加速傳感器的製作方法

2023-05-25 09:13:31 1

專利名稱：加速傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及傳感器，尤其涉及一種加速傳感器。
背景技術：
目前市場上有多款不同的加速傳感器，為本領域的技術人員所熟知。正如本領域 的技術人員所知，加速傳感器在加速度的影響下可斷開或閉合。遺憾的是，現有的加速傳感器由很多元件組成，且構造起來很複雜。這就導致了加 速傳感器的成本增加。同樣遺憾的是，一般的加速傳感器無法進行表面安裝以使加速傳感 器附著於表面，例如，不使用電線而將加速傳感器附著於電路板表面。上述未解決的需求迄今仍存在於工業中，因此，要解決上述缺陷和不足。

發明內容
本發明的實施例提供一種加速傳感器及其構造方法。簡要來講，在結構上，較於其 他實施例，本系統的一個實施例的實現可如下所述所述加速傳感器包含第一導電元件 和第二導電元件；電絕緣元件，與第一導電元件和第二導電元件相連，該電絕緣元件與第一 導電元件的至少一部分和第二導電元件的至少一部分相接觸；至少一個導電彈簧，位於傳 感器空腔內，其中，空腔由第一導電元件的至少一個表面、電絕緣元件的至少一個表面和第 二導電元件的至少一個表面界定。通過參考以下的附圖和詳細描述，本領域的技術人員將會清楚了解本發明的其他 系統、方法和特徵。所有這種系統、方法和特徵應包含於本說明書中，落在本發明的範圍內， 並且受到本發明隨附的權利要求的保護。


參考以下附圖可以更好地理解本發明的許多方面。附圖中的部件不必是按比例 的，而是著重於表示本發明的原理。此外，附圖中，相同的附圖標記用於指示各視圖中的相 同部件。圖1為根據本發明的第一實施例的加速傳感器的立體分解側視圖；圖2為第一端帽的橫截面側視圖，藉以更好地理解第一端帽某些部分的位置；圖3為中心構件的橫截面側視圖，藉以更好地理解中心構件某些部分的位置；圖4為第二端帽的橫截面側視圖，藉以更好地理解第二端帽某些部分的位置；圖5A和圖5B為根據本發明的第一實施例的加速傳感器的橫截面側視圖，圖5A例 示了處於閉路狀態的傳感器，圖5B例示了處於開路狀態的傳感器；
圖6A和圖6B為根據本發明的第二實施例的加速傳感器的橫截面側視圖，圖6A例 示了處於閉路狀態的傳感器，圖6B例示了處於開路狀態的傳感器；圖7A和圖7B示出一個加速傳感器，其中導電彈簧通過一種以上不同的方式連接 到第二端帽的內表面。圖8A、圖8B、圖8C以及圖8D為根據本發明的第三實施例的加速傳感器的橫截面 側視圖，圖8A例示了處於開路狀態的傳感器，圖8B至8D例示了處於閉路狀態的傳感器；圖9為根據本發明的第四實施例的傳感器的橫截面側視圖；圖IOA和圖IOB為根據本發明的第四實施例的加速傳感器的橫截面側視圖，圖IOA 例示了處於閉路狀態的傳感器，圖IOB例示了處於開路狀態的傳感器；圖IlA和圖IlB為根據本發明的第五實施例的加速傳感器的橫截面側視圖，圖IlA 例示了處於閉路狀態的傳感器，圖IlB例示了處於開路狀態的傳感器；圖12A和圖12B分別為圖IlA和圖IlB中加速傳感器的橫截面側視圖，其中彈簧 固定在第二端帽和導電平衡塊(conductive weight)上；圖13A、圖13B、圖13C以及圖13D為根據本發明的第六實施例的加速傳感器的橫 截面側視圖，圖13A例示了處於開路狀態的傳感器，圖13B至13D例示了處於閉路狀態的傳 感器；圖14A-14D為加速傳感器的又一實施例的橫截面側視圖，其中第一端帽和第二端 帽均具有圓柱形邊緣；圖15A和圖15B為根據本發明的第七實施例的加速傳感器的橫截面側視圖，其中 圖15A例示了處於閉路狀態的傳感器，圖15B例示了處於開路狀態的傳感器；圖16A-16G為可以用於本發明的不同端帽的橫截面側視圖；圖17為根據本發明的第八實施例的加速傳感器的橫截面側視圖。
具體實施例方式本發明提供一種加速傳感器，所述傳感器擁有最少數量的協作部件以確保裝配和 使用的簡易性。圖1是根據本發明的第一實施例的加速傳感器100(下文簡稱為「傳感器 100」)的立體分解側視圖。參照圖1，傳感器100包括第一端帽110、中心構件140、第二端帽160和彈 簧190。所述第一端帽110可導電，其具有近部(proximate portion) 112和遠部 (distalp0rti0n)122。第一端帽110可由高導電性和/或低反應活性的金屬複合材料、導 電塑料、或其他導電材料組成。圖2為第一端帽110的橫截面側視圖，藉以更好地理解第一端帽110的某些部分 的位置。第一端帽110的近部112為圓形，直徑為D1，具有端面114，端面114在此描述為平 坦表面。近部112的頂面(top surface) 116與端面114相垂直。頂面116的寬度和第一端 帽110的整個近部112的寬度相同。近部112還包括內側表面(internal surface) 118，內 側表面118位於近部112與端面114相對的一側，此處，頂面116與內側表面118相垂直。因 此，近部112呈圓盤狀。第一端帽110的圓盤狀也被稱為第一端帽110的法蘭盤(flange)。值得注意的是，圖2示出具有平坦端面114的第一端帽110的近部112，和具有平 坦端面164 (圖4)的第二端帽160的近部162 (圖4)。本領域的技術人員應當理解的是，近部112、162(圖4)不是必須具有平坦端面。可替換地，端面114和164可以是外凸的或者 內凹的。此外，第一端帽110和第二端帽160除圓形外還可以是類方形(square-like)的 或其他任何形狀的。採用圓形端帽110和160僅作為示例目的。端帽110和160的主要功 能是提供一個連接，使傳入第一端帽110的電荷穿過彈簧190，能被第二端帽160接收，或反 過來，使傳入第二端帽160的電荷穿過彈簧190，能被第一端帽110接收。因此，只要導電通 路得到保持，就可以使用許多不同形狀和大小的端帽110和160。參照圖2，這裡所描述的頂部116、端面114和內側表面118的關係是為示例的目 的而提供的。可選地，端面114和內側表面118可具有圓形或其他形狀輪廓的末端，使得近 部112的頂面116成為端面114和內側表面118的自然圓形過渡。第一端帽110的遠部122的直徑為D2，小於近部112的直徑Dl。第一端帽110的 遠部122包括頂面124和內表面(inner surface) 132，其中頂面124與內表面132垂直。從第一端帽110的近部112到第一端帽110的遠部122的過渡由一個臺階(step) 界定，其中，臺階頂部由近部112的頂面116界定，臺階中部由近部112的內側表面118界 定，臺階底部由遠部122的頂面124界定。圖2中更好地顯示出，第一端帽110的遠部122是第一端帽110的近部112的延 伸。儘管圖2中示出內表面132與平坦端面114平行，如此後所記錄的，內表面132也可以 替換為凹面的、圓錐形的或者半球形的。參照圖1，傳感器100的中心構件140是管狀(tube-like)的，具有頂面142、近表 M (proximate surface) 144、底面(bottom surface) 146 禾口遠(distal surface) 148。 圖3是中心構件140的橫截面側視圖，藉以可更好地理解中心構件140某些部分的位置。需 要注意的是，中心構件140不是必須為管狀的，可選地，中心構件140可具有不同的形狀，例 如但不限於方形。中心構件140的底面146界定了一個中空中心150。中空中心150的直徑為D4， 僅僅稍大於直徑D2(圖2)，從而使第一端帽110的遠部122適於置入中心構件140的中空 中心150(圖3)內。此外，中心構件140的頂面142界定了中心構件140的外表面，其中， 中心構件140的直徑為D5。需要注意的是，更為可取地，直徑Dl (即第一端帽110的近部 112的直徑)略大於直徑D5(即中心構件140的直徑)。當然，中心構件140和端帽110、 160也可採用不同尺寸。此外，當傳感器100組裝好後，中心構件140的近表面144支靠在 第一端帽110的內側表面118上。與第一端帽110和第二端帽160不同的是，中心構件140是不導電的。例如，中心 構件140可以採用諸如塑料、玻璃或其他任何非導電材料製成。在本發明的可選實施例中， 中心構件140也可由高熔點材料製造，其熔點比常用的焊接材料高。如下進一步詳細解釋， 使中心構件140不導電以確保傳感器100提供的導電性是通過使用彈簧190導通提供的。 特別地，中心構件140位於第一端帽110和第二端帽160之間，為第一端帽110和第二端帽 160之間提供了非導電間隙。參照圖1，第二端帽160是導電的，具有近部162和遠部172。特別地，第二端帽 160可由高導電性和/或低反應活性的金屬複合材料、導電塑料或其他導電材料組成。圖4是第二端帽160的橫截面側視圖，藉以更好地理解第二端帽160某些部分的 位置。第二端帽160的近部162是圓形的，直徑為D6，並且有具有平坦端面164。近部162的頂面166與平坦端面164相垂直。頂面166的寬度與第二端帽160的整個近部162的寬 度相同。近部162還包括內側表面168，位於近部162與平坦端面164相對的一側，此處，頂 面166與內側表面168相垂直。因此，近部162是圓盤狀的，第二端帽160的圓盤狀也被稱 為第二端帽160的法蘭盤。這裡所描述的頂部166、平坦端面164和內側表面168的關係是為示例的目的而提 供的。可選地，平坦表面164和內側表面168也可具有圓形或其他形狀輪廓的末端，使得近 部162的頂面166成為端面164和內側表面168的自然圓形過渡。第二端帽160的遠部172的直徑為D7，小於近部162的直徑D6。第二端帽160的 遠部172包括頂面174和內表面180，頂面174和內表面180互相垂直。需要注意的是，盡 管圖4所示的內表面180橫截面與頂面174成直角，但內表面180也可以替代為圓形的或 者不同形狀的。從第二端帽160的近部162到第二端帽160的遠部172的過渡由一個臺階界定。 臺階頂部由近部162的頂面166界定、臺階中部由近部162的內側表面168界定，臺階底部 由遠部172的頂面174界定。圖4中更好地顯示出，第二端帽160的遠部172是第二端帽 160的近部162的延伸。需要注意的是，優選地，第二端帽160的尺寸與第一端帽110尺寸相同。這樣，中 央構件140的中空中心150的直徑D4僅略大於第二端帽160的直徑D7，這就使第二端帽 160的遠部172適於置入中心構件140的中空中心150內。此外，優選地，直徑D6 (即第二 端帽160的近部162的直徑)比直徑D5(即中心構件140的直徑)略大。進一步地，當傳 感器100組裝好後，中心構件140的遠表面148支靠在第二端帽160的內側表面168上。參照圖1，彈簧190是導電的，且適於置入中心構件140內。特別地，第一端帽110 的內表面132、中心構件140的底面146和第二端帽160的內表面180構成傳感器100的中 心腔200，彈簧190被限制在中心腔200之中。圖5A和圖5B為根據本發明的第一實施例的加速傳感器100的橫截面側視圖，圖 5A例示了處於閉路狀態的傳感器100，圖5B例示了處於開路狀態的傳感器100。未工作時， 傳感器100處於閉路狀態(圖5A)，此時，彈簧190接觸第一端帽110的內表面132和第二 端帽160的內表面180。可選地，如圖5B所示，在對第一端帽110或第二端帽160的任意一 個施加即時加速時，彈簧190在水平方向上移位，導致第一端帽110和第二端帽160之間的 導電通路斷開。需要注意的是，根據本發明的第一實施例的圖5A和圖5B所示，由於第一端 帽110的內表面132和第二端帽160的內表面180對彈簧190施加壓力，彈簧190仍然懸 掛在中心腔200中。圖6A和圖6B為根據本發明的第二實施例的加速傳感器300的橫截面側視圖，圖 6A例示了處於閉路狀態的傳感器300，圖6B例示了處於開路狀態的傳感器300。第二實施 例的加速傳感器300的第一端帽310與第一實施例的第一端帽110相同，但第二實施例的 第二端帽360與第一實施例的第二端帽160不同。特別地，第二端帽360包括圓柱型邊緣 370，該圓柱型邊緣370進一步延伸到加速傳感器300的中心腔380內。需要注意的是，根 據本發明的第二實施例，由於第一端帽310的內表面332和第二端帽360的內表面382對 彈簧390施加壓力，彈簧390仍然懸掛在中心腔380中。圖7A和圖7B示出了與圖6A和圖6B中的加速傳感器相似的加速傳感器。然而，彈中的一種或幾種連接到第二端帽360的內表面382。這些 方式的實例可包括但不限於壓配合(press fit)、膠合、熱封、焊接(weld)、錫焊(solder) 禾口閉鎖機制(latching mechanism)。圖8A、圖8B、圖8C以及圖8D(下文簡稱為圖8A-8D)為根據本發明的第三實施例的 加速傳感器400的橫截面側視圖。這裡，圖8A例示了處於開路狀態的傳感器400，圖8B-8D 例示了處於閉路狀態的傳感器400。圖8A-8D中的傳感器400通常處於開路狀態，其中彈 簧490與第二端帽460的內表面480相連，而與第一端帽410的內表面432不相連。需要 注意的是，第三實施例的第一端帽410包括圓柱形邊緣470，而第二端帽460沒有圓柱形邊 緣。彈簧490可通過多種不同方式486中的一種或幾種連接到第二端帽460。這些方式的 實例可包括但不限於壓配合、膠合、熱封、焊接、錫焊和閉鎖機制。圖8B-8D示出了處於閉路狀態的加速傳感器400的實例。特別地，圖8B示出了當 加速傳感器400受到水平方向的加速，使彈簧490接觸第一端帽410的內表面432時，處於 閉路狀態的加速傳感器400。可選地，圖8C和圖8D示出了當加速傳感器400受到垂直方 向的加速，使彈簧490接觸第一端帽410的圓柱形邊緣470時，處於閉路狀態的加速傳感器 400。在此描述的另一系列的實施例不僅包括彈簧，還包括至少一個導電平衡塊。以下 實施例提供了具有導電彈簧和至少一個導電平衡塊的傳感器實例。參照圖9，根據本發明的第四實施例，傳感器500包括第一端帽510、中心構件540、 第二端帽560、彈簧590和導電平衡塊592。第一端帽510、中心構件540、第二端帽560和 彈簧590與圖5A、圖5B所示的傳感器100中具有同一名稱的部分相同。圖IOA和圖IOB為根據本發明的第四實施例的加速傳感器500的橫截面側視圖， 圖IOA例示了處於閉路狀態的傳感器500，圖IOB例示了處於開路狀態的傳感器500。如圖 IOA和圖IOB所示，導電平衡塊592由彈簧590的張力維持在彈簧590的第一端和第一端帽 510之間。為了將傳感器500置於開路狀態，傳感器500受到水平加速度的作用，使導電平 衡塊592從第一端帽510處移開。需要注意的是，彈簧590不與第二端帽560固定，並且也 不與導電平衡塊592固定。根據本發明的可選實施例，彈簧590可壓配合至第二端帽560 和/或導電平衡塊592。圖IlA和圖IlB為根據本發明的第五實施例的加速傳感器600的橫截面側視圖， 其中圖IlA例示了處於閉路狀態的傳感器600，圖IlB例示了處於開路狀態的傳感器600。 其中第五實施例的加速傳感器600的第一端帽610與第四實施例的第一端帽510相同，但 第五實施例的第二端帽660與第四實施例的第二端帽560不同。特別地，第二端帽660包 括圓柱形邊緣670，所述圓柱形邊緣670進一步延伸到加速傳感器600的中心腔680內。第 五實施例的傳感器600與第四實施例的傳感器500類似，其中的彈簧690不與第二端帽660 固定，並且也不與導電平衡塊692固定。可選地，圖12A和圖12B中的加速傳感器600分別 為圖IlA和圖IlB中的加速傳感器600，其中彈簧690固定至第二端帽660和導電平衡塊 692。這種固定可通過固定方式694來實現，包括但不限於壓配合、膠合、熱封、焊接、錫焊 和閉鎖機制。圖13A、圖13B、圖13C以及圖13D (下文簡稱為圖13A-13D)為根據本發明的第六實 施例的加速傳感器700的橫截面側視圖。其中，圖13A例示了處於開路狀態的傳感器700，
8圖13B-13D例示了處於閉路狀態的傳感器700。傳感器700通常處於開路狀態，彈簧790與 第二端帽760的內表面780連接，並且彈簧790與導電平衡塊792連接，但導電平衡塊792 不與第一端帽710的內表面732連接。需要注意的是，第六實施例中的第一端帽710包括 圓柱形邊緣770，而第二端帽760沒有圓柱形邊緣。彈簧790可通過多種不同方式794中的 一種或幾種連接到第二端帽760和導電平衡塊792。這些方式的實例可包括但不限於壓 配合、膠合、熱封、焊接、錫焊和閉鎖機制。圖13B-13D展示了加速傳感器700處於閉路狀態的實例。特別地，圖13B示出了 當加速傳感器700受到水平方向加速度，使導電平衡塊792接觸第一端帽710的內表面732 時，處於閉路狀態的加速傳感器700。可選地，圖13C和圖13D示出了當加速傳感器700受 到垂直方向上的力，使導電平衡塊792接觸第一端帽710的圓柱形邊緣770時，處於閉路狀 態的加速傳感器700。可選地，圖14A-14D示出了又一實施例，其中第一端帽和第二端帽都 具有圓柱形邊緣。圖15A和圖15B為根據本發明的第七實施例的加速傳感器800的橫截面側視圖。 其中，圖15A例示了處於閉路狀態的傳感器800，圖15B例示了處於開路狀態的傳感器800。 參照圖15A和圖15B，傳感器800包括第一端帽810、中心構件840、第二端帽860、彈簧890 以及兩個導電平衡塊892、894。除了第七實施例中的中心構件840長於本發明第一實施例 中的中心構件140之外，第七實施例中的第一端帽810、第二端帽860和中心構件840，與本 發明第一實施例中的第一端帽110、第二端帽160和中心構件840相同。正如圖15A和圖15B所示，導電平衡塊892和894依靠彈簧890維持在適當的位 置。傳感器800在水平軸向上受到足夠強大的加速度，導致傳感器800處於開路狀態。圖16A-16G為根據本發明的可使用的不同端帽的橫截面側視圖。本領域的技術人 員應當理解的是，可以提供更多的端帽結構，並且這些端帽結構均應包含在本發明的範圍 內。圖17為根據本發明的第八實施例的加速傳感器900的橫截面側視圖。傳感器900 有第一端帽910、中心構件940、第二端帽960、第一彈簧920、導電平衡塊992和第二彈簧 922。需要強調的是，以上所述本發明的實施例僅為可能的實現方式的舉例而已，旨在 使本發明的原理清楚。在不違背本發明的精神和原則情況下，可以對本發明的上述實施例 進行許多修改和變形。所有這些修改和變形均應包含在本發明的範圍之內，由所附權利要 求保護。
權利要求
一種傳感器，包括第一導電元件；第二導電元件；與第一導電元件和第二導電元件相連的電絕緣元件，該電絕緣元件與第一導電元件的至少一部分和第二導電元件的至少一部分相接觸；至少一個導電彈簧，位於傳感器的空腔內，該空腔由第一導電元件的至少一個表面、電絕緣元件的至少一個表面和第二導電元件的至少一個表面界定。
2.根據權利要求1所述的傳感器，其中，當從所述第一導電元件經過至少一個導電彈 簧到第二導電元件之間存在導電通路時，傳感器處於閉路狀態(ON)；當從所述第一導電元 件經過至少一個導電彈簧到第二導電元件之間不存在導電通路時，傳感器處於開路狀態 (OFF)。
3.根據權利要求2所述的傳感器，其中，所述第一導電元件的遠部的直徑和第二導電 元件的遠部的直徑小於電絕緣元件的直徑。
4.根據權利要求3所述的傳感器，其中，傾角傳感器進一步定義為所述第一導電元件 還包括平坦端面，該平坦端面位於與第一導電元件的遠部相對的一側，其中第二導電元件 還包括平坦端面，該平坦端面位於與第二導電元件的遠部相對的一側。
5.根據權利要求3所述的傳感器，其中，所述至少一個導電彈簧與第一導電元件的遠 部或第二導電元件的遠部相連。
6.根據權利要求1所述的傳感器，其中，所述電絕緣元件的形狀為管狀。
7.根據權利要求1所述的傳感器，其中，所述電絕緣元件的形狀為類方形。
8.一種傳感器，包括第一導電元件；第二導電元件；與第一導電元件和第二導電元件相連的電絕緣元件，該電絕緣元件與第一導電元件的 至少一部分和第二導電元件的至少一部分相接觸；至少一個導電彈簧，位於傳感器的空腔內，該空腔由第一導電元件的至少一個表面、電 絕緣元件的至少一個表面和第二導電元件的至少一個表面界定；至少一個導電平衡塊，位於傳感器的空腔內，該導電平衡塊與導電彈簧的第一端相連。
9.根據權利要求8所述的傳感器，其中，當從所述第一導電元件經過至少一個導電彈 簧、至少一個導電平衡塊到第二導電元件之間存在導電通路時，所述傳感器處於閉路狀態 (ON)；當從所述第一導電元件經過至少一個導電彈簧、至少一個導電平衡塊到第二導電元 件之間不存在導電通路時，所述傳感器處於開路狀態(OFF)。
10.根據權利要求8所述的傳感器，其中，所述第一導電平衡塊和第二導電平衡塊位於 傳感器的空腔內。
11.根據權利要求10所述的傳感器，其中，所述第一導電平衡塊與導電彈簧的第一端 相連，第二導電平衡塊與導電彈簧的第二端相連。
12.根據權利要求10所述的傳感器，其中，當從所述第一導電元件經過至少一個第一 導電平衡塊、至少一個導電彈簧、至少一個第二導電平衡塊到第二導電元件之間存在導電 通路時，傳感器處於閉路狀態(ON)；當從所述第一導電元件經過至少一個第一導電平衡塊、至少一個導電彈簧、至少一個第二導電平衡塊到第二導電元件之間不存在導電通路時， 傳感器處於開路狀態(OFF)。
13.根據權利要求8所述的傳感器，其中，該傳感器包括第二導電彈簧，當從第一導電 元件經過至少一個第一導電彈簧、至少一個導電平衡塊、至少一個第二導電彈簧到第二導 電元件之間存在導電通路時，傳感器處於閉路狀態(ON)；當從第一導電元件經過至少一個 第一導電平衡塊、至少一個導電彈簧、至少一個第二導電平衡塊到第二導電元件之間不存 在導電通路時，傳感器處於開路狀態(OFF)。
全文摘要
本發明提供一種加速傳感器，其中包含第一導電元件和第二導電元件；電絕緣元件與第一導電元件和第二導電元件相連，第一導電元件的至少一部分和第二導電元件的至少一部分與電絕緣元件相接觸；至少一個導電彈簧位於傳感器空腔內；其中，所述空腔由第一導電元件的至少一個表面、電絕緣元件的至少一個表面和第二導電元件的至少一個表面界定。
文檔編號G01P15/00GK101960316SQ200980107915
公開日2011年1月26日 申請日期2009年3月5日 優先權日2008年3月5日
發明者惠特莫爾·B·小凱麗 申請人:西格諾奎斯特公司