TWI564563B - Multi-directional sensor - Google Patents

Description

多方向感測器

本發明是有關於一種感測器，特別是指一種多方向感測器。

習知一種碰撞感測技術如美國專利案號US4948929所示的一衝擊感測器(圖未示)，該衝擊感測器包括設置於一殼體內的二觸點，及位於相反端的一磁性元件，一般情況下，該衝擊感測器內部的一導電體會受該磁性元件吸引而固定在該磁性元件一側，但在受到高度衝擊時，則會因慣性而移動至該等觸點一側，並使該等觸點導通而產生一衝擊訊號。

然而，此架構只能感測單一方向的碰撞，若碰撞並非產生在預定的該方向上時，該衝擊感測器即無法測知碰撞。

參閱圖1及圖2，習知一種碰撞感測技術如中華人民共和國專利公開號CN102074411A所示：一種碰撞傳感器八方向感應啟動裝置，包含一內磁環11、一外磁環12、分別位於上下的二軸承13、一絕緣外殼14，及分別位於上下且導電的二蓋板15。

藉由將該內磁環11及該外磁環12電連接不同的電位，當該碰撞傳感器八方向感應啟動裝置遭遇到一定大小的加速度時(即遭受到碰撞時)，該內磁環11會碰撞該外磁環12而使該內磁環11與該外磁環12導通產生訊號，藉此以感測是否發生碰撞。

然而，習知架構中僅能感測是否發生碰撞而無法感測碰撞方向，再者，為了提升感應靈敏度而設置上下兩個軸承來減少該內磁環11滑動時的摩擦力，導致構造複雜，而為了維持該內磁環11的電連接狀態，該等軸承13及該等蓋板15皆須為導電材質，也增加了觸電的危險性。

參閱圖3及圖4，習知一種傾斜感測器如日本專利公開號JP2009117137所示：包含一第一殼體16、一可動接點17、四固定接點18、一第二殼體19。

該可動接點17於傾斜時會移動而分別接觸該等固定接點18並導通產生訊號，藉此，藉由該等固定接點18為90度的錯開設計，即可感測該傾斜感測器是否為傾斜狀態及分辨四個方向的碰撞。

然而，當只有水平方向而無上下方向的碰撞移動時，該可動接點17無法同時接觸上下方的該等固定接點18，此時，即無法判定碰撞方向。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種可感測多個碰撞方向的多方向感測器。

於是，本發明多方向感測器，包含一殼體單 元、一第一磁性元件、一導體及複數導腳。

該殼體單元包括一圍繞一軸線的圍繞壁，且該圍繞壁界定一容置空間。

該第一磁性元件設置於該殼體單元。

該導體為具有導電性且可受磁力吸引的材質，設置於該容置空間，且恆受該第一磁性元件的磁力吸引。

該等導腳具有導電性，環繞該軸線及該導體間隔設置於該殼體單元，並接觸該容置空間。

本發明之第二目的，即在提供一種多方向感測器。

於是，本發明多方向感測器，包含一殼體單元、一第一磁性元件、一導體及複數導腳。

該殼體單元包括一圍繞一軸線的圍繞壁，及一與該圍繞壁配合定義出一容置空間的蓋體。

該第一磁性元件設置於該蓋體。

該導體為具有導電性且可受磁力吸引的材質，設置於該容置空間，且恆受該第一磁性元件的磁力吸引。

該等導腳具有導電性，環繞該軸線間隔設置於該殼體單元，並接觸該容置空間。

本發明之功效在於：藉由於該導體周遭環繞設置該等導腳，可藉由偵測導腳是否導通及是哪幾個導腳導通，得知該多方向感測器是否受到碰撞及碰撞方向為何，可提供多個碰撞方向的感測，大幅提升後續應用上的方便性。

2‧‧‧殼體單元

21‧‧‧圍繞壁

211‧‧‧開放槽

212‧‧‧端面

22‧‧‧底壁

221‧‧‧定位槽

23‧‧‧蓋體

231‧‧‧定位槽

24‧‧‧容置空間

25‧‧‧凹槽

26‧‧‧第一卡合部

27‧‧‧第二卡合部

28‧‧‧上蓋體

29‧‧‧下蓋體

3‧‧‧第一磁性元件

4‧‧‧導體

5‧‧‧導腳

6‧‧‧第二磁性元件

7‧‧‧導電片

L‧‧‧軸線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是習知一種碰撞傳感器八方向感應啟動裝置的立體示意圖；圖2是該習知碰撞傳感器八方向感應啟動裝置的一剖面示意圖；圖3是習知一種傾斜感測器的分解示意圖；圖4是該習知傾斜感測器的一剖面示意圖；圖5是本發明多方向感測器之一第一實施例的立體分解示意圖；圖6是該第一實施例的一剖面示意圖；圖7是一剖面示意圖，說明該第一實施例的另一樣態；圖8是一剖面示意圖，說明該第一實施例的第三樣態；圖9是該第一實施例於受到碰撞時的一剖面示意圖；圖10是一剖面示意圖，說明該第一實施例的第四樣態；圖11是一剖面示意圖，說明該第一實施例的第五樣態；圖12是一剖面示意圖，說明該第一實施例的第六樣態；圖13是一剖面示意圖，說明該第一實施例的第七樣態；圖14是本發明多方向感測器之一第二實施例的立體分解示意圖；圖15是該第二實施例的一剖面示意圖；圖16是一剖面示意圖，說明該第二實施例的另一樣態；圖17是一剖面示意圖，說明該第二實施例的第三樣態； 圖18是一剖面示意圖，說明該第二實施例的第四樣態；圖19是一剖面示意圖，說明該第二實施例的第五樣態；圖20是本發明多方向感測器之一第三實施例的立體分解示意圖；圖21是該第三實施例的一剖面示意圖；圖22是一剖面示意圖，說明該第三實施例的另一樣態；圖23是本發明多方向感測器之一第四實施例的剖面示意圖；及圖24是該第四實施例於受到碰撞後的一剖面示意圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖5與圖6，本發明多方向感測器之第一實施例包含一殼體單元2、一設置於該殼體單元2的第一磁性元件3、一導體4、複數導腳5，及一第二磁性元件6。

該殼體單元2為絕緣性材質，且包括一圍繞一軸線L的圍繞壁21、一供該第一磁性元件3設置的底壁22，及一設置於該圍繞壁21的蓋體23，該圍繞壁21由該底壁22周緣沿該軸線L延伸，該蓋體23供該第二磁性元件6設置，該圍繞壁21、該底壁22與該蓋體23相配合以界定一容置空間24。

於該第一實施例中，該圍繞壁21與該底壁22呈圓筒狀，且該底壁22具有一開口朝外且供該第一磁性元 件3設置的定位槽221，該蓋體23具有一開口朝外且供該第二磁性元件6設置的定位槽231，該圍繞壁21具有複數對應該等導腳5數量且設置於內側的開放槽211，該等開放槽211沿該軸線L延伸並供該等導腳5嵌入設置，藉由將該等導腳5設計為穿設出該蓋體23，可以使該等導腳5直接作為與外部電路板(圖未示)電連接的接點，因此安裝時只要將外露的該等導腳5朝向該電路板即可進行組裝，增加使用上的便利性。

該導體4為具有導電性且可受磁力吸引的材質，設置於該容置空間24，且恆受該第一磁性元件3及該第二磁性元件6的磁力吸引，該導體4在一穩定狀態下不與該等導腳5接觸。

於該第一實施例中，該導體4實質上呈球狀，以使該導體4於遭受衝擊時便於滾動而減少移動時的摩擦力，如此，可增加感測上的靈敏度，但不限於此。

值得一提的是，該底壁22及該蓋體23分別可形成開口朝外的該定位槽221、231、以供該第一磁性元件3及該第二磁性元件6設置，但該等定位槽221、231、亦可呈開口朝內，或直接設計為穿槽形式以分別供該第一磁性元件3及該第二磁性元件6嵌置，並不限於此，且設計為穿槽形式還可提高該第一磁性元件3及該第二磁性元件6對於該導體4的磁吸力。

於該第一實施例中，該蓋體23搭配該圍繞壁21、該底壁22及該等導腳5之排列而呈圓形，且在其周緣 形成複數個供該等導腳5穿置的半弧形槽。

其中，由於該第一磁性元件3及該第二磁性元件6的磁力大小必定存有差異，因此會使該導體4在初始狀態時偏向貼附於其中一側，於圖6中，以貼附於該第一磁性元件3一側作為示意說明。

值得一提的是，該第一實施例亦可如圖7所示只包含該第一磁性元件3(或亦可只包含該第二磁性元件6)，且該第一磁性元件3或該第二磁性元件6除了沿軸線L設置於頂底方向外，亦可如圖8所示設置於該圍繞壁21的側邊，此時該導體4會於初始狀態時靠近該第一磁性元件3一側，而於受到碰撞時才移動。

參閱圖5與圖6，該等導腳5具有導電性，環繞該軸線L及該導體4間隔設置於該殼體單元2且呈陣列排列，並接觸該容置空間24，且每二相鄰導腳5之間距小於該導體4之直徑，藉此，該導體4每一次碰撞到該等導腳5時，最多只能碰觸到二個相鄰導腳5，並使所碰觸的該兩個導腳5導通而產生訊號，如此，不僅可以感測是否發生碰撞，且可依據所導通的導腳5不同，而判斷出碰撞的方向，增加後續系統上的應用方便性。

藉由將該等導腳5數量設計為超過四，且呈圓形陣列環繞該軸線L及該導體4間隔設置，可以提供在多個方向的碰撞偵測，而藉由將該等導腳5設計為呈沿該軸線L延伸的圓柱狀，可使該導體4在沿該軸線L上的每一個位置皆具有碰撞偵測點，可避免接觸錯失，增加接觸的 靈敏度。

該第二磁性元件6設置於該殼體單元2，該第一磁性元件3、該導體4、該第二磁性元件6於該軸線L上依序設置。

一般使用時，該導體4會受該第一磁性元件3及該第二磁性元件6的磁力影響而被其中一者吸引而抵靠在該底壁22或該蓋體23，當該多方向感測器遭受一定程度的碰撞時，該導體4會因慣性而碰撞相反於碰撞方向所在的導腳5，並使所碰撞的導腳5導通而產生訊號，如圖9所示，如此，藉由偵測導腳5是否導通及是哪幾個導腳5導通，即可得知該多方向感測器是否受到碰撞及碰撞方向為何。

參閱圖7及圖8，分別為該第一實施例的另一樣態及第三樣態，相同地，由於只有一個磁性元件存在(圖7及圖8中的該第一磁性元件3)，因此在初始狀態時，圖7和圖8中的該導體4會受該第一磁性元件3的磁力影響而分別抵靠在該底壁22及該圍繞壁21左側，當該多方向感測器遭受一定程度的碰撞時，該導體4同樣會因慣性而碰撞相反於碰撞方向所在的導腳5，並使所碰撞的導腳5導通產生訊號，以得知該多方向感測器是否受到碰撞及碰撞方向。

參閱圖10及圖11，分別為該第一實施例的第四及第五樣態，於圖10中，該蓋體23於鄰近該導體4處沿該軸線L朝向該導體4方向凸起，於圖11中，該底壁22 及該蓋體23於鄰近該導體4沿該軸線L的兩相反側沿該軸線L朝向該導體4方向凸起，藉由將該底壁22及該蓋體23設計為凸起，可以減少該導體4位移時的阻力，使該導體4的活動更靈敏。

參閱圖12及圖13，分別為該第一實施例的第六及第七樣態，於圖12中，該蓋體23於鄰近該導體4處沿該軸線L遠離該導體4而呈凹陷，於圖13中，該底壁22及該蓋體23於鄰近該導體4沿該軸線L的兩相反側沿該軸線L遠離該導體4而呈凹陷，藉由將該底壁22及該蓋體23設計為凹陷，可以增加該導體4於位移時的接觸面積進而增加位移時的阻力，如此可降低該導體4的活動靈敏度以因應不同的應用需求。

經由以上的說明，可將該第一實施例的優點歸納如下：

一、藉由於該導體4周遭環繞設置該等導腳5，即可藉由偵測導腳5是否導通及是哪幾個導腳5導通，得知該多方向感測器是否受到碰撞及碰撞方向為何，可大幅提升後續應用上的方便性。

二、藉由設置磁力相近的該第一磁性元件3及該第二磁性元件6，可使該導體4因同時受到上下兩方的磁力吸引，增加本發明多方向感測器的穩定度，同時相較於習知技術需使用兩個軸承而導致構造複雜，該第一實施例的架構單純易於實施，可增加產業上的利用性。

三、藉由將該等導腳5數量設計為超過四，且 實質上呈圓形陣列環繞該軸線L及該導體4，可以提供多個方向的碰撞偵測，而藉由將該等導腳5設計為呈沿該軸線L延伸的圓柱狀，可使該導體4在沿該軸線L上的每一個位置皆具有碰撞偵測點，可避免接觸錯失，增加接觸的靈敏度。

四、藉由將該導體4及該等導腳5設置於該圍繞壁21、該底壁22與該蓋體23所界定的該容置空間24中，並使用絕緣性材質製作該殼體單元2，可以避免習知技術中容易觸電的問題，以減少使用上的危險性。

五、藉由將該底壁22及該蓋體23其中至少之一沿該軸線L凸起或凹陷，可以提升或降低該導體4移動時的靈敏度以因應不同客戶的使用需求，增加應用上的廣泛性。

參閱圖14及圖15，為本發明多方向感測器的一第二實施例的第一樣態，該第二實施例是類似於該第一實施例，該第二實施例與該第一實施例的差異在於：該圍繞壁21及該底壁22組合呈方形盒狀，且該殼體單元2還包括四分別形成在該圍繞壁21之端面212且供該等導腳5嵌入之凹槽25，及四分別設置於該等凹槽25的第一卡合部26，該等第一卡合部26呈凸出狀並分別供該等導腳5套設，藉以達到定位功能。

該蓋體23對應該圍繞壁21而呈方形，且於對應該等導腳5處形成四分別供該等導腳5嵌入之凹槽(圖未示)，且該殼體單元2還包括四分別設置於該蓋體23之 該等凹槽底部的第二卡合部(圖未示)，該等第二卡合部對應該等第一卡合部26呈凹入狀，且用以分別與該等第一卡合部26卡合。

其中，該等第一卡合部26亦可呈凹入狀，而該等第二卡合部則呈對應之凸出狀，並不限於此。

該等導腳5數量為四並分布於四個角落，且呈扁平彎折狀延伸出該殼體單元2，藉此，該等導腳5可以直接作為與外部電路板電連接的接點，可方便組裝，增加使用上的便利性。

參閱圖16~19，分別為該第二實施例的第二到第五樣態，於此等樣態中，該底壁22及該蓋體23其中至少之一沿該軸線L朝向該導體4凸起或遠離該導體4而呈凹陷。

如此，該第二實施例亦可達到與上述第一實施例相同的目的與功效，且藉由將該等導腳5設計為扁平狀，還可減少該等導腳5的金屬用料量，降低重量及成本，並可縮小產品尺寸。

參閱圖20及圖21，為本發明多方向感測器的一第三實施例的第一樣態，該第三實施例是類似於該第二實施例，該第三實施例與該第二實施例的差異在於：該第三實施例還包含二設置於該殼體單元2且接觸該容置空間24的導電片7，該第一磁性元件3、其中一導電片7、該導體4、其中另一導電片7、該第二磁性元件6於該軸線L上依序設置，且該等導電片7於該軸線L 上之間距大於該導體4於該軸線L上之長度。該等導電片7分別具有一外露於該殼體單元2的引腳，藉此達到方便組裝的功能。

值得一提的是，為了說明方便起見，於圖20中，該等導腳5與該殼體單元2為分開繪製，但實際製作時，該等導腳5是埋入該殼體單元2一起射出成型的，因此不需另外有卡合鎖固的架構即可增強其結合性。

該殼體單元2還包括八個第一卡合部26，其中四個分別設置於該圍繞壁21其中一端面212，其中另四個分別設置於該圍繞壁21另一端面212，該等第一卡合部26呈凸出狀。

該殼體單元2還包括一上蓋體28、一下蓋體29，及八個第二卡合部27，該上蓋體28與下蓋體29配合該圍繞壁21將該等導電片7、該第一磁性元件3及該第二磁性元件6夾置在內，其中四個第二卡合部27設置於該上蓋體28、另四個第二卡合部27設置於該下蓋體29，該等第二卡合部27對應該等第一卡合部26呈凹入狀，且用以分別與該等第一卡合部26卡合。

其中，該等第一卡合部26亦可呈凹入狀，而該等第二卡合部27則呈對應之凸出狀，並不限於此。

如此，一般使用時，該導體4同時受該第一磁性元件3及該第二磁性元件6的磁力影響，會被磁力較大的一方吸引而抵靠在其中一側的該導電片7上，當該多方向感測器遭受一定程度的碰撞時，該導體4會因慣性而碰 撞相反於碰撞方向所在的導腳5或另一導電片7，並使所碰撞的該等導腳5或該導電片7導通而產生訊號，如此，藉由偵測導腳5或該等導電片7是否導通、是哪幾個導腳5或該等導電片7導通，即可得知該多方向感測器是否受到碰撞及碰撞方向為何，藉此，此樣態可提供全方位的碰撞感應偵測。

值得一提的是，相同於該第一實施例，該第三實施例亦可如圖22所示只包含該第一磁性元件3(或亦可只包含該第二磁性元件6)，且該第一磁性元件3除了沿軸線L設置於頂底方向外，亦可僅設置於該殼體單元2的側邊。

如此，該第三實施例亦可達到與上述第一實施例相同的目的與功效，且藉由沿該軸線L設置該等導電片7，還可以提供全方位的碰撞感應偵測，大幅提升後續應用上的方便性。

參閱圖23及圖24，為本發明多方向感測器的一第四實施例，該第四實施例是類似於該第一實施例，該第四實施例與該第一實施例的差異在於：該第一磁性元件3設置於該蓋體23。

該殼體單元2還包括一相對於該蓋體23且供該等導腳5穿置的底壁22，且該圍繞壁21由該底壁22周緣朝該蓋體23方向延伸。

其中，該等導腳5位於該導體4下方，環繞該軸線L間隔穿設於該殼體單元2，以方便分別電連接至外 部電路板，且該導體4直徑大於該等導腳5對角線間距。

一般使用時，該導體4會受該第一磁性元件3的磁力影響而被吸引而抵靠在該第一磁性元件3，當該多方向感測器遭受一定程度的碰撞時，無論碰撞方向為何，如圖24所示，該導體4會因重力而掉落並接觸下方的該等導腳5，使該等導腳5導通而產生訊號，如此，藉由偵測導腳5是否導通，即可得知該多方向感測器是否受到碰撞。

綜上所述，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧殼體單元

21‧‧‧圍繞壁

211‧‧‧開放槽

22‧‧‧底壁

23‧‧‧蓋體

231‧‧‧定位槽

24‧‧‧容置空間

3‧‧‧第一磁性元件

4‧‧‧導體

5‧‧‧導腳

6‧‧‧第二磁性元件

L‧‧‧軸線

Claims (12)

1. 一種多方向感測器，包含：一殼體單元，包括一圍繞一軸線的圍繞壁，且該圍繞壁界定一容置空間；一第一磁性元件，設置於該殼體單元；一導體，為具有導電性且可受磁力吸引的材質，設置於該容置空間，且恆受該第一磁性元件的磁力吸引；及複數導腳，具有導電性，環繞該軸線及該導體間隔設置於該殼體單元，並接觸該容置空間；其中，該導體、該第一磁性元件於該軸線上依序設置，且該導體在一穩定狀態下不與該等導腳接觸；該多方向感測器還包含一設置於該殼體單元的第二磁性元件，該第一磁性元件、該導體、該第二磁性元件於該軸線上依序設置，且該導體恆受該第二磁性元件的磁力吸引。
2. 如請求項1所述的多方向感測器，其中，該殼體單元還包括一供該第一磁性元件設置的底壁，及一設置於該圍繞壁的蓋體，該圍繞壁由該底壁周緣沿該軸線延伸，該蓋體供該第二磁性元件設置，該蓋體、該底壁與該圍繞壁相配合以界定該容置空間。
3. 如請求項2所述的多方向感測器，其中，該殼體單元為絕緣性材質。
4. 如請求項2所述的多方向感測器，其中，該等導腳數量 為四，且呈扁平彎折狀延伸出該殼體單元，該殼體單元還包括四分別形成在該圍繞壁之端面且供該等導腳嵌入之凹槽，及四分別設置於該等凹槽的第一卡合部，該等第一卡合部呈凹入狀及凸出狀其中之一。
5. 如請求項4所述的多方向感測器，其中，該蓋體於對應該等導腳處形成四分別供該等導腳嵌入之凹槽，且該殼體單元還包括四分別設置於該蓋體之該等凹槽的第二卡合部，該等第二卡合部對應該等第一卡合部呈凹入狀及凸出狀其中之另一，用以分別與該等第一卡合部卡合。
6. 如請求項1所述的多方向感測器，其中，該等導腳數量超過四且呈陣列排列。
7. 如請求項6所述的多方向感測器，其中，該等導腳實質上呈圓形陣列。
8. 如請求項6所述的多方向感測器，其中，該等導腳呈沿該軸線延伸的柱狀。
9. 如請求項6所述的多方向感測器，其中，每二相鄰導腳之間距小於該導體之直徑。
10. 如請求項1所述的多方向感測器，還包含二設置於該殼體單元且接觸該容置空間的導電片，該第一磁性元件、其中一導電片、該導體、其中另一導電片、該第二磁性元件於該軸線上依序設置，且該等導電片於該軸線上之間距大於該導體於該軸線上之長度。
11. 如請求項10所述的多方向感測器，其中，該殼體單元 還包括八個第一卡合部，其中四個分別設置於該圍繞壁其中一端面，其中另四個分別設置於該圍繞壁另一端面，該等第一卡合部呈凹入狀及凸出狀其中之一。
12. 如請求項11所述的多方向感測器，其中，該殼體單元還包括一上蓋體、一下蓋體，及八個第二卡合部，該上蓋體與下蓋體配合該圍繞壁將該等導電片、該第一磁性元件及該第二磁性元件夾置在內，其中四個第二卡合部設置於該上蓋體、另四個第二卡合部設置於該下蓋體，該等第二卡合部對應該等第一卡合部呈凹入狀及凸出狀其中之另一，且用以分別與該等第一卡合部卡合。