KR930004327B1 - 가속 및 감속센서 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가속 및 감속센서

제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 개략 측단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도.

제3도는 덮개가 일부 개방된 제2도와 유사한 도면.

제4도는 본 발명의 또 다른 양호한 실시예에 대한 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 하우징 3, 4 : 구멍

5, 6 : 영구자석 7 : 커버

8 : 필름 힌지 11 : 격벽

12, 13 : 서브 챔버 17 : 리드 스위치

[발명의 배경]

본 발명은 복수의 상호 평행 터널형 구멍을 가진 하우징을 포함하는 가속 및 감속 센서에 관한 것이다. 리드 스위치(reed switch)가 하나 이상의 구멍에 배치되며, 2개의 로드형 영구자석이 하나이상의 다른 구멍에 배치된다. 영구자석의 배열은 두 동일 극이 서로 대향하고 영구자석중 적어도 하나가 종방향으로 변위될 수 있도록 되어 있다. 리드 스위치 또는 스위치들은 영구자석의 변위시 그 변위 영구자석의 자장에 의해 작동되도록 배열된다.

예를들어 미합중국 특허 제 4,639,563호에 대응하는 독일연방공화국 특허 제 3,338,287호에는 그러나 상기 대략 설명된 형식의 센서는, 단일 리드 스위치와, 가동 영구자석이 배치된 단일 터널형 구멍만을 갖는 것으로 기재되어 있다. 이들은 특히 자동차용 안전 장치에 사용된다. 이러한 안전 장치는 압축 공기 또는 다른 가스에 의해 팽창될 수 있으면서 스티어링 휘일의 부분에 배치되는 백(bag)을 포함할 수 있다. 정면충돌의 경우, 백은 갑자기 팽창되어 운전자가 스티어링 휘일에 부딪치지 않게 한다. 백을 팽창 시키는데 필요한 압축공기는 보통 전자 밸브에 의해 밀폐되는 압축 공기 용기에 담아진다. 정면 충돌이 일어나는 경우, 전자 밸브는 개방되고 압축 공기의 통로가 열려 공기가 공급 용기로부터 에어백으로 유동한다. 전자 밸브는 본 발명이 지향하는 가속 및 감속 센서에 의해 작동(개방)된다. 이러한 목적을 위하여, 센서는 다이리스터(thyristor) 또는 기타 적당한 전자 기동 회로와 같은 기동 장치(triggering system)를 직접 절환시킨다.

가속 및 감속 스위치는 원심분리기 등과 같은 다른 분야에도 사용될 수 있다.

상술한 형태의 형식이 센서들은 대량으로 요구된다. 센서들은, 가능한한 적은 공간을 차지하며 그 응답동작은 작은 범위에서 변화하는 것이 바람직하다. 또한, 응답 범위, 즉 리드 스위치가 폐쇄되는 가속 및 감속값이 각각의 요구 사항에 맞게 설정될 수 있으며, 이 설정값은 가능한 한 정밀하게 고수되는 것이 기대된다. 이러한 요구사항은 종래의 구조에서 만족되기가 어렵다. 이런 결점은 예를들어, 다수의 센서를 만들고 시험한 후 측정 결과에 따라 선택하므로써 해결할 수 있다.

[발명의 요약]

본 발명의 목적은, 보다 정밀하게 제조비용면에서 경제적이며 설정된 응답치가 보다 균일한 개선된 가속 및 감속 센서를 제공하는 것이다.

하기의 기술에 의해 명백해지는 이러한 목적 및 다른 목적은 본 발명에 의해 달성된다. 본 발명에 의하면, 가속 및 감속 센서는 다수의 상호 평행 터널형 구멍을 포함하는 하우징을 갖다. 하나의 리드 스위치가 한 구멍에 수용되고, 2개의 로드형 영구자석은 다른 구멍에 배열된다. 리드 스위치를 수용하는 구멍은 구멍의 종축에 대해 횡방향으로 제거될 수 있는 덮개를 가지며, 가변 영구자석을 수용하는 구멍은 조정나사에 의해 그 외향 단면에서 폐쇄된다.

제안된 특징들은 하기와 같은 장점을 가져온다.

리드 스위치(혹은 스위치들)를 포함하는 구멍을 밀폐하는 덮개는 센서 조립시 리드 스위치를 외부로부터 쉽게 삽입할 수 있게 한다. 리드 스위치의 위치는 작은 범위내에서 조절될 수 있고, 새로운 구조에 의한 하우징은 자동 조립 기계에서 처리될 수 있다. 리드 스위치가 삽입된 후, 덮개가 하우징상에 정위치에 위치되므로써 리드 스위치를 제위치에서 움직이지 않게 고정한다. 조정 나사는, 가변 영구자석을 최적의 기동 위치로 이동시켜서 리드 스위치에 대한 그 위치를 정확히 설정하게 한다. 가동 자석이 일단 최적의 기동 위치로 이동되면 조정나사는 왁스, 래커, 수지 따위와 같은 것에 의해 고정된다.

제안된 가속 및 감속 센서는 원칙적으로 단 하나의 리드 스위치와 하나의 가동 막대 자석이 상호 평행 터널형 구멍에 제공되는 구성으로 되어 있다. 이러한 정상적인 구성은 원칙적으로 필요한 절환 과정을 발생시키는데 충분하다. 그러나, 어떤 경우에는 예를들어 여유도(redundancy)를 이유로 하여 다수의 상호 독립 리드 스위치를 동시에 절환하는 것이 바람직하다. 똑같은 이유로, 다수의 가동 영구자석을 이용하는 것이 또한 바람직하다. 이러한 경우에 있어서, 하우징은 양호하게는 다수의 리드 스위치가 단일 영구자석에 의해 작동될 수 있도록 둘 이상의 유니트를 수용하도록 제조될 수 있다. 또한, 신뢰성을 높이기 위하여, 다수의 영구자석을 여러 다른 구멍에 수용하고, 어느 한 리드 스위치 및 동일 리드 스위치나 동일 그룹의 리드 스위치상에서 영구자석을 작동시키는 것도 가능하다.

본 발명의 또다른 유리한 특징에 의하면, 리드 스위치 위에 배치된 덮개는 "플립 오픈(filp-open)"식으로서 하나 이상의 필름 힌지(혹은 "리빙(living)"힌지라고 함)에 의하여 하우징에 결합되어 있다. 이런 방법에 의하여, 전체의 하우징은 힌지된 커버와 함께 단일 사출성형 유니트로서 제작될 수 있으므로 치수오차에서의 허용 한계뿐 아니라 경비도 감소할 수 있다. 그러한 하우징의 제조에 적당한 재료는 예를들어 폴리아미드, 특히 유리 섬유로 보강된 폴라아미드와 같이 단단한 내충격성 유기물 중합체이다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 영구자석을 수용하는 구멍은 한정물에 의해 연속적으로 배열된 2개의 서브 챔버로 분할되는데, 각각의 서브 챔버는 2개의 영구자석중 각각 하나의 영구자석을 수용한다. 하우징을 사출성형 가공으로 만드는 동안 쉽게 당겨질 수 있는 이 한정물에 의해, 브레이킹 자석(braking magnet)으로서 작용하는 고정 영구자석은 정확하고 불변하는 상태로 의도된 위치에 용이하게 놓여질 수 있다. 가동영구자석은 그것이 방해받지 않고 움직일 수 있는 대형의 다른 서브 챔버에 놓여진다.

본 발명의 또다른 특히 유리한 특징에 따르면, 영구자석 수용 구멍은 격벽에 의해 서브 챔버로 분할된다. 이 경우, 가동영구자석용 서브 챔버를 댐핑 유체로 채워 가동 자석의 동적 동작과 이에 따른 전체 센서의 절환 동작에 영향을 미치는 부가적 매개체를 사용할 수 있다. 댐핑 유체의 효과를 이용하기 위해, 가변 영구 자석의 외면과 자석을 수용한 서브 챔버의 내면 사이에 댐핑 유체 통과용 간극(gap)이 제공된다. 센서에 의해 충분한 크기의 가속 및 감속 운동이 일어나면 가동 영구자석은 관성에 의해 변위된다. 간극의 크기와 댐핑 유체의 점도에 따라 영구자석은 설정 속도를 가지고 관련 서브 챔버의 종축에 평행하게 이동한다. 영구자석이 이동하게 되면 그 자장이 변위되어 리드 스위치를 작동시킨다.

댐핑 효과를 좀더 정확히 설정하기 위하여 영구 자석의 표면을 매끄럽게 다듬는 것도 제안된다. 이 매끄러움 정도는 또한 댐핑 효과를 원하는 값으로 설정하기 위한 계산에 포함될 수 있다.

[양호한 실시예의 설명]

제1도 및 제2도, 제3도에 도시된 가속 및 감속센서(1)는 2개의 서로 평행으로 연장된 제1 및 제2구멍(3, 4)을 포함하는 하우징(2)으로 구성된다. 하우징(2)은 또한 그 하부에 두개의 평행한 오목부(22,23)를 가진다.

조립된 상태에서, 단자 리드(terminal leads)(18,19)를 갖는 리드 스위치(reed switch)(17)는 제1구멍(3)에 배치되고, 두개의 긴(로드형의) 제1 및 제2영구자석(5,6)은 제2구멍(4)에 배치된다. 제1영구자석(5)은 움직일 수 없으나, 제2영구자석(6)은 변위 가능하다. 영구자석들은 2개의 동일한 극(예를들어, N극)이 서로 향하도록 배열된다. 그 전체의 배열은 제2영구자석(6)이 변위되면 그 자장에 의해 리드 스위치(17)가 작동되도록 되어 있다.

본 발명에 따르면, 덮개 또는 뚜껑(lid)(7)은 하우징(2)에 장착되어 제1구멍(3)의 폐쇄부로서 작동된다. 덮개(7)는 제1구멍(3)의 종축에 대해 횡으로 개방 및 폐쇄 가능하다. 도면에 도시된 양호한 실시예에서, 덮개(7)는 필름힌지(8)에 의해 하우징(2)에 분리 불가능하게 연결된 힌지된 덮개이다. 하우징과 덮개의 크기에 따라, 그리고 사용되는 재료에 따라, 커버의 전장에 걸쳐 연장되는 단일의 필름 힌지(8)를 제공하거나, 연속으로 배열된 여러개의 소형인 필름힌지를 제공하는 것이 유리하다.

제2구멍(4)은 격벽(11)에 의하여 완전 분할되어 단부 대 단부 배열된 제1 및 제2서브 챔버(12,13)로 나누어진다. 제2서브 챔버(12)는 제2영구자석(6)을 변위 가능하게 종방향으로 수용하고, 단면(9)에서 하우징(2)에 나사식으로 수용된 조절 나사(10)에 의해, 격벽(11)에서 먼쪽의 단부에서 폐쇄된다. 조절 나사(10)를 회전시키면 가동의 제2영구자석(6)의 스타팅(starting) 단부 위치가 변화한다. 제2구멍(4)의 제1서브 챔버(13)는 제1영구자석(5)을 움직이지 못하게 수용한다. 제2구멍(4)을 2개의 제1 및 제2서브 챔버(12, 13)로 분할하는 것은 여러 장점이 있다. 즉, 이로 인하여 제1영구자석(5)의 규격에 정확히 대응하는 제1서브 챔버(13)의 규격을 허용한다. 따라서, 제1영구자석(5)은 응답치(response values)의 정확도에 매우 중요한 작용을 하는 설정위치에 고정된다. 또한 분할에 의하여 제2서브 챔버(12)를 댐핑 유체로 채울 수 있으므로 따라서 가동의 제2영구자석(6)의 동작에 영향을 주어 센서의 절환 특성을 제공한다. 제2영구 자석(6)이 변위될때 댐핑 유체의 통과를 허용하기 위해 제2영구자석(6)의 외측면(14)과 제2서브 챔버(12)의 내측벽면(15) 사이에 간극이나 통로(16)를 제공하기 위해, 제2영구 자석(6)을 제1영구 자석(5)보다 직경이 작게 하거나 제2서브 챔버(12)의 직경을 제1서브 챔버(13)의 직경보다 크게 한다. 만일, 가속 또는 감속 운동의 발생에 의해 제2영구 자석(6)이 제2서브 챔버(12)의 종축(21)방향으로 움직이면, 비교적 느린 속도로 가능할뿐인 통로(16)를 통한 댐핑 유체 유동은 제2영구자석(6)에 제동을 건다. 제2영구자석(6)의 운동이 느릴수록 센서의 응답 지연이 커진다.

실리콘 오일은 주로 희망의 점도에 따라 선택되는 댐핑 유체(20)로서 쓰여질 수 있다. 실리콘 오일은 다른 유체, 예를들어 파라핀보다 장점을 갖는데, 즉 실리콘 오일로 채워진 센서가 약 -40℃ 내지 +160℃의 온도에서 사용될 수 있을 정도에 대해 비교적 낮은 온도 계수를 갖는다.

제1 및 제2영구자석(5,6)의 재료는 센서가 사용될 온도 범위에 따라 선택되어야 한다. 중요 요인은 영구자석은 보자력(coercive force)에 대해 비교적 낮은 온도 계수를 갖는다는 점이다. 보자력의 세기 자체는, 사용되는 리드 스위치가 비교적 약한 자장에서 작용할 수 있기 때문에 별로 중요치 않다. 이러한 조건들에 비추어볼때, AlNiCo자석은 이러한 목적으로 행한 시험에서 가장 만족스러운 것으로 밝혀졌다.

제4도는 후방과 후방이 서로 평행으로 배열된 2개의 가속 및 감속 센서(1, 1')를 도시한다. 센서(1')는 센서(1)와 동일 구조를 갖는다. 센서(1)의 구성 성분과 동일한 구성 성분은 프라임 부호(')를 붙여 동일 번호로 기재되었다. 이러한 이중 센서 형태에 의하여 각각의 필름 힌지(8, 8')에 대한 덮개(7,7')의 개방이 서로 개별적으로 이루어질 수 있어서 리드 스위치(17,17')와 리드 스위치의 챔버로의 접근이 허용된다.

본 발명에 대한 상기 설명은 다양하게 수정, 변화 및 적용할 수 있으므로, 동등물은 청구범위의 등가물의 의미와 범위에 포함하고자 한다.

Claims (12)

1. 하우징(2)과, 상기 하우징(2)에 형성되어 서로 평행으로 연장하는 제1 및 제2긴 구멍(3, 4)과, 상기 제1구멍(3)에 배치된 리드 스위치(17)와, 상기 제2구멍(4)에 움직이지 않게 고정된 제1긴 영구자석(5)과, 상기 제2구멍(4)에 종축방향으로 미끄럼 가능하게 수용되어 상기 제1영구자석(5)에 대해 단부 대 단부로 배열된 제2긴 영구자석(6)을 구비하며, 상기 리드 스위치(17)와 제2영구 자석(6)은 제2영구 자석(6)이 움직이면 그 자장이 상기 리드 스위치(17)를 작동하도록 서로에 대해 배열된 가속 및 감속 센서(1)에 있어서, 상기 제1구멍(3)과 협력하고 폐쇄 및 개방 위치를 가지며, 상기 폐쇄 위치에서는 상기 제1구멍(3)을 덮고 상기 하우징(2)에 의해 지지되며 상기 개방 위치에서는 제1구멍(3)이 하우징(2)의 외부 환경에 노출되며, 상기 제1구멍(3)의 길이에 대한 횡방향으로 폐쇄 외치로부터 개방 위치로 이동하도록 배열된 덮개(7)와, 상기 제2구멍(4)의 단부를 폐쇄시키며 상기 제2영구 자석(6)을 상기 제2구멍(4)의 상기 단부와 상기 제1영구 자석(5) 사이에 위치되도록 하는 조절 나사(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2영구 자석(5, 6)은 각각 양단부를 가지며, 서로 향하여 있는 제1영구 자석(5)의 단부와 제2영구 자석(6)의 단부는 동일 극을 갖는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2영구 자석(6)은 매끄러운 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
4. 제1항에 있어서, 상기 하우징(2)내의 다수의 제1구멍(3)과 다수의 리드 스위치(17)가 제공되며, 상기 각각의 제1구멍(3)은 상기 리드 스위치(17)중 하나를 수용하는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
5. 제1항에 있어서, 상기 하우징(2)내의 다수의 제2구멍(4)과 다수의 제1영구 자석(5)과 다수의 제2영구 자석(6)이 제공되며, 상기 각각의 제2구멍(4)은 상기 제1영구 자석(5)중의 하나와 상기 제2영구 자석(6)중의 하나를 수용하는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
6. 제1항에 있어서, 상기 덮개(7)를 상기 하우징(2)에 선회가능하게 고정하는 힌지를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
7. 제6항에 있어서, 상기 힌지는 필름 힌지(8)인 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
8. 제7항에 있어서, 상기 하우징(2)과 상기 필름 힌지(8)와 상기 덮개(7)는 일체형 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
9. 제1항에 있어서, 상기 제2구멍(14)을 상기 제1영구 자석(5) 수용을 위한 제1서브 챔버(13)와 상기 제2영구 자석(6) 수용을 위한 제2서브 챔버(12)로 분할하는 분할 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
10. 제9항에 있어서, 상기 분할 수단은 상기 제1 및 제2서브 챔버(12,13)를 서로 완전히 분할하는 격벽(11)인 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
11. 제10항에 있어서, 상기 제2서브 챔버(12)에 담겨진 댐핑 유체(20)와, 상기 제2영구 자석(6)의 종방향 이동시 상기 댐핑 유체(20)의 이동을 허용하도록 상기 제2영구 자석(6)을 따라 통로(16)를 형성하는 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2영구 자석(6)은 외측면(14)을 가지며, 상기 제2서브 챔버(12)는 상기 하우징(2)의 내측벽면(15)에 의해 한정되고, 상기 통로(16)는 상기 외측면(14)과 상기 내측벽면(15)사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 가속 및 감속 센서.

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