KR100202905B1 - 다방향 감지 충격센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 등에서 다방항의 충격에 따른 감속도에 용이하게 작동되어 소정의 신호를 발생하기 위해 판스프링을 적용한 회전구조로 하여 충격여부를 판단할 수 있는 다방향 감지 충격센서에 관한 것이다.

본 발명은 스프링-질량 방식을 기본적인 시스템으로 하는 기계식 충격센서에 있어서 : 도전성 재질로 된 밀폐형 구조의 케이싱(10) ; 상기 케이싱(10) 내부에 베어링(16)을 개재하여 회전 가능하게 장착되는 로터축(14) ; 상기 로터축(14)에 고정되고, 그 외주면에서 한 쌍의 접촉자(17)를 지니는 로터(11) ; 상기 로터(11)의 회전 중심에서 이격된 지점에 설치되는 편심추(12) ; 일단 및 타단이 각각 케이싱(10) 및 로터(11)에 연결되고, 그 사이에서 탄성력을 작용하는 스파이럴 구조의 판스프링(15) ; 상기 로터(11)의 접촉자(17)와 소정의 간격을 유지하고 설치되는 접점스위치(13)를 포함한다.

이상과 같이 본 발명은 스프링-질량 방식을 기본적인 시스템으로 하는 기계식 충격 센서에서 판스프링에 의한 회전방식을 채용함으로써, 작동의 방향성이 제거되고 진동에 의한 영향을 받지 않아 작동 신뢰성을 보장하고 충격 작동의 정밀도를 제고하는 효과가 있다.

Description

다방향 감지 충격센서

본 발명은 충격 감지센서에 관한 것으로서, 특히 각종 기계장치에서 다방향의 충격에 따른 감속도에 용이하게 작동되어 소정의 신호를 발생하기 위해 판스프링을 적용한 회전구조로 하여 충격여부를 판단할 수 있는 다방향 감지 충격센서에 관한 것이다.

일반적으로, 충격량의 기계적인 검출에는 소정의 질량을 지닌 질량체 및 소정의 탄성력을 지닌 스프렁을 조합한 스프링-질량 센서가 사용되고 있는데, 외부의 충격량이 센서에 전달되면 스프링의 전방에 설치되는 질량체가 감속도 운동을 시작하여 그 상대적 위치의 변화가 발생된다.

이러한 상대 위치의 변화는 충격에 따른 감속도의 크기에 비례하는 소정의 진기적 물리량(예컨대 저항치)으로 변환되어 각종 기계장치의 제어회로에 보내지거나, 임계 충격에서 입력측 및 출력측의 회로를 연결시킨다.

예를 들어 자동차의 에어백 시스템에 사용되는 기계식 또는 반도체식 충격센서는 자동차 충돌에 따른 감속도를 검출하여 ECU(electical conrtrol unit)에 입력하고, RCU는 그 입력을 이용하여 에어백을 전개하는 상황인지를 판단한다.

한편, 충격의 기계적인 검출수단으로 사용되는 스프링-질량 방식의 센서는 실리콘기판상에 피에조 저항 · 엠프 ·필터 등을 하나의 회로로 집적시킨 반도체식 센서에 비해 노이즈에 의한 영향을 받지 않는 장점이 있다.

그러나, 이러한 스프링-질량 방식의 기계적인 센서는 코일스프링에 의한 직선운동을 이용하므로, 운동방향과 직각으로 충격이 가해지면 정확한 신호 발생이 곤란하다는점 등 충격의 방향애 따른 신뢰도에 차이를 보이는 단점이 있다.

또, 코일 스프링은 진동이 유발되기 쉬우므로 그다지 높은 정밀도를 보장하기 어려울 뿐 아니라 댐핑 오일을 사용하여 진동을 댐핑하는 별도의 장치구성을 필요로 하는 단점이 있다.

또, 코일스프링은 충격센서의 생산과정으로 부터 사용과정에 이르기 까지 비교적 약한 충격에도 항상 진동에 의한 영항을 받고, 스프링특성 변형이 용이하여 불량발생이 높은 결점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 스프링-질량 방식을 기본적인 시스템으로 하는 기계식 충격센서에 있어서 작동의 방향성을 제거하여 다방향의 충격을 감지할 수 있는 다방향 감지 충격센서를 제공한다.

또, 충격 감지외에 진동에 의한 영향을 적게 받아 비교적 안정적인 충격 검출이 가능하도록 한다.

도면은 본 발명의 한 실시예를 나타내는 것으로서,

제1도는 충격센서의 내부를 부분단면으로 나타내는 구조도,

제2도는 제1도의 작동 상태를 나타내는 평면도,

제3도는 제1도의 접점스위치의 내부를 부분단면으로 나타내는 구조도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 케이싱 11 : 로터

12 : 편심추 13 : 접점스위치

14 : 로터축 15 : 판스프링

16 : 베어링 17 : 접촉자

19 : OR게이트 21 : 몸체

22 : 절연체 23 : 가압체

24 : 단자판 25 : 판스프링

L : 리드선

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 스프링-질량 방식을 기본적인 시스템으로 하는 기계식 충격센서에 있어어 : 도전성 재질로 된 밀폐형 구조의 케이싱(10) ; 상기 케이싱(10) 내부에 베어링(16)을 개재하여 회전 가능하게 장착되는 로터축(14) ; 상기 로터축(14)에 고정되고, 그 외주면에서 한 쌍의 접촉자(17)를 지니는 로터(11) ; 상기 로터(11)의 회전 중심에서 이격된 지점에 설치되는 편심추(13) ; 일단 및 타단이 각각 케이싱(10) 및 로터(11)에 연결되고, 그 사이에서 탄성력블 작용하는 스파이럴 구조의 판스프링(15) ; 상기 로터(11)의 접촉자(17)와 소정의 간격을 유지하고 설치되는 접점스위치(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 감지 충격센서를 제공한다.

이때, 상기 로터(11)는 알루미늄 등 밀도가 낮은 금속을 사용하고, 상기 편심추(12)는 이보다 밀도가 높은 금속을 사용한다.

또, 상기 접점스위치(13)는 도전성 재질의 몸체(21) ·단자판(24)과 그 사이를 연결하는 절연체(22)로 통형 구조를 형성하고, 전방으로 돌출되는 가압체(23)를 미끄럼운동 가능하게 설치하고, 상기 가압체(23)는 후퇴시 몸체(21)와 접촉되는 판스프링(25)으로 지지한다.

또, 상기 양측의 접점스위치(13)는 OR게이트(19)의 입력측으로 연결하여 둘중 하나의 접점스인치(13)가 하이로 되면 소정의 신호를 출력한다

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다.

제1도는 충격센서의 네부를 부분단면으로 나타내는 구조도가 도시된다.

본 발명은 스프링-질량 방식을 기본적인 시스템으로 하는 기계식 충격센서에서, 다방향의 충격에 감응하도록 도전성 재질로 된 밀폐형의 케이링(10) 네련에 회전부를 설치하는 구조로 한다. 케이싱(10)은 회전부를 장착하기 용이하도록 일면에 장탈착 가능한 커버(도시 생자)를 형성한다.

회전부는 로터(11) ·편심추(12) ·로터축(14) ·접촉자(17) 등으로 구성되고, 접점스위치(13) 등의 고정부에 대해 상대운동을 한다.

상기 케이싱(10) 내부에 베어링(16)을 개재하여 로터축(14)을 회전 가능하게 장착한다. 베어링(16)은 상하로 레이디얼 방식을 적용하거나, 한 쪽은 레이디얼 방식 다른쪽은 스러스트 방식을 적용한다.

본 발명의 경우 로터(11)를 포함한 회전부의 중량이 크지 않으므로 상하로 레이디얼방식을 적용하는 것도 무관하나, 레이디얼 방식을 적용할 경우 로터축(14)에는 단을 형성하여 로터축(14)이 축방향으로 요동하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 로터축(14)에는 로터(11)가 케이싱(10)과 일정한 간격을 유지하고 고정되고, 로터(11)의 외주면에는 한 쌍의 접촉자(17)가 접합된다. 접촉자(17)는 도시에 나타낸 바와 같이 180° 간격으로 돌출되도록 형성되며, 로터(11)의 회전에 따라 케이싱(10)의 내면과 간섭되지 않도록 한다.

상기 로터(11)의 회전 중심에서 이격된 지점에는 편심추(12)가 설치된다. 편심추(12)는 로터(11)에 작용되는 충격력으로 로터(11)의 회전이 용이하도록 로터(11)의 무게중심을 편심시킨다.

따라서, 상기 로터(11)는 알루미늄 등 밀도가 낮은 금속을 사용하고, 상기 편심추(12)는 이보다 밀도가 높은 금속을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 케이싱(10) 및 로터(11) 사이에는 판스프링(15)의 일단 및 타단기 연결된다. 판스프링(15)는 스파이럴 구조로 되고, 케이싱(10) 및 로터(11) 사이에서 탄성력을 작용하여 로터(11)가 소정치 이상의 충격을 받기 전까지는 로더(11)가 회전되는 것을 방지한다.

한편, 종래의 코일스프링은 충격센서의 생산과정으로 부터 자동차 등에 장착되는 사용과정에 이르기 까지 발생할 수 있는 비교적 약한 충격에도 항상 진동에 의한 영향을 받아 스프링력이 열화되지만, 판스프링은 이러한 진동의 영향을 적게 받는다.

케이싱(10)의 내측면에는 상기 로터(11)의 접촉자(17)와 소정의 간격을 유지하도록 접점스위치(13)를 설치한다.

제2도는 제1도의 작동 상태를 나타내는 평면도가 도시된다.

편심추(12)는 도시에는 없으나 나사식으로 형성하여 로터(11)에 장탈착 가능하도록 한다. 이러한 편심추(12)는 다른 부품과 간섭되지 않도록 하기 위해 머리없는 잠금 나사 형식을 택한다.

전술한 바와 같이 종래의 충격센서는 스프링-질량 방식의 기계적인 센서로서 코일스프링에 의한 직선운동을 이용하므로 운동방향과 직각으로 충격이 가해지면 작동의 신뢰도가 저하되나, 본 발명에서는 편심추(12)의 회전운동을 이용하므로 그러한 문제점이 해소된다.

로터(11)의 접촉자(17)는 접점스위치(I3)를 가압하며 로터(11)의 일방향 회전을 감지하도록 한다. 즉, 로터(11)가 시계방향으로 회전하면 상측의 접점스위치(13)에서 신호가 발생되고, 로터(11)가 반시계방향으로 회전하면 하측의 접점스위치(13)에서 신호가 발생 된다.

또, 상기 앙측의 접점스위치(13)는 OR게이트(19)의 입력측으로 연결하여 둘중 하나의 접점스위치(13)가 하이로 되면 소정의 신호를 출력하도록 한다. 회로의 구성에 따라서는 상기의 OR게이트(19) 대신에 NOR게이트(도시 생락)를 사용하는 것도 가능하다.

이때, 판스프링(1_5)의 스프링력 및 편심추(12)의 질량을 적절히 조절하면 스위치의 작동조건을 달리할 수 있고, 사용용도에 맞는 다방향 감지 충격센서가 실현될 수 있다.

예컨대, 자동차 에어백 장치에 사용하는 경우에 있어서 에어백을 작동하는 감속도치를 179·(g는 중력 가속도)이라 하면 이 값에 이를 때 로터(11)가 일방향으로 이동을 계속하면서 어느 한 쪽의 접촉자(17)와 접촉하여 신호를 발생할 수 있도록 하는 스프링력-질량을 선정한다.

제3도는 제1도의 접점스위치의 내부를 부분단면으로 나타내는 구조도가 도시된다.

접점스위치(13)는 도전성 재질의 몸체(21) ·단자판(24)과 그 사이를 연결하는 절연체(22)로 통형 구조를 형성하고, 전방으로 돌출되는 가압체(23)를 미끄럼운동 가능하게 설치한다. 몸체(21) 및 단자판(24)의 사이에는 절연체(22)가 연결되므로 몸체(21)는 판스프링(25)를 통하여 단자판(24)으로 회로연결이 단속된다.

상기 가압체(23)는 후퇴시 몸체(21)와 접촉되는 판스프링(25)으로 지지하는데, 판스프링(25)의 일단은 가압체(23)에 타단은 단자판(23)에 집합한다. 가압체(23)에 외력이 작용하지 않는 평상시에는 판스프링(25)의 볼록한 중앙부가 몸체(21)에 근접한 상태로 유지 된다.

판스프링(25)은 충격력으로 회전되는 접촉자(17)의 작용력에 의해 용이하게 변형되는 탄성력을 지닌다.

케이싱(10) 및 접점스위치(13)의 몸체(21)가 장착되는 판이 도전성을 지니면 별다른 배선은 불요하나, 그렁지 않으면 케이싱(10) 및 몸체(21) 사이를 배선한다.

그러므로, 이러한 다방향 감지 충격센서는 케이싱(10)의 일단에 리드선(L)(제1도)이 연결되고, OR게이트(19)의 일단에 리드선(L)(제2도)이 연결되며, 접점스위치(13)의 작동으로 두 리드선(L) 사이의 회로구성이 단속된다.

따라서, 본 발명이 자동차의 에어백 시스템에 사용되는 경우 어느 방향에서나 자동차 충돌에 따른 감속도에 감응하여 교CU(electl-ical control ullit)에 입력하고, ECU는 그 입력을 이용하여 에어백을 전개하는 동작 플로우를 진행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 다방향 감지 충격센서는 스프링-질량 방식을 기본적인 시스템으로 하는 기계식 충격센서에서 판스프링에 의한 회전방식을 채용함으로써, 작동의 방향성기 제거되고 길동에 의한 영향을 받지 않아 작동 신뢰성을 보장하고 충격작동의 정밀도를 제고하는 효과가 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범인에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (4)

1. 스프링-질량 방식을 기본적인 시스템으로 하는 기계식 충격센서에 있어서 : 도전성 재질로 된 밀폐형 구조의 케이싱(10) ; 상기 케이싱(10) 내부에 베어링(16)을 개재하여 회전 가능하게 장착되는 로터축(14) ; 상기 로터축(14)에 고정되고, 그 외주면에서 한 쌍의 접촉자(17)를 지니는 로터(11) ; 상기 로터(11)의 회전 중심에서 이격된 지점에 설치되는 편심추(12) ; 잎단 및 타단이 각각 케이싱(10) 및 로터(11)에 연결되고, 그 자이에서 탄성력을 작용하는 스파이럴 구조의 판스프링(15) ; 및 상기 로터(11)의 접촉파(17)과 소정의 간격을 유지하고 설치되는 접점스위치(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 감지 충격센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 로터(11)는 알루미늄 등 밀도가 낮은 금속을 사용하고, 상기 편심추(12)는 이보다 밀도가 높은 금속을 사용하는 것을 특징으로 하는 다방향 감지 충격센서.
3. 제1항에 있어서, 상기 접점스인치(13)는 도정성 재질의 몸체21) · 단자판(24)과 그 사이를 연결하는 절연체(22)로 통형 구조를 형성하고, 전방으로 돌출되는 가압체(23)를 미끄럼운동 가능하게 설치하고, 상기 가압체(23)는 후퇴시 몸체(21)와 접촉되는 판스프링(25)으로 지지하는 것을 특징으로 하는 다방향 감지 충격센서.
4. 제1항에 있어서, 상기 양측의 접점스위치(13)는 OR게이트(19)의 입력측으로 연결하여 둘중 하나의 접점스위치(13)가 하이로 되면 소정의 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 다방향 감지 충격센서.