有直接的连接关系。这里，极性相同是指相互作用的磁块在彼此接近的位置的极性相同，具体地，第一磁块33与第二磁块51之间的作用力为斥力，第一磁块33和第三磁块52之间的作用力为斥力。在图2示出的实施方式中，在一个摆动方向上，依次设置有第三磁膜411、第二磁块51、第一磁膜31、第一磁块33、第二磁膜32、第三磁块52、第四磁膜421。

这样，以支撑梁20朝向第一感应梁41摆动的情况为例，即第一磁膜31朝向第三磁膜411移动时，由于第一磁块33和第二磁块51的极性相同，二者之间存在斥力，在角加速度较小时，质量块30无法克服该斥力而继续摆动，使得第一磁膜31不会与第三磁膜411吸合。支撑梁20朝向第二感应梁42摆动的情况与之类似，这里不再赘述。第一磁块33、第二磁块51以及第三磁块52的设置一方面可以提高角加速度开关的闭合阈值，另一方面可以避免支撑梁20在产生细小振动而导致开关不必要的闭合。此外，磁块间的作用力、磁膜间的作用力以及支撑梁20摆动时受到的回弹力(例如下述的扭转弹簧11的回复力)集中作用在质量块30上，且前述的力分别处在变化中，使得质量块30在运动过程中可以在多个位置处于合力为0的状态，即稳态，开关处在不同的稳态时无需外界提供能量。

进一步地，如图2所示，第二基柱50可以为弧形柱，弧形柱的圆弧线延伸方向与支撑梁20的摆动方向平行，这里的平行是指弧形柱的圆弧与支撑梁20摆动的圆弧的大体上处处等距，即该弧形柱的弧形对应的圆心为支撑梁20的摆动圆心。这样，可以在确保质量块30不会撞击第二基柱50的前提下，使第一磁块33尽可能地接近第二磁块51和第三磁块52，以能够产生足够的斥力。这里，在其他结构不变的情况下，减小第一磁块33与相对应的第二磁块51和第三磁块52的间距可以提高角加速度开关的闭合阈值。

此外，如图2所示，第一磁块33可以嵌入到质量块30中并位于质量块30的前端，第二磁块51和第三磁块52分别嵌入到第二基柱50中并位于第二基柱50的后端，这样，第一磁块33尽可能地接近第二磁块51和第三磁块52，以能够产生足够的斥力。第一磁块33与质量块30形成为一个整体，第一磁块51、第二磁块52与第二基柱50形成为一个整体，以提高角加速度开关中的空间利用率。

根据一些实施例，如图3所示，第一基柱10上可以设置有扭转弹簧11，支撑梁20连接在扭转弹簧11上，扭转弹簧11的扭动方向与支撑梁20的摆动方向相同。扭转弹簧11即为上述的支撑梁20的摆动形式中的“转接件”的一个具体示例。通过设置扭转弹簧11，支撑梁20在摆动时需要克服扭转弹簧11的弹力，从而可以进一步提高开关的闭合阈值。此外，由于扭转弹簧11本身的扭转方向一定，不会侧向偏移，其还能够限制支撑梁20的摆动方向，即只能够朝向两个摆动方向运动。另外需要说明的是，图2示出的实施方式可以与图3示出的实施方式相结合，即在设置第二基柱50的同时也设置扭转弹簧11。

进一步地，本公开提供的角加速度开关还可以包括能够限制第一感应梁41和第二感应梁42向外摆动的限位结构。尽管第一感应梁41和第二感应梁42可以刚性连接在第一基柱10上，但是当角加速度过大时，二者仍然具有随支撑梁20一起摆动的趋势，因此限位结构可以避免角加速度过大时，开关过载，导致支撑梁20、第一感应梁41以及第二感应梁42的结构破坏。其中，限位结构可以为任意形式，只要能够在第一感应梁41和第二感应梁42的外侧起止挡作用即可，例如可以在第一基柱10或第二基柱50上设置限位件，限位件安装在第一感应梁41和第二感应梁42对应位置的外侧。

根据一些实施例，如图4所示，质量块30的摆动方向的两侧可以分别设置有第五磁膜34和第六磁膜35，第五磁膜34连接在第一磁膜31的侧方，第六磁膜35连接在第二磁膜32的侧方，这里的侧方是指异于摆动方向的侧方，也是支撑梁20延伸方向的侧方，只要不影响第一磁膜31与第三磁膜411的吸合以及第二磁膜32与第四磁膜421的吸合，并且能够被下述的限位梁止挡即可。限位结构包括第三基柱60以及连接在第三基柱60上的第一限位梁71和第二限位梁72，其中，第三基柱60可以如第一基柱10类似地安装在底座90上。第一限位梁71设置在第一感应梁41的摆动方向的外侧，第二限位梁72设置在第二感应梁42的摆动方向的外侧，本公开对第三基柱60以及其上的第一限位梁71和第二限位梁72的具体布置位置不做限定，只要使得第一限位梁71和第二限位梁72分别止挡第一感应梁41和第二感应梁42的摆动即可。第一限位梁71上设置有能够与第五磁膜34吸合的第七磁膜711，第二限位梁72上设置有能够与第六磁膜35吸合的第八磁膜721。即本实施方式中的限位是通过第五磁膜34与第七磁膜711的吸合或第六磁膜35与第八磁膜721的吸合来实现。具体地，以支撑梁20朝向第一感应梁41摆动的情况为例，当第一磁膜31与第三磁膜411吸合时，开关闭合。当角加速度过大时，第一磁膜31与第三磁膜411吸合后，第一感应梁41随支撑梁20继续摆动，直至第五磁膜34与第七磁膜711吸合，该摆动被第一限位梁71限制，并且此时支撑梁20和第一感应梁41不会发生快速大幅度的回弹，使得支撑梁20和第一感应梁41保持在被限制的位置，保持电路的导通状态，即角加速度开关在过载的情况下仍然能够保持稳定的闭合状态。另外，支撑梁20朝向第二感应梁42摆动的情况与之类似，这里不再赘述。此外，第一限位梁71和第二限位梁72可以为柔性梁，可以避免角加速度开关过载时支撑梁20和第一感应梁41的快速回弹，确保开关闭合时间足够长。

需要说明的是，在上述的实施方式中，如图4所示，第一磁膜31和第五磁膜34之间以及第二磁膜32和第六磁膜35之间分别通过连接片相连。在其他的实施方式中，第一磁膜31和第五磁膜34可以形成为一体，第二磁膜32和第六磁膜35可以形成为一体，即一片磁膜的用于与第三磁膜411连接的部分定义为第一磁膜31，用于与第七磁膜411连接的部分定义为第五磁膜34，另一片磁膜的用于与第四磁膜421连接的部分定义为第二磁膜32，用于与第八磁膜721连接的部分定义为第六磁膜35。

根据本公开的另一个方面，提供一种开关组件，如图5和图6所示，该开关组件包括可转动的外壳80和上述的角加速度开关，外壳80形成为封闭结构以容纳角加速度开关。其中外壳80的转动方向与支撑梁20的摆动方向相同，即质量块30接收的角加速度激励与外壳接收的角加速度激励相同。本公开提供的开关组件具有上述的角加速度开关的全部有益效果，此处不做赘述。

根据一些实施例，如图5和图6所示，外壳80形成为能够绕其轴线801转动的环形壳体，该环形壳体包括内环81、外环82、托板84以及盖板85，以形成环形空腔。环形壳体中通过连接内环81和外环82的隔板83形成多个腔室，至少两个腔室中设置有角加速度开关，每个角加速度开关中质量块30的摆动方向均与外壳80的转动方向相同。在这种情况下，隔板83形成为上述的角加速开关中的底座90。参照图6和图7，本实施方式提供的开关组件包括四个角加速度开关，间隔地均布在环形壳体中。这样，在一个开关组件中，可以通过不同的角加速度开关控制不同的电路，实现相应的效果。另外，每个腔室的壁面可以开设有过线孔802，供电线通过以形成电路，例如在图5示出的实施方式中，过线孔802可以开设在内环81上。

进一步地，上述的一个开关组件中的每个角加速度开关可以具有不同的闭合阈值，即使得本公开提供的开关组件具有多阈值的效果，例如图6示出的实施方式中，开关组件为四阈值开关。如上面提及到的，每个角加速度开关的闭合阈值可以通过调整质量块30的重量、支撑梁20的长度以及各个磁膜的吸附力等因素来实现。这样，当作用在外壳80上的角加速度逐渐增大时，每个角加速度开关在相应的角加速度值时开关闭合，即开关组件可以实现分级闭合功能，角速度激励的大小在不同的范围时，相应的角加速度开关闭合，实现不同电路的导通和截止。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种角加速度开关，其特征在于，包括：

底座(90)；

第一基柱(10)，垂直立于所述底座(90)上；

支撑梁(20)，可摆动地连接在所述第一基柱(10)上；

质量块(30)，固定在所述支撑梁(20)的自由端，所述质量块(30)的摆动方向的一侧设置有第一磁膜(31)；以及

第一感应梁(41)，连接在所述第一基柱(10)上，间隔地设置在所述支撑梁(20)的摆动方向的一侧，所述第一感应梁(41)上设置有第三磁膜(411)，

所述角加速度开关在所述第一磁膜(31)与所述第三磁膜(411)吸合时闭合。

2.根据权利要求1所述的角加速度开关，其特征在于，所述质量块(30)上设置有第一磁块(33)，所述角加速度开关还包括间隔地设置在所述质量块(30)的前端的第二基柱(50)，所述第二基柱(50)垂直立于所述底座(90)上，所述第二基柱(50)上设置有第二磁块(51)，在所述角加速度开关未受角加速度激励时，所述第二磁块(51)形成在所述质量块(30)和所述第一感应梁(41)之间，所述第一磁块(33)和所述第二磁块(51)的极性相同。

3.根据权利要求2所述的角加速度开关，其特征在于，所述第二基柱(50)为弧形柱，所述弧形柱的圆弧线延伸方向与所述支撑梁(20)的摆动方向平行。

4.根据权利要求1所述的角加速度开关，其特征在于，所述第一基柱(10)上设置有扭转弹簧(11)，所述支撑梁(20)连接在所述扭转弹簧(11)上，所述扭转弹簧(11)的扭动方向与所述支撑梁(20)的摆动方向相同。

5.根据权利要求1所述的角加速度开关，其特征在于，所述角加速度开关包括能够限制所述第一感应梁(41)向外摆动的限位结构。

6.根据权利要求5所述的角加速度开关，其特征在于，所述质量块(30)的摆动方向的一侧设置有第五磁膜(34)，所述第五磁膜(34)连接在所述第一磁膜(31)的侧方，所述限位结构包括垂直立于所述底座(90)上的第三基柱(60)以及连接在所述第三基柱(60)上的第一限位梁(71)，所述第一限位梁(71)设置在所述第一感应梁(41)的摆动方向的外侧，所述第一限位梁(71)上设置有能够与所述第五磁膜(34)吸合的第七磁膜(711)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的角加速度开关，其特征在于，所述角加速度开关还包括：

第二感应梁(42)，连接在所述第一基柱(10)上，相对于所述第一感应梁(41)设置在所述支撑梁(20)的另一侧，所述第二感应梁(42)上设置有第四磁膜(421)，

所述质量块(30)的位于所述第一磁膜(31)的对侧设置有第二磁膜(32)，所述角加速度开关在所述第二磁膜(32)与所述第四磁膜(421)吸合时闭合。

8.一种开关组件，其特征在于，包括：

可转动的外壳(80)；和

根据权利要求1-7中任一项所述的角加速度开关，

所述外壳(80)的转动方向与所述支撑梁(20)的摆动方向相同。

9.根据权利要求8所述的开关组件，其特征在于，所述外壳(80)形成为能够绕其轴线转动的环形壳体，所述环形壳体中通过连接内环(81)和外环(82)的隔板(83)形成多个腔室，至少两个所述腔室中设置有所述角加速度开关。

10.根据权利要求9所述的开关组件，其特征在于，每个所述角加速度开关具有不同的闭合阈值。