专利名称：加速传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器，尤其涉及一种加速传感器。
背景技术：
目前市场上有多款不同的加速传感器，为本领域的技术人员所熟知。正如本领域 的技术人员所知，加速传感器在加速度的影响下可断开或闭合。遗憾的是，现有的加速传感器由很多元件组成，且构造起来很复杂。这就导致了加 速传感器的成本增加。同样遗憾的是，一般的加速传感器无法进行表面安装以使加速传感 器附着于表面，例如，不使用电线而将加速传感器附着于电路板表面。上述未解决的需求迄今仍存在于工业中，因此，要解决上述缺陷和不足。
发明内容
本发明的实施例提供一种加速传感器及其构造方法。简要来讲，在结构上，较于其 他实施例，本系统的一个实施例的实现可如下所述所述加速传感器包含第一导电元件 和第二导电元件；电绝缘元件，与第一导电元件和第二导电元件相连，该电绝缘元件与第一 导电元件的至少一部分和第二导电元件的至少一部分相接触；至少一个导电弹簧，位于传 感器空腔内，其中，空腔由第一导电元件的至少一个表面、电绝缘元件的至少一个表面和第 二导电元件的至少一个表面界定。通过参考以下的附图和详细描述，本领域的技术人员将会清楚了解本发明的其他 系统、方法和特征。所有这种系统、方法和特征应包含于本说明书中，落在本发明的范围内， 并且受到本发明随附的权利要求的保护。
参考以下附图可以更好地理解本发明的许多方面。附图中的部件不必是按比例 的，而是着重于表示本发明的原理。此外，附图中，相同的附图标记用于指示各视图中的相 同部件。图1为根据本发明的第一实施例的加速传感器的立体分解侧视图；图2为第一端帽的横截面侧视图，借以更好地理解第一端帽某些部分的位置；图3为中心构件的横截面侧视图，借以更好地理解中心构件某些部分的位置；图4为第二端帽的横截面侧视图，借以更好地理解第二端帽某些部分的位置；图5A和图5B为根据本发明的第一实施例的加速传感器的横截面侧视图，图5A例 示了处于闭路状态的传感器，图5B例示了处于开路状态的传感器；
图6A和图6B为根据本发明的第二实施例的加速传感器的横截面侧视图，图6A例 示了处于闭路状态的传感器，图6B例示了处于开路状态的传感器；图7A和图7B示出一个加速传感器，其中导电弹簧通过一种以上不同的方式连接 到第二端帽的内表面。图8A、图8B、图8C以及图8D为根据本发明的第三实施例的加速传感器的横截面 侧视图，图8A例示了处于开路状态的传感器，图8B至8D例示了处于闭路状态的传感器；图9为根据本发明的第四实施例的传感器的横截面侧视图；图IOA和图IOB为根据本发明的第四实施例的加速传感器的横截面侧视图，图IOA 例示了处于闭路状态的传感器，图IOB例示了处于开路状态的传感器；图IlA和图IlB为根据本发明的第五实施例的加速传感器的横截面侧视图，图IlA 例示了处于闭路状态的传感器，图IlB例示了处于开路状态的传感器；图12A和图12B分别为图IlA和图IlB中加速传感器的横截面侧视图，其中弹簧 固定在第二端帽和导电平衡块(conductive weight)上；图13A、图13B、图13C以及图13D为根据本发明的第六实施例的加速传感器的横 截面侧视图，图13A例示了处于开路状态的传感器，图13B至13D例示了处于闭路状态的传 感器；图14A-14D为加速传感器的又一实施例的横截面侧视图，其中第一端帽和第二端 帽均具有圆柱形边缘；图15A和图15B为根据本发明的第七实施例的加速传感器的横截面侧视图，其中 图15A例示了处于闭路状态的传感器，图15B例示了处于开路状态的传感器；图16A-16G为可以用于本发明的不同端帽的横截面侧视图；图17为根据本发明的第八实施例的加速传感器的横截面侧视图。
具体实施例方式本发明提供一种加速传感器，所述传感器拥有最少数量的协作部件以确保装配和 使用的简易性。图1是根据本发明的第一实施例的加速传感器100(下文简称为“传感器 100”)的立体分解侧视图。参照图1，传感器100包括第一端帽110、中心构件140、第二端帽160和弹 簧190。所述第一端帽110可导电，其具有近部(proximate portion) 112和远部 (distalp0rti0n)122。第一端帽110可由高导电性和/或低反应活性的金属复合材料、导 电塑料、或其他导电材料组成。图2为第一端帽110的横截面侧视图，借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为圆形，直径为D1，具有端面114，端面114在此描述为平 坦表面。近部112的顶面(top surface) 116与端面114相垂直。顶面116的宽度和第一端 帽110的整个近部112的宽度相同。近部112还包括内侧表面(internal surface) 118，内 侧表面118位于近部112与端面114相对的一侧，此处，顶面116与内侧表面118相垂直。因 此，近部112呈圆盘状。第一端帽110的圆盘状也被称为第一端帽110的法兰盘(flange)。值得注意的是，图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 (图4)的第二端帽160的近部162 (图4)。本领域的技术人员应当理解的是，近部112、162(图4)不是必须具有平坦端面。可替换地，端面114和164可以是外凸的或者 内凹的。此外，第一端帽110和第二端帽160除圆形外还可以是类方形(square-like)的 或其他任何形状的。采用圆形端帽110和160仅作为示例目的。端帽110和160的主要功 能是提供一个连接，使传入第一端帽110的电荷穿过弹簧190，能被第二端帽160接收，或反 过来，使传入第二端帽160的电荷穿过弹簧190，能被第一端帽110接收。因此，只要导电通 路得到保持，就可以使用许多不同形状和大小的端帽110和160。参照图2，这里所描述的顶部116、端面114和内侧表面118的关系是为示例的目 的而提供的。可选地，端面114和内侧表面118可具有圆形或其他形状轮廓的末端，使得近 部112的顶面116成为端面114和内侧表面118的自然圆形过渡。第一端帽110的远部122的直径为D2，小于近部112的直径Dl。第一端帽110的 远部122包括顶面124和内表面(inner surface) 132，其中顶面124与内表面132垂直。从第一端帽110的近部112到第一端帽110的远部122的过渡由一个台阶(step) 界定，其中，台阶顶部由近部112的顶面116界定，台阶中部由近部112的内侧表面118界 定，台阶底部由远部122的顶面124界定。图2中更好地显示出，第一端帽110的远部122是第一端帽110的近部112的延 伸。尽管图2中示出内表面132与平坦端面114平行，如此后所记录的，内表面132也可以 替换为凹面的、圆锥形的或者半球形的。参照图1，传感器100的中心构件140是管状(tube-like)的，具有顶面142、近表 M (proximate surface) 144、底面(bottom surface) 146 禾口远(distal surface) 148。 图3是中心构件140的横截面侧视图，借以可更好地理解中心构件140某些部分的位置。需 要注意的是，中心构件140不是必须为管状的，可选地，中心构件140可具有不同的形状，例 如但不限于方形。中心构件140的底面146界定了一个中空中心150。中空中心150的直径为D4， 仅仅稍大于直径D2(图2)，从而使第一端帽110的远部122适于置入中心构件140的中空 中心150(图3)内。此外，中心构件140的顶面142界定了中心构件140的外表面，其中， 中心构件140的直径为D5。需要注意的是，更为可取地，直径Dl (即第一端帽110的近部 112的直径)略大于直径D5(即中心构件140的直径)。当然，中心构件140和端帽110、 160也可采用不同尺寸。此外，当传感器100组装好后，中心构件140的近表面144支靠在 第一端帽110的内侧表面118上。与第一端帽110和第二端帽160不同的是，中心构件140是不导电的。例如，中心 构件140可以采用诸如塑料、玻璃或其他任何非导电材料制成。在本发明的可选实施例中， 中心构件140也可由高熔点材料制造，其熔点比常用的焊接材料高。如下进一步详细解释， 使中心构件140不导电以确保传感器100提供的导电性是通过使用弹簧190导通提供的。 特别地，中心构件140位于第一端帽110和第二端帽160之间，为第一端帽110和第二端帽 160之间提供了非导电间隙。参照图1，第二端帽160是导电的，具有近部162和远部172。特别地，第二端帽 160可由高导电性和/或低反应活性的金属复合材料、导电塑料或其他导电材料组成。图4是第二端帽160的横截面侧视图，借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是圆形的，直径为D6，并且有具有平坦端面164。近部162的顶面166与平坦端面164相垂直。顶面166的宽度与第二端帽160的整个近部162的宽 度相同。近部162还包括内侧表面168，位于近部162与平坦端面164相对的一侧，此处，顶 面166与内侧表面168相垂直。因此，近部162是圆盘状的，第二端帽160的圆盘状也被称 为第二端帽160的法兰盘。这里所描述的顶部166、平坦端面164和内侧表面168的关系是为示例的目的而提 供的。可选地，平坦表面164和内侧表面168也可具有圆形或其他形状轮廓的末端，使得近 部162的顶面166成为端面164和内侧表面168的自然圆形过渡。第二端帽160的远部172的直径为D7，小于近部162的直径D6。第二端帽160的 远部172包括顶面174和内表面180，顶面174和内表面180互相垂直。需要注意的是，尽 管图4所示的内表面180横截面与顶面174成直角，但内表面180也可以替代为圆形的或 者不同形状的。从第二端帽160的近部162到第二端帽160的远部172的过渡由一个台阶界定。 台阶顶部由近部162的顶面166界定、台阶中部由近部162的内侧表面168界定，台阶底部 由远部172的顶面174界定。图4中更好地显示出，第二端帽160的远部172是第二端帽 160的近部162的延伸。需要注意的是，优选地，第二端帽160的尺寸与第一端帽110尺寸相同。这样，中 央构件140的中空中心150的直径D4仅略大于第二端帽160的直径D7，这就使第二端帽 160的远部172适于置入中心构件140的中空中心150内。此外，优选地，直径D6 (即第二 端帽160的近部162的直径)比直径D5(即中心构件140的直径)略大。进一步地，当传 感器100组装好后，中心构件140的远表面148支靠在第二端帽160的内侧表面168上。参照图1，弹簧190是导电的，且适于置入中心构件140内。特别地，第一端帽110 的内表面132、中心构件140的底面146和第二端帽160的内表面180构成传感器100的中 心腔200，弹簧190被限制在中心腔200之中。图5A和图5B为根据本发明的第一实施例的加速传感器100的横截面侧视图，图 5A例示了处于闭路状态的传感器100，图5B例示了处于开路状态的传感器100。未工作时， 传感器100处于闭路状态(图5A)，此时，弹簧190接触第一端帽110的内表面132和第二 端帽160的内表面180。可选地，如图5B所示，在对第一端帽110或第二端帽160的任意一 个施加即时加速时，弹簧190在水平方向上移位，导致第一端帽110和第二端帽160之间的 导电通路断开。需要注意的是，根据本发明的第一实施例的图5A和图5B所示，由于第一端 帽110的内表面132和第二端帽160的内表面180对弹簧190施加压力，弹簧190仍然悬 挂在中心腔200中。图6A和图6B为根据本发明的第二实施例的加速传感器300的横截面侧视图，图 6A例示了处于闭路状态的传感器300，图6B例示了处于开路状态的传感器300。第二实施 例的加速传感器300的第一端帽310与第一实施例的第一端帽110相同，但第二实施例的 第二端帽360与第一实施例的第二端帽160不同。特别地，第二端帽360包括圆柱型边缘 370，该圆柱型边缘370进一步延伸到加速传感器300的中心腔380内。需要注意的是，根 据本发明的第二实施例，由于第一端帽310的内表面332和第二端帽360的内表面382对 弹簧390施加压力，弹簧390仍然悬挂在中心腔380中。图7A和图7B示出了与图6A和图6B中的加速传感器相似的加速传感器。然而，弹中的一种或几种连接到第二端帽360的内表面382。这些 方式的实例可包括但不限于压配合(press fit)、胶合、热封、焊接(weld)、锡焊(solder) 禾口闭锁机制(latching mechanism)。图8A、图8B、图8C以及图8D(下文简称为图8A-8D)为根据本发明的第三实施例的 加速传感器400的横截面侧视图。这里，图8A例示了处于开路状态的传感器400，图8B-8D 例示了处于闭路状态的传感器400。图8A-8D中的传感器400通常处于开路状态，其中弹 簧490与第二端帽460的内表面480相连，而与第一端帽410的内表面432不相连。需要 注意的是，第三实施例的第一端帽410包括圆柱形边缘470，而第二端帽460没有圆柱形边 缘。弹簧490可通过多种不同方式486中的一种或几种连接到第二端帽460。这些方式的 实例可包括但不限于压配合、胶合、热封、焊接、锡焊和闭锁机制。图8B-8D示出了处于闭路状态的加速传感器400的实例。特别地，图8B示出了当 加速传感器400受到水平方向的加速，使弹簧490接触第一端帽410的内表面432时，处于 闭路状态的加速传感器400。可选地，图8C和图8D示出了当加速传感器400受到垂直方 向的加速，使弹簧490接触第一端帽410的圆柱形边缘470时，处于闭路状态的加速传感器 400。在此描述的另一系列的实施例不仅包括弹簧，还包括至少一个导电平衡块。以下 实施例提供了具有导电弹簧和至少一个导电平衡块的传感器实例。参照图9，根据本发明的第四实施例，传感器500包括第一端帽510、中心构件540、 第二端帽560、弹簧590和导电平衡块592。第一端帽510、中心构件540、第二端帽560和 弹簧590与图5A、图5B所示的传感器100中具有同一名称的部分相同。图IOA和图IOB为根据本发明的第四实施例的加速传感器500的横截面侧视图， 图IOA例示了处于闭路状态的传感器500，图IOB例示了处于开路状态的传感器500。如图 IOA和图IOB所示，导电平衡块592由弹簧590的张力维持在弹簧590的第一端和第一端帽 510之间。为了将传感器500置于开路状态，传感器500受到水平加速度的作用，使导电平 衡块592从第一端帽510处移开。需要注意的是，弹簧590不与第二端帽560固定，并且也 不与导电平衡块592固定。根据本发明的可选实施例，弹簧590可压配合至第二端帽560 和/或导电平衡块592。图IlA和图IlB为根据本发明的第五实施例的加速传感器600的横截面侧视图， 其中图IlA例示了处于闭路状态的传感器600，图IlB例示了处于开路状态的传感器600。 其中第五实施例的加速传感器600的第一端帽610与第四实施例的第一端帽510相同，但 第五实施例的第二端帽660与第四实施例的第二端帽560不同。特别地，第二端帽660包 括圆柱形边缘670，所述圆柱形边缘670进一步延伸到加速传感器600的中心腔680内。第 五实施例的传感器600与第四实施例的传感器500类似，其中的弹簧690不与第二端帽660 固定，并且也不与导电平衡块692固定。可选地，图12A和图12B中的加速传感器600分别 为图IlA和图IlB中的加速传感器600，其中弹簧690固定至第二端帽660和导电平衡块 692。这种固定可通过固定方式694来实现，包括但不限于压配合、胶合、热封、焊接、锡焊 和闭锁机制。图13A、图13B、图13C以及图13D (下文简称为图13A-13D)为根据本发明的第六实 施例的加速传感器700的横截面侧视图。其中，图13A例示了处于开路状态的传感器700，
8图13B-13D例示了处于闭路状态的传感器700。传感器700通常处于开路状态，弹簧790与 第二端帽760的内表面780连接，并且弹簧790与导电平衡块792连接，但导电平衡块792 不与第一端帽710的内表面732连接。需要注意的是，第六实施例中的第一端帽710包括 圆柱形边缘770，而第二端帽760没有圆柱形边缘。弹簧790可通过多种不同方式794中的 一种或几种连接到第二端帽760和导电平衡块792。这些方式的实例可包括但不限于压 配合、胶合、热封、焊接、锡焊和闭锁机制。图13B-13D展示了加速传感器700处于闭路状态的实例。特别地，图13B示出了 当加速传感器700受到水平方向加速度，使导电平衡块792接触第一端帽710的内表面732 时，处于闭路状态的加速传感器700。可选地，图13C和图13D示出了当加速传感器700受 到垂直方向上的力，使导电平衡块792接触第一端帽710的圆柱形边缘770时，处于闭路状 态的加速传感器700。可选地，图14A-14D示出了又一实施例，其中第一端帽和第二端帽都 具有圆柱形边缘。图15A和图15B为根据本发明的第七实施例的加速传感器800的横截面侧视图。 其中，图15A例示了处于闭路状态的传感器800，图15B例示了处于开路状态的传感器800。 参照图15A和图15B，传感器800包括第一端帽810、中心构件840、第二端帽860、弹簧890 以及两个导电平衡块892、894。除了第七实施例中的中心构件840长于本发明第一实施例 中的中心构件140之外，第七实施例中的第一端帽810、第二端帽860和中心构件840，与本 发明第一实施例中的第一端帽110、第二端帽160和中心构件840相同。正如图15A和图15B所示，导电平衡块892和894依靠弹簧890维持在适当的位 置。传感器800在水平轴向上受到足够强大的加速度，导致传感器800处于开路状态。图16A-16G为根据本发明的可使用的不同端帽的横截面侧视图。本领域的技术人 员应当理解的是，可以提供更多的端帽结构，并且这些端帽结构均应包含在本发明的范围 内。图17为根据本发明的第八实施例的加速传感器900的横截面侧视图。传感器900 有第一端帽910、中心构件940、第二端帽960、第一弹簧920、导电平衡块992和第二弹簧 922。需要强调的是，以上所述本发明的实施例仅为可能的实现方式的举例而已，旨在 使本发明的原理清楚。在不违背本发明的精神和原则情况下，可以对本发明的上述实施例 进行许多修改和变形。所有这些修改和变形均应包含在本发明的范围之内，由所附权利要 求保护。
权利要求
一种传感器，包括第一导电元件；第二导电元件；与第一导电元件和第二导电元件相连的电绝缘元件，该电绝缘元件与第一导电元件的至少一部分和第二导电元件的至少一部分相接触；至少一个导电弹簧，位于传感器的空腔内，该空腔由第一导电元件的至少一个表面、电绝缘元件的至少一个表面和第二导电元件的至少一个表面界定。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，当从所述第一导电元件经过至少一个导电弹 簧到第二导电元件之间存在导电通路时，传感器处于闭路状态(ON)；当从所述第一导电元 件经过至少一个导电弹簧到第二导电元件之间不存在导电通路时，传感器处于开路状态 (OFF)。
3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述第一导电元件的远部的直径和第二导电 元件的远部的直径小于电绝缘元件的直径。
4.根据权利要求3所述的传感器，其中，倾角传感器进一步定义为所述第一导电元件 还包括平坦端面，该平坦端面位于与第一导电元件的远部相对的一侧，其中第二导电元件 还包括平坦端面，该平坦端面位于与第二导电元件的远部相对的一侧。
5.根据权利要求3所述的传感器，其中，所述至少一个导电弹簧与第一导电元件的远 部或第二导电元件的远部相连。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述电绝缘元件的形状为管状。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述电绝缘元件的形状为类方形。
8.一种传感器，包括第一导电元件；第二导电元件；与第一导电元件和第二导电元件相连的电绝缘元件，该电绝缘元件与第一导电元件的 至少一部分和第二导电元件的至少一部分相接触；至少一个导电弹簧，位于传感器的空腔内，该空腔由第一导电元件的至少一个表面、电 绝缘元件的至少一个表面和第二导电元件的至少一个表面界定；至少一个导电平衡块，位于传感器的空腔内，该导电平衡块与导电弹簧的第一端相连。
9.根据权利要求8所述的传感器，其中，当从所述第一导电元件经过至少一个导电弹 簧、至少一个导电平衡块到第二导电元件之间存在导电通路时，所述传感器处于闭路状态 (ON)；当从所述第一导电元件经过至少一个导电弹簧、至少一个导电平衡块到第二导电元 件之间不存在导电通路时，所述传感器处于开路状态(OFF)。
10.根据权利要求8所述的传感器，其中，所述第一导电平衡块和第二导电平衡块位于 传感器的空腔内。
11.根据权利要求10所述的传感器，其中，所述第一导电平衡块与导电弹簧的第一端 相连，第二导电平衡块与导电弹簧的第二端相连。
12.根据权利要求10所述的传感器，其中，当从所述第一导电元件经过至少一个第一 导电平衡块、至少一个导电弹簧、至少一个第二导电平衡块到第二导电元件之间存在导电 通路时，传感器处于闭路状态(ON)；当从所述第一导电元件经过至少一个第一导电平衡块、至少一个导电弹簧、至少一个第二导电平衡块到第二导电元件之间不存在导电通路时， 传感器处于开路状态(OFF)。
13.根据权利要求8所述的传感器，其中，该传感器包括第二导电弹簧，当从第一导电 元件经过至少一个第一导电弹簧、至少一个导电平衡块、至少一个第二导电弹簧到第二导 电元件之间存在导电通路时，传感器处于闭路状态(ON)；当从第一导电元件经过至少一个 第一导电平衡块、至少一个导电弹簧、至少一个第二导电平衡块到第二导电元件之间不存 在导电通路时，传感器处于开路状态(OFF)。
全文摘要
本发明提供一种加速传感器，其中包含第一导电元件和第二导电元件；电绝缘元件与第一导电元件和第二导电元件相连，第一导电元件的至少一部分和第二导电元件的至少一部分与电绝缘元件相接触；至少一个导电弹簧位于传感器空腔内；其中，所述空腔由第一导电元件的至少一个表面、电绝缘元件的至少一个表面和第二导电元件的至少一个表面界定。
文档编号G01P15/00GK101960316SQ200980107915
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者惠特莫尔·B·小凯丽 申请人:西格诺奎斯特公司