Датчик соударения для автомобильных систем аварийной защиты

 

Использование: измерительная техника , датчики ударов и предельных ускорений. Сущность изобретения: датчик соударения для автомобильных систем аварийной защиты содержит корпус 1, инерционный элемент 2, пьезоэлемент 3 и боек 4 с выпуклой поверхностью. Инерционный элемент 2, пьезоэлемент 3 и боек 4 жестко соединены между собой и установлены с зазором относительно боковой поверхности корпуса 1 и основания 5. Основание 5 выполнено вогнутым и подобным поверхности бойка 4. Центр масс 9 соединенных между собой инерционного элемента 2, пьезоэлемента 3 и бойка 4 смещен относительно геометрического центра 10 их крепления в корпусе в сторону основания 5. При действии ускорения при соударении выше порогового, обусловленного усилием поджатия пружины 6, соединенные между собой инерционный элемент 2, пьезоэлемент 3 и боек 4 преодолевают зазор и бойком 4 ударяются об основание 5. Пиковое значение электрического сигнала пропорционально скорости торможения при соударении. Пьезоэлемент 3 во время движения разомкнут от системы аварийной защиты и замыкается при соприкосновении бойка 4 с основанием 5 во время соударения. 3 ил. (Л С

(s»s б О! P 15/04, 15/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ПЛТЕНТУ

Комитет Российской Федерации ио патентам и товарным знакам (21) 5027637/10 (22) 17.02.92 (46) 15.02.93. Бюл. N. 6 (75) А.А. Баженов, B.В. Смирнов и В.И. Яровиков (73) В,И. Яровиков (56) Экспресс-информация ИПС. вып. 39, 1981, с. 25-32.

Патент ША N. 4138946, кл. 102 — 210, 1979, (54) ДАТЧИК СОУДАРЕНИЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ (57) Использование: измерительная техника, датчики ударов и предельных ускорений.

Сущность изобретения: датчик соударения для автомобильных систем аварийной защиты содержит корпус 1, инерционный элемент 2, пьезоэлемент 3 и боек 4 с выпуклой поверхностью. Инерционный элемент 2, пьезоэлемент 3 и боек 4 жестко соединены

Изобретение относится к области контроля параметров движения, а именно — к пороговым ударным датчикам скорости для автомобильных систем аварийной защиты.

Суть изобретения становится понятной из рассмотрения конструктивной и механических схем, представленных на фиг. 1 — 3, На фиг. 1 показана конструктивная схема датчика соударения, где 1 — корпус, 2 — инерционный элемент, 3 — пьезоэлемент, 4— боек, 5 — основание, 6 — пружина, 7 — изолятор, 8 — электрические выводы, 9 — центр масс, 10 — центр крепления. На фиг. 2 приведена механичсская схема датчика соударения во врем : отрыва чувствительного

„„РЦ„„2000028 С между собой и установлены с зазором относительно боковой поверхности корпуса 1 и основания 5. Основание 5 выполнено вогнутым и подобным поверхности бойка 4

Центр масс 9 соединенных между собой инерционного элемента 2, пьезоэлемента 3 и бойка 4 смещен относительно геометрического центра 10 их крепления в корпусе в сторону основания 5. При действии ускорения при соударении выше порогового, обусловленного усилием поджатия пружины б, соединенные между собой инерционный элемент 2, пьезоэлемент 3 и боек 4 преодолевают зазор и бойком 4 ударяются об основание 5, Пиковое значение электрического сигнала пропорционально скорости торможения при соударении. Пьезоэлемент 3 во время движения разомкнут от системы аварийной защиты и замыкается при соприкосновении бойка 4 с основанием 5 во время соударения. 3 ил. элемента от корпуса 1. где М1 — масса инер- Q ционного элемента. М2 — масса бойка, С вЂ” С) жесткость верхней пружины, моделирую- С) щей пружину 6; Сг — жесткость средней пру- () жины, моделирующей пьезоэлемент 3,Л— зазор между бойком 4 и основанием 5, На фиг. 3 представлена механическая схема датчика соударения в момент соприкосно- () вения чувствительного элемента с основанием 5, где Сз- жесткость нижней пружины, моделирующей стыковое соединение бойка

4 с основанием 5.

Датчик соударения содержит размещенные в корпусе 1 инерционный элемент

2, пьезоэлемент 3 и боек 4 с выпуклой по2000028

15

25

), увеличение жест30

40

50

55 ч верхностью, жестко соединенные между собой и установленные с воэможностью перемещения в сторону основания 5.

Инерционный элемент 2, пьезоэлемент 3 и боек 4. соединенные между собой, представляют чувствительный элемент и установлены с зазором относительно боковой поверхности корпуса 1. Поверхность основания 5 выполнена вогнутой и подобной поверхности бойка 4. Центр масс чувствительного элемента 9 смещен относительно геометрического центра его крепления 10 в корпусе 1 в сторону основания 5.

Инерционный элемент 2, пьезоэлемент 3 и боек 4 установлены с зазором относительно боковой поверхности корпуса 1. Поверхность основания 5 выполнена вогнутой и подобной поверхности бойка 4. Центр масс чувствительного элемента 9 смещен относительно геометрического центра его крепления 10 в корпусе 1 в сторону основания 5.

Пружина 6 поджимает чувствительный элемент к корпусу 1 и обеспечивает в исходном состоянии зазор между бойком 4 и основанием 5 и отрыв от корпуса 1 при превышении определенного уровня ускорения. Как правило, порог ускорений, при котором включается предварительная ступень предохранения, выбирается из условий обеспечения быстродействия и отсутствия несанкционированнго ("ложного") срабатывания системы аварийной защиты (например, для системы — 4g). Функционально пружина 6 работает в качестве предварительной ступени предохранения, После отрыва чувствительного элемента для уменьшения потерь кинетической энергии чувствительного элемента действие пружины 6 должно быть сведено к минимуму, что обуславливает выбор ее жесткости, формы и размеров. Изолятор 7 обеспечивает изоляцию чувствительного элемента после отрыва от корпуса 1. При ударе чувствительного элемента об основание 5 под действием инерционных сил пьезоэлемент 3 деформируется, причем величина деформации, а соответственно и электрический заряд, образуемый на торцевых поверхностях пьезоэлемента 3, пропорциональны скорости соударения.

Электрический сигнал снимается посредством электрических выводов 8

Движение чувствительного элемента в зазоре и его удар об основание 5 следует рассматривать отдельно. В первом случае, начиная с момента отрыва от корпуса 1 и до сопротивления с основанием 5 чувствительный элемент под действием инерционных сил перемещается, сжимая пружину 6. Механическую схему датчика соударения следует представить в виде колебательной системы с двумя степенями свободы. включающей два инерционных элемента и две пружины (фиг, 2).

Во втором случае, чувствительный элемент находится в контакте с основанием 5, Соединение бойка 4 с основанием 5 следует представить в виде отдельного упругого элемента Сз, жесткость которого зависит от конструктивных параметров бойка 4 и основания 5. Механическая схема для этого случая представлена на фиг. 3.

Выполнение поверхности основания 5 вогнутой и подобной поверхности бойка 4 позволяет увеличить амплитуду электрического сигнала по сравнению с генератором напряжения эа счет увеличения жесткости стыкового соединения бойка 4 и основания

5. Увеличение жесткости стыкового соединения происходит в результате увеличения площади стыка бойка 4 и.основания 5. Очевидно. что при неизменной величине кинетической энергии чувствительного элемента ( кости Сз ведет к увеличению силы взаимодействия Между чувствительным элементом и стыковым соединением бойка 4 и основания 5 (элементом Сз), В свою очередь, увеличение этой силы ведет к увеличению деформаций пьезоэлемента 3 и соответственно к увеличению амплитуды электрического сигнала. Увеличение диапазона углов соударения достигается в результате обеспечения свободы движения чувствительного элемента в поперечном направлении, его развороту в процессе движения в направлении действующего ускорения торможения и формирования условий соударения бойка 4 и основания 5, при которых вектор силы взаимодействия между ними совпадает с осью чувствительного элемента. Свобода движению в поперечном направлении офрспечивается зазором между корпусом 1 и чувствительным элементом, разворот в направлении действующего ускорения— смещением центра масс чувствительного элемента относительно геометрического центра его крепления в сторону основания

5, а последнее условие — выполнением основания 5 вогнутым и г одобным бойку 4. Причем в определенном диапазоне углов соударения амплитуда сигнала датчика соударений по сравнению с показаниями при осевом ударе сохраняется, в то время как у пьезоэлектрических датчиков ускорения, как правило, чувствительной в поперечном направлении падает в с югветствии с функ2000028 цией косинуса угла между осью датчика и вектором действующего ускорения.

Таким образом. совокупность свойств заявляемого датчика соударений, а именно; большая по сравнению с прототипом амплитуда сигнала, его узкий и относительно высокочастотный спектр, пропорциональность пикового значения сигнала скорости торможения и обеспечение чувствительности в поперечном направлении, позволяет увеличить диапазон углов соударения, упростить как систему аварийной защиты в целом. так и непосредственно датчик.

Заявляемое устройство работает следующим образом. При действии ускорения торможения вдоль оси с амплитудой ниже порога отрыва инерционного элемента 2 от корпуса 1 сигнал на выходе датчика отсутствует, поскольку замкнуты электрические выводы 8, При действии ускорения о большей амплитудой чувствительный элемент отрывается от корпуса 1 и движется в сторону основания со скоростью, равной скорости торможения. При этом электрический сигнал на выходе датчика также отсутствует, поскольку разомкнута электрическая цепь, соединяющая нижнюю обкладку пьезоэлемента 3 и корпус 1. При действии скорости

Формула изобретения

Датчик соударения для автомобильных систем аварийной защиты, содержащий, размещенные в корпусе инерционный элемент, пьезоэлемент и боек с выпуклой поверхностью, жестко соединенные между собой и установленные с воэможностью перемещения в сторону основания, о т л и ч аю шийся тем, что инерционный элемент, . пьезоэлемент и боек установлены на пружи5

25 торможения вьпие порогового значения чувствительный элемент преодолевает зазор между бойком 4 и основанием 5 и выпуклой поверхностью бойка 4 ударяется в вогнутую поверхность основания 5. Электрический сигнал на выходе датчика соударения в этом случае пропорционален скорости торможения, которая была сообщена чувствительному элементу к моменту сопротивления бойка 4 и основания 5, При действии поперечных ускорений торможения работа датчика соударений аналогична вышеописанной за исключением танца. что чувствительный элемент в процессе перемещения в зазоре разворачивается в направлении действующего ускорения. Причем в определенном диапазоне угла соударения амплитуда электрического сигнала при прочих равных условиях сохраняется, Порог отрыва чувствительного элемента от корпуса 1 обеспечивается предварительным поджатием пружины 6, Порог скорости торможения, с превышением которого чувствительный элемент достигает основания 5 и на выходе датчика появляется сигнал, выбором величины зазора между бойком 4 и основанием 5. не с поджатием к верхней части корпуса и с зазором относительно боковой поверхности корпуса, поверхность основания выполнена вогнутой и подобной поверхности бойка, при этом центр масс соединенных между собой инерционного элемента, пьезоэлемента и бойка смещен относительно геометрического центра их крепления в корпусе в сторону основания.

Фог.1

2000028

Составитель

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Мотыль

Редактор

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3040

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101