專利名稱：一種撞車用壓力傳感器(裝置)的制作方法
技術領域：
本發明一種撞車用壓力傳感器(裝置)，是一種用于機動車輛，主要為汽車發生撞車交通事故時能輸出傳感信號的裝置，是一種可以以該傳感信號為輸入信號，輸入汽車中的有關電子裝置或控制機構，進一步開發汽車新技術的一種壓力型傳感裝置。
壓力傳感技術是現代汽車自動化控制技術基礎之一，已廣泛應用于汽車中的制動、操控等系統。現階段，隨著汽車高速度性能的發展而常發的嚴重撞車交通事故，也開發應用于汽車的救生系統中，如汽車的安全氣囊裝置。
本發明一種撞車用壓力傳感器(裝置)的目的，就是為研究發展中的撞車實時速度記錄、撞車時的安全、防護、救生等一類裝置，提供一種多信號，兼有執行器功能的傳感器，以適應當前汽車電子化——自動化高技術發展需要。
本發明一種撞車用壓力傳感器(裝置)由圓筒、鋼球、球體托盤、彈簧、端蓋、底座、導線、電磁繼電器、滑座、調節撞塊、圓筒槽溝、金屬簧片、調節絲桿、帶刻度調節盤等部件組成，其特征包括有一鋼球，由球體托盤夾住而位于圓筒中間；鋼球的兩邊壓著左右兩條形狀、長度和剛度一致的彈簧；彈簧經球體托盤和鋼球絕緣安裝；鋼球的兩端連著左右兩條從球體托盤伸出、從圓筒兩頭端蓋中心孔穿過、用于輸出傳感信號的導線，其中一條導線上置有一電磁繼電器，該電磁繼電器與汽車制動裝置電連接，由汽車的制動裝置控制其斷通。
圓筒的中間部分為絕緣體，圓筒的兩頭部分為導體，圓筒兩頭的導體連底座，底座與車體絕緣安裝。底座有一電源線接汽車電源。
調節撞塊位于圓筒一頭的滑座中。
調節撞塊的上下兩面分別與滑座頂部和滑座底部的圓筒槽溝兩緣相接。
調節撞塊與圓筒槽溝兩緣相接的一面上還安有一金屬簧片，金屬簧片通過滑座中的圓筒槽溝突入于圓筒內壁，且金屬簧片與調節絲桿連接。
調節撞塊上還連著一調節絲桿，調節絲桿另一端上有一帶刻度調節盤。
調節絲桿在滑座中其水平安裝方向與圓筒軸線平行安裝。
圓筒可以由金屬材料及塑料組合組成；圓筒也可以全部由金屬材料組成而中間部分噴涂絕緣材料，圓筒也可以全部由塑料組成而兩頭噴涂導電材料。
鋼球可以是球狀，也可以做成能在圓筒中前后滑動的非球狀體。
球體托盤及調節撞塊由塑料或其他非導體材料做成。
本發明的特點和效果一、本發明為多信號壓力型傳感器，且兼有執行器動能。
二、本發明為機電一體化裝置，容易與現有汽車中的有關電子裝置、自動控制裝置或其他執行機構接口組合。
三、本發明制造容易，使用簡單方便，可適應不同型號車輛。
四、本發明主要為汽車安全、救生、防護等系統的專用或配套裝置。
發明是這樣實現的本發明是根據物理學中作用力與反作用力原理，將汽車撞車時產生的負加速度慣性力(包括緊急制動時制動慣性力)在彈簧及鋼球相互作用下，以該傳感器圓筒中不同物理性能材料和不同壓力為媒體，由電開關、鋼球、調節撞塊控制電源的截止與導通實現的。
下面結合附圖，詳細說明本發明具體細節
圖1為本發明一種撞車用壓力傳感器(裝置)結構、電開關及電信號流向圖。
圖1中，電磁繼電器J，電源線(1)，底座(2)，圓筒(3)，導線(4)(4)′，端蓋(5)(5)’，彈簧(6)(6)’，球體托盤(7)(7)’，鋼球(8)，滑座(9)，圓筒槽溝(10)，金屬簧片(11)，調節絲桿(12)，調節撞塊(13)，帶刻度調節盤(14)。I為圖筒中間絕緣體部分，C及C′為圓筒兩頭導體部分，Us1Us2Us3為該傳感器不同電信號輸出接口輸出的電信號。
在圖1中，當汽車處于正常行駛狀態時，由于鋼球(8)兩邊彈簧(6)(6)′壓力一致，鋼球保持處于圓筒(3)中間的絕緣體位置I上，汽車上的電源線(1)輸入的電壓信號經底座(2)至圓筒絕緣體處截止，該傳感器無傳感信號輸出。當汽車發生正面碰撞交通事故時，其撞車沖擊壓力將作用于該傳感器的圓筒(3)上，該傳感器圓筒內的鋼球(8)在負加速度慣性力作用下，同時壓迫及拉伸彈簧(6)(6)′，使鋼球在圓筒內向前運動(按圖1空心箭頭所示行車方向運動)。當撞車壓力作用于鋼球(8)的作用力，也即撞車負加速度慣性力大于鋼球兩邊彈簧(6)(6)′的作用力時，鋼球(8)將從所處的圓筒絕緣體部分I的位置滑入圓筒的導體部分C′位置上，汽車上的電源從電源線(1)、底座(2)、圓筒C′經鋼球(8)，從導線(4)(4)′輸出傳感信號，也即圖1中之Us1Us2輸出接口輸出電信號。
在交通事故中，也經常發生后車碰撞前車的撞車事故，這種情況的出現，通常是在前車突然減速或后車車速大于前車車速的情況下容易發生的，在這種情況下，其撞車產生的負加速度慣性力將使前車傳感器圓筒內的鋼球(8)向被撞的相反方向運動，當鋼球(8)向被撞的相反方向運動的作用力大于彈簧(6)(6)′的作用力時，鋼球(8)將從碰撞前所處圓筒中心的絕緣部分I位置上進入圓筒的導體部分C位置上，因而也從該傳感器兩邊的導線(4)(4)′輸出傳感信號。依據上述相同的作用原理，當兩車發生同向或相向側撞時，兩車側撞的壓力也作用于傳感器圓筒(3)上，兩車傳感器圓筒內的鋼球(8)也同樣會在負加速度慣性力作用下向著各自汽車的前進方向在圓筒內向前滑動，滑入圓筒的導體部分C′上，從而也從兩車的導線(4)(4)′輸出傳感信號。
本發明除以上所述的負加速度撞車慣性力外，行車過程中伴隨駕駛員制動剎車時的制動慣性力，崎嶇路面的上下振動壓力更是經常發生的，這是一般的壓力傳感器很難給予識別和控制，也是與之組合配套的某些特殊裝置所不允許的，因而加大了制造上的精度和難度，如汽車防撞氣囊裝置、撞車事故自動報警等裝置。同時，對于多功能、高性能壓力型傳感器在新一代汽車技術上的應用和開發，更是普通壓力傳感器所難以實現的。為解決現有壓力傳感器的上述缺陷和應用方面的限制，實現本發明所述目的，本發明圖1中置于導線(4)′一端的電磁繼電器J和置于該傳感器滑座中的調節撞塊(13)，就是為識別剎車還是撞車兩種不同負加速度慣性力的輸出信號以及進一步在危及駕駛員性命的高速撞車情況下準確控制傳感信號的輸出，保證與之組合匹配的安全、防護、救生等一類裝置的正確動作。下面依本發明提出問題按圖1詳述本發明的具體細節和方法。
圖1中，電磁繼電器J與汽車的制動裝置(制動燈電路)電連接。(圖1中向下無標號箭頭接汽車制動裝置，制動裝置圖面中未畫出，略)。根據本發明所述及設計原理，當汽車靜止不動或行駛時無發生撞車事故時，傳感器中之鋼球(8)處于傳感器圓筒的絕緣體部份I位置上，來自于汽車上的電流到此截止，圖1中的導線(4)(4)′無傳感信號輸出，因而Us1Us2無電信號輸出；當撞車事故發生時，強大的慣性力壓迫鋼球(8)滑入C或C′導體位置上，車體電流通過導線(4)(4)′即輸出傳感信號，Us1Us2有電信號輸出；當汽車行進過程中駕駛員有制動時，與汽車制動裝置電連接的電磁繼電器J在電磁力作用下即行斷開，與此同時，因汽車受制動剎車慣性力作用，也同樣的會使鋼球(8)滑入圓筒(3)中之導體C′位置上，但由于駕駛員制動剎車時電磁繼電器被斷開，因而傳感信號只能從導線(4)上輸出，也即Us1無電信號輸出而Us2輸出電信號，從而解決本發明所提出的汽車行駛過程中撞車與剎車輸出傳感信號的識別問題。
接下再就本發明提出的解決因高速撞車引起的危及駕駛員生命的事故發生時，用于控制安全、防護、救生等一類裝置的正確動作問題，繼續依圖1詳述本發明的具體細節。
圖1中，Us3為高速撞車事故發生時輸出的電信號該電信號的輸出，是通過鋼球(8)碰撞突入于圓筒內壁之金屬簧片(11)而輸出的另一撞車傳感信號。
首先在圖1中，根據本發明所述及圖1所示；調節撞塊(13)位于滑座(9)中，通過滑座中的圓筒槽溝(10)突入于圓筒(3)內壁的金屬簧片(11)，就安在與圓筒槽溝兩緣相接，以圓筒槽溝兩緣為滑道，可以前后移動的調節撞塊(13)面上。
金屬簧片(11)與圖1中之調節絲桿(12)連接；調節絲桿上還有一帶刻度調節盤(14)；調節絲桿(12)在滑座(9)中其水平安裝方向與圓筒(3)軸線平行安裝，且從滑座(9)中的調節撞塊(13)中心孔通過。
根據上述設計及本發明所述，調節撞塊(13)在滑座(9)中之前后移動及位置，也即圖1中所示的調節撞塊與鋼球(8)的相對距離，就是通過轉動帶刻度調節盤(14)控制調節絲桿(12)的進給方向和距離，使調節撞塊(13)沿圓筒槽溝(11)兩緣前后滑動定位實現的，這樣，在鋼球質量(M)、彈簧剛度(K)、彈簧與圓筒之間的阻尼(C)設計參數一定情況下，鋼球在圓筒(3)中的運動距離S，主要是根據汽車的運動速度V在撞車瞬間沖擊壓力所產生的作用于該傳感器的負加速度慣性力大小決定的。以上述設計原理，選取有關模擬撞車實驗數據，設定圖1中鋼球(8)至碰撞調節撞塊(13)面上的金屬簧片(11)之間的距離S為撞車時足以危及駕駛員生命的撞車速度這樣，當低速的撞車沖擊壓力作用于該傳感器上所產生的負加速度慣性力不足以使鋼球(8)運動至碰撞金屬簧片(11)時，圖1中之Us3無電信號輸出；當高速撞車的沖擊壓力作用于該傳感器上所產生的負加速度慣性力足以使鋼球(8)在圓筒內向前運動達到碰撞金屬簧片(11)時，來自于汽車中之電源電壓即從電源線(1)、底座(2)、圓筒(3)C′、鋼球(9)經金屬簧片(11)、調節絲桿(12)從Us3輸出電信號。
至于防止汽車在崎嶇路面上行駛上下振動容易產生誤信號問題，由于圓筒中鋼球兩邊彈簧作用力相等所起的定位作用，將鋼球控制在圓筒中的絕緣體位置上，因而Us1Us2也無電信號輸出，道理顯而易見，在此不用贅述。
綜上所述，本發明一種撞車用壓力傳感器(裝置)的目的，就是為研究發展中的汽車撞車實時速度記錄，以及撞車時的安全、防護、救生等一類裝置，提供一種具備多信號，兼有執行器功能的高性能壓力傳感器，將上述Us1Us2Us3輸出電信號與汽車中的電子速度計量裝置接口組合，或者用作汽車防撞氣囊的引爆信號，或者直接作用于汽車中的聲光報警裝置、滅火消防裝置，甚至于汽車內部專用的呼救、報警、定位等附加裝置，即能實現本發明所述目的。
另外，本發明中的彈簧(6)(6)′在與圓筒CC′導體及端蓋(5)(5)′絕緣安裝條件下，免去傳感器中的導線(4)(4)′，直接把彈簧(6)(6)′與鋼球(8)連接作為導線接出，也同樣可達到發明的效果和目的。
權利要求
1.一種撞車用壓力傳感器(裝置)由圓筒、鋼球、球體托盤、彈簧、端蓋、底座、導線、電磁繼電器、滑座、調節撞塊、金屬簧片、圓筒槽溝、調節絲桿、帶刻度調節盤等部件組成，其特征包括一鋼球，由球體托盤夾住而位于圓筒中間，鋼球的兩邊分別安裝和連接有彈簧和導線。一電磁繼電器分別與汽車的制動開關(電路)及連接鋼球導線的其中一條導線電連接。一調節撞塊，位于圓筒一端的滑座中，調節絲桿從其中心孔通過。調節撞塊的上下兩面分別與滑座頂部和滑座底部的圓筒槽溝兩緣相接，調節撞塊與圓筒槽溝兩緣相接的一面上還有一金屬簧片，金屬簧片通過滑座中的圓筒槽溝突入于圓筒內壁，且金屬簧片的一端與調節絲桿接連。圓筒的中間部份為絕緣體，圓筒的兩頭為導體。圓筒兩頭的導體部份與底座相接。底座與車體絕緣安裝。底座有導線與車內電源電連接。球體托盤與調節撞塊為非導電體。
2.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于鋼球與圓筒內的彈簧絕緣安裝，而與鋼球連接的導線分別從圓筒兩端蓋引出。
3.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于當鋼球處于圓筒中間的絕緣體位置時，車內電壓電源至圓筒處截止，連接鋼球的導線或接口Us1US2無輸出電信號。
4.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于當鋼球處于圓筒兩頭的導體位置時，車內電壓電源能從圓筒通過，連接鋼球的導線或接口Us1Us2能輸出電信號。
5.根據權利要求1、4所述傳感器，其特征在于當鋼球處于導體位置時，若汽車的制動裝置起制動作用，連接制動開關電路的電磁繼電器斷開，Us1電信號輸出中止，而Us2有輸出電信號。
6.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于與調節撞塊連接的調節絲桿與圓筒軸線平行安裝，調節絲桿的另一端安有一帶刻度調節盤，調節撞塊在圓筒槽溝前后移動及定位是通過左右轉動帶刻度調節盤的方向及進給量實現的。
7.根據權利要求1、6所述傳感器，其特征在于當鋼球碰撞突入于圓筒內壁的調節塊面上的金屬簧片時，Us3有電信號輸出。
8.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于鋼球可以是球狀體，也可以做成能在圓筒中前后滑動的非球狀體。
9.根據權利要求1所述傳感器，其特征在于圓筒可以由金屬及塑料組合組成；圓筒也可以全部由金屬做成而中間部份噴涂絕緣材料；圓筒也可以全部由塑料做成而兩頭噴涂導電材料。
全文摘要
一種撞車用壓力傳感器由圓筒、鋼球、調節撞塊、彈簧、底座、端蓋、導線、電開關等部件組成。以不同壓力和不同材料為傳媒，在負加速度慣性力作用下，可以對來自各種不同方向的撞車壓力輸出傳感信號；而對于行車過程中的剎車制動、路面振動、足以造成致死致危撞車條件下的輸出信號，則有識別、中止和限制功能。適用于汽車撞車時的實時速度記錄、自動報警等一類安全、防護、救生裝置的配套使用。對開發汽車新技術起關鍵性作用。
文檔編號G01L5/00GK1126830SQ94116390
公開日1996年7月17日 申請日期1994年9月28日 優先權日1993年9月30日
發明者李揚榮 申請人:李揚榮
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
