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专利号: 2020108547483
申请人: 盐城工业职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:包括安装在汽车上的碰撞方位传感器本体(50),所述碰撞方位传感器本体(50)包括水平的圆形底盘(34)、竖向筒形壳壁(33)和半球状壳顶(9);所述圆形底盘(34)、竖向筒形壳壁(33)和半球状壳顶(9)构成一个密闭的传感器壳体;

所述传感器壳体内设置有碗状球面回转壁体(16),所述碗状球面回转壁体(16)的外壁通过若干支撑柱(32)与所述圆形底盘(34)固定连接;所述碗状球面回转壁体(16)的球面内壁的球心与所述半球状壳顶(9)的球心重合;

还包括竖向的金属中心回转体(23)和环绕固定包裹在金属中心回转体(23)四周的绝缘环体(24),所述金属中心回转体(23)与绝缘环体(24)的组合结构刚好构成一个完整的球体(29);

所述金属中心回转体(23)的上端一体化同轴心连接有金属摆杆(30);所述金属摆杆(30)上端高出所述球体(29)上端所在高度;

所述球体(29)的球心与所述半球状壳顶(9)的球心重合;所述球体(29)位于所述碗状球面回转壁体(16)的碗体围合范围内;

所述碗状球面回转壁体(16)的内壁呈圆周阵列分布固定有至少三个一号万向牛眼滚珠座(14),各个一号万向牛眼滚珠座(14)内均转动设置有一个一号万向牛眼滚珠(15),若干个一号万向牛眼滚珠(15)的呈圆周阵列于所述球体(29)四周,且各一号万向牛眼滚珠(15)的球心所在高度均与所述球体(29)的球心所在高度一致,且各一号万向牛眼滚珠(15)均与所述球体(29)的球面滚动相切;

所述金属摆杆(30)的上端固定连接有一个二号万向牛眼滚珠座(8),所述二号万向牛眼滚珠座(8)内转动设置有二号万向牛眼滚珠(7),所述二号万向牛眼滚珠(7)与所述半球状壳顶(9)的壳顶球面内壁(11)滚动相切;

所述碗状球面回转壁体(16)的上端内壁一体化设置有环状内缘(13),所述环状内缘(13)的弧面内壁(12)与所述球体(29)的球面间隙配合;所述球体(29)的下表面与碗状球面回转壁体(16)之间形成碗状水银腔(21),所述碗状水银腔(21)内填充有液体水银(22);所述绝缘环体(24)的密度记为ρ1、金属中心回转体(23)的密度记为ρ2、液体水银的密度记为ρ

3,满足ρ1<ρ2<ρ3;

所述金属中心回转体(23)从上自下逐渐变粗,从而使球体(29)的重心在所述球体(29)的球心正下方;所述金属中心回转体(23)的下端面为金属导电球面(20),所述绝缘环体(24)的四周外侧面为绝缘球面(10)碗状水银腔(21)内填充有液体水银(22)对所述球体(29)形成浮力为F,球体(29)自身重量为G,满足F大于G,从而使二号万向牛眼滚珠(7)向上顶压所述半球状壳顶(9)的壳顶球面内壁(11),进而维持球体(29)的平衡;自由状态下金属摆杆(30)会自发为竖向状态;

所述碗状球面回转壁体(16)的内壁贴合有碗状金属薄壁(17),所述碗状金属薄壁(17)通过所述液体水银(22)与所述金属导电球面(20)电性连接;

还包括依次第一电极(18),所述第一电极(18)依次穿过圆形底盘(34)和碗状球面回转壁体(16)的第一穿过孔(19)和第二穿过孔(70)并与所述碗状金属薄壁(17)电性连接;所述球体(29)上方与半球状壳顶(9)之间形成触发腔(25),所述触发腔(25)内设置有第二电极组件(26);第二电极组件(26)整体呈水平环状,所述第二电极组件(26)的环状结构同轴心于所述金属摆杆(30)外侧;所述碰撞方位传感器本体(50)的四周受到碰撞后所述金属摆杆(30)能摆动到接触所述第二电极组件(26)。

2.根据权利要求1所述的汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:二号万向牛眼滚珠(7)在所述半球状壳顶(9)的壳顶球面内壁(11)滚动时存在阻尼。

3.根据权利要求2所述的汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:所述圆形底盘(34)、竖向筒形壳壁(33)和半球状壳顶(9)构成一个密闭的传感器壳体为绝缘塑料或绝缘陶瓷材质;所述碗状球面回转壁体(16)也为绝缘塑料或绝缘陶瓷材质。

4.根据权利要求2所述的汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:所述环状内缘(13)的弧面内壁(12)与所述球体(29)的球面之间的间隙小于10μm。

5.根据权利要求2所述的汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:所述第二电极组件(26)包括通过绝缘支架固定的水平的绝缘环(1),所述绝缘环(1)同轴心于金属摆杆(30)外侧;

所述绝缘环(1)上沿逆时针方向依次螺旋卷挠有第一段螺旋电阻导线圈(2.1)、第二段螺旋电阻导线圈(2.2)、第三段螺旋电阻导线圈(2.3)和第四段螺旋电阻导线圈(2.4);第一段螺旋电阻导线圈(2.1)、第二段螺旋电阻导线圈(2.2)、第三段螺旋电阻导线圈(2.3)和第四段螺旋电阻导线圈(2.4)沿绝缘环(1)轴心呈圆周阵列分布;第一段螺旋电阻导线圈(2.1)、第二段螺旋电阻导线圈(2.2)、第三段螺旋电阻导线圈(2.3)和第四段螺旋电阻导线圈(2.4)分别对应在所述金属摆杆(30)的前方、右方、后方和左方;

所述第一段螺旋电阻导线圈(2.1)的顺时针端电性连接有第一导电头(4.1),所述第二段螺旋电阻导线圈(2.2)的顺时针端电性连接有第二导电头(4.2)、所述第三段螺旋电阻导线圈(2.3)的顺时针端电性连接有第三导电头(4.3)、所述第四段螺旋电阻导线圈(2.4)的顺时针端电性连接有第四导电头(4.4);

第一导电头(4.1)与第二段螺旋电阻导线圈(2.2)的逆时针端通过第一绝缘材料(01)绝缘;

第二导电头(4.2)与第三段螺旋电阻导线圈(2.3)的逆时针端通过第二绝缘材料(02)绝缘;

第三导电头(4.3)与第四段螺旋电阻导线圈(2.4)的逆时针端通过第三绝缘材料(03)绝缘;

第四导电头(4.4)与第一段螺旋电阻导线圈(2.1)的逆时针端通过第四绝缘材料(04)绝缘;

第一导电头(4.1)电性连接第一导线(3.1)、第二导电头(4.2)电性连接第二导线(3.2)、第三导电头(4.3)电性连接第三导线(3.3)、第四导电头(4.4)电性连接第四导线(3.4);

还包括直流电源(38),所述直流电源(38)的正极串接一个电阻(R)后同时电性连接相互并联的第一导线(3.1)、第二导线(3.2)、第三导线(3.3)和第四导线(3.4)所述第一导线(3.1)、第二导线(3.2)、第三导线(3.3)和第四导线(3.4)上还分别串联有第一检流器(A1)、第二检流器(A2)、第三检流器(A3)、第四检流器(A4);所述直流电源(38)的负极电性连通所述第一电极(18)。

6.根据权利要求5所述的汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:第一段螺旋电阻导线圈(2.1)、第二段螺旋电阻导线圈(2.2)、第三段螺旋电阻导线圈(2.3)和第四段螺旋电阻导线圈(2.4)均为镍络合金。

7.根据权利要求6所述的汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:所述绝缘环体(24)为工程塑料材质。

8.根据权利要求7所述的汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:所述金属中心回转体(23)的材质为铜或铝。

9.根据权利要求8所述的汽车防碰撞方位传感器,其特征在于:一号万向牛眼滚珠(15)、二号万向牛眼滚珠(7)均为钢制滚珠。

10.根据权利要求9所述的汽车防碰撞方位传感器的工作方法,其特征在于:汽车为静止时或匀速状态时,由于球体(29)的重心与球心是不重合的,由于重力,球体(29)的重心会自发维持到球心的正下方,从而实现实时保持金属摆杆(30)的竖向状态;金属摆杆(30)与第二电极组件(26)上的第一段螺旋电阻导线圈(2.1)、第二段螺旋电阻导线圈(2.2)、第三段螺旋电阻导线圈(2.3)和第四段螺旋电阻导线圈(2.4)均处于分离断开状态;第一检流器(A1)、第二检流器(A2)、第三检流器(A3)和第四检流器(A4)均无法检测到电流;

当汽车为加速、减速或低强度碰撞时,这时不宜触发安全气囊,由于二号万向牛眼滚珠(7)是向上顶压壳顶球面内壁(11)的,二号万向牛眼滚珠(7)与壳顶球面内壁(11)滚动时存在阻尼,会抑制金属摆杆(30)的低强度摆幅,从而使金属摆杆(30)的摆动幅度不会碰到第一段螺旋电阻导线圈(2.1)、第二段螺旋电阻导线圈(2.2)、第三段螺旋电阻导线圈(2.3)和第四段螺旋电阻导线圈(2.4),从而使第一检流器(A1)、第二检流器(A2)、第三检流器(A3)和第四检流器(A4)无法检测到电流

若汽车的正前方受到剧烈碰撞时,由于球体(29)的重心在球心的下方,在本结构中,球体(29)的球心相对于车是始终不变的,由于球体(29)重心与球心不重合,从而在向前的惯性作用下,球体(29)自身会形成一个以球心为中心的转矩,球体(29)的重心会在惯性的作用下以球心为中心向前高速摆动,球体(29)的重心向前高速摆动会使金属摆杆(30)迅速向后摆动,从而使金属摆杆(30)迅速向后摆动至接触到第三段螺旋电阻导线圈(2.3)的中部;

这时第三段螺旋电阻导线圈(2.3)的一半、第三检流器(A3)与直流电源(38)构成串联回路,从而使第三检流器(A3)检测到电流;这时系统即可判断汽车的正前方受到剧烈碰撞;

若汽车的前方受到剧烈碰撞,但是与正前方存在一定的偏角时,这时金属摆杆(30)的向后摆动也会相应的产生一定的偏角,从而使金属摆杆(30)向后摆动至接触到第三段螺旋电阻导线圈(2.3)的部位不在第三段螺旋电阻导线圈(2.3)的正中间,造成第三段螺旋电阻导线圈(2.3)的接入电阻发生变化,从而使这时的第三检流器(A3)所检测到电流大小与正前方碰撞的电流大小发生变化,而前部碰撞的偏角大小、第三段螺旋电阻导线圈(2.3)的接入电阻大小、第三检流器(A3)的电流大小是线性相关的,因此可以通过第三检流器(A3)根据线性关系顺利的判断出前方受到剧烈碰撞的具体偏角;

按照上述规律,第一检流器(A1)检测到电流说明汽车受到后方碰撞、第二检流器(A2)检测到电流说明汽车受到左方碰撞、第三检流器(A3)检测到电流说明汽车受到前方碰撞、第四检流器(A4)检测到电流说明汽车受到右方碰撞;而且可以通过第一检流器(A1)、第二检流器(A2)、第三检流器(A3)和第四检流器(A4)所检测到的电流大小来判断碰撞的精确方位角。