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一种双 弹簧单质量 块 加速度 开关

阅读：975发布：2023-01-18

专利汇可以提供一种双弹簧单质量块加速度开关专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种双弹簧单质量块加速度开关，属于测量技术领域，应用于返回式卫星返回控制系统。具体的采用质量块提供一定的预紧力，并且该预紧力可通过两个弹簧调节；使用了其中一个电极调节过载值，将过载值调节结构与预紧力调节结构区分开来，避免了其他类型加速度开关通过更换不同弹簧调节预紧力以及再次调节加速度值的麻烦，同时能够有效提高本发明开关的应用精度。，下面是一种双弹簧单质量块加速度开关专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，包括外壳系统(1)、位于外壳系统(1)内部两端的上端固定系统(7)和下端固定系统(2)、安装在上端固定系统(7)上的对上电极(79)、安装在下端固定系统(2)上的对下电极(211)、上端固定系统(7)和下端固定系统(2)共同固定的铜管(5)、位于铜管(5)内部可移动的铜心(4)、位于上端固定系统(7)和铜心(4)之间的上弹簧(6)、位于下端固定系统(2)和铜心(4)之间的下弹簧(3)；自然状态下，所述铜心(4)与对上电极(79)和对下电极(211)的其中一个接触，在加速度条件下，所述铜心(4)与对上电极(79)和对下电极(211)的另一个接触。
2.根据权利要求1所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，还包括电缆(8)，当自然状态下，所述铜心(4)与对上电极(79)接触，在加速度条件下，所述铜心(4)与对下电极(211)的接触时；
所述电缆(8)的两根导线分别与下电极(211)和下弹簧(3)连接；所述下弹簧(3)采用导体材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述铜心(4)为阶梯状圆柱体，所述铜心(4)均通过螺纹牙与下弹簧(3)和上弹簧(6)连接。
4.根据权利要求1所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述对上电极(79)采用贯穿的方式安装在上端固定系统(7)上，对上电极(79)插入所述铜管(5)的深度可调。
5.根据权利要求4所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述对上电极(79)采用螺纹贯穿的方式安装在上端固定系统(7)上。
6.根据权利要求1所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述对下电极(211)采用贯穿的方式安装在下端固定系统(2)上，对下电极(211)插入所述铜管(5)的深度可调。
7.根据权利要求6所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述对下电极(211)采用螺纹贯穿的方式安装在下端固定系统(2)上。
8.根据权利要求1～7之一所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述外壳系统(1)包括第一密封垫圈(11)、下盖(12)、呈哑铃状的壳体(13)、第二密封垫圈(14)、上盖(15)；所述第一密封垫圈(11)与下盖(12)用于对壳体(13)的一端开口进行密封，所述第二密封垫圈(14)与上盖(15)用于对壳体(13)的另一端开口进行密封。
9.根据权利要求1～7之一所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述的下端固定系统(2)包括第一导线(21)、第二导线(22)、第一螺母(23)、第二螺母(24)、下端盖(25)、下垫片(26)、第一焊锡(27)、下锁紧套(28)、第一垫片(29)、第三螺母(210)；
所述第一导线(21)通过第一焊锡(27)与下弹簧(3)连接；所述第二导线(22)通过下垫片(26)与同时与下锁紧套(28)和下电极(211)电连接；所述第一螺母(23)通过螺纹与壳体(13)连接，用于固定下端盖(25)；第二螺母(24)通过螺纹与下电极(211)连接；第一垫片(29)、第三螺母(210)均连接在下锁紧套(28)上；下电极(211)与下锁紧套(28)之间通过螺纹连接；所述下端盖(25)固定套装在下锁紧套(28)上。
10.根据权利要求1～7之一所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述上端固定系统(7)包括第六螺母(71)、第五螺母(72)、上垫片(73)、上端盖(74)、上锁紧套(75)、第二焊锡(76)、第二垫片(77)、第四螺母(78)；
所述第六螺母(71)通过螺纹与上电极(79)连接；所述第五螺母(72)通过螺纹与壳体(13)进行连接，用于固定上端盖(74)，上垫片(73)位于第五螺母(72)和上端盖(74)之间；第二焊锡(76)将上弹簧(6)固定在上端盖(74)上；第四螺母(78)通过螺纹与上锁紧套(75)连接，第二垫片(77)位于第四螺母(78)和上锁紧套(75)之间；上电极(79)与上锁紧套(75)之间通过螺纹连接；所述上端盖(74)固定套装在上锁紧套(75)上。
11.根据权利要求1～7之一所述的一种双弹簧单质量块加速度开关，其特征在于，所述双弹簧单质量块加速度开关的精度根据上弹簧(6)的压缩力、铜心(4)的质量、下弹簧(3)的压缩力、自然状态下铜心(4)分别与上电极(79)和下电极(211)的间距确定。

说明书全文

一种双弹簧单质量 块 加速度 开关

技术领域

[0001] 本发明属于测量技术领域，具体地涉及一种双弹簧单质量块加速度开关，应用于返回式卫星返回控制系统。

背景技术

[0002] 加速度开关在武器型号、航天器等安全控制、返回控制等应用领域有重要作用，加速度开关主要的原理形式有水银式、钢球式、直套式、摆环式、摆杆式等结构，新型的基于MEMS技术的加速度开关也广泛应用与消费电子，无人机控制等系统中，传统机械式加速度开关的优点在于其为无源元器件，广泛应用于长期不能供电或者待命状态的应用领域，精度较常见的为“±0.5g”。

[0003] 水银式加速度开关以水银液体为流动触点，当水银野地感受到外部加速度作用时，接通金属开关，具有的优点是杰出可靠性高，但是内部含有有毒金属物体，在产品加工过程中需要进行特殊的防护；

[0004] 摆环式过载敏感机构依靠质量块与V形阻尼块之间两接触面的摩擦力来保证感应过载加速度的，其结构简单，加工方便，但该结构在限制质量块自由度方面存在一定缺陷，其抗振动、耐冲击的能力有限；

[0005] 钢球式过载敏感机构结构紧凑，抗冲振能力强，摩擦阻力小，适用于立式结构，且对产品的高度要求较高，使用于产品高度较高的场合；

[0006] 直套式过载敏感机构结构紧凑，对零部件的加工精度要求较高，在保证质量块质量的情况下，可以降低高度使其向宽度方向增加尺寸，有利于产品高度的降低。

[0007] 摆杆式过载敏感机构由于受结构的限制，需要占据的空间较大，适用于体积较大的场合。

[0008] 新型MEMS结构的加速度传感器特点是抗冲击特性优良，精度较高，可以输出连续过载量，但是其属于有源器件，需要连续供电工作。

发明内容

[0009] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种双弹簧单质量块加速度开关，采用质量块提供一定的预紧力，并且该预紧力可通过两个弹簧调节；使用了其中一个电极调节过载值，将过载值调节结构与预紧力调节结构区分开来，避免了其他类型加速度开关通过更换不同弹簧调节预紧力以及再次调节加速度值的麻烦，同时能够有效提高本发明开关的应用精度。

[0010] 本发明目的通过以下技术方案予以实现：

[0011] 一种双弹簧单质量块加速度开关，包括外壳系统、位于外壳系统内部两端的上端固定系统和下端固定系统、安装在上端固定系统上的对上电极、安装在下端固定系统上的对下电极、上端固定系统和下端固定系统共同固定的铜管、位于铜管内部可移动的铜心、位于上端固定系统和铜心之间的上弹簧、位于下端固定系统和铜心之间的下弹簧；自然状态下，所述铜心与对上电极和对下电极的其中一个接触，在加速度条件下，所述铜心与对上电极和对下电极的另一个接触。

[0012] 优选的，还包括电缆，当自然状态下，所述铜心与对上电极接触，在加速度条件下，所述铜心与对下电极的接触时；

[0013] 所述电缆的两根导线分别与下电极和下弹簧连接；所述下弹簧采用导体材料制成。

[0014] 优选的，所述铜心为阶梯状圆柱体，所述铜心均通过螺纹牙与下弹簧和上弹簧连接。

[0015] 优选的，所述对上电极采用贯穿的方式安装在上端固定系统上，对上电极插入所述铜管的深度可调。

[0016] 优选的，所述对上电极采用螺纹贯穿的方式安装在上端固定系统上。

[0017] 优选的，所述对下电极采用贯穿的方式安装在下端固定系统上，对下电极插入所述铜管的深度可调。

[0018] 优选的，所述对下电极采用螺纹贯穿的方式安装在下端固定系统上。

[0019] 优选的，所述外壳系统包括第一密封垫圈、下盖、呈哑铃状的壳体、第二密封垫圈、上盖；所述第一密封垫圈与下盖用于对壳体的一端开口进行密封，所述第二密封垫圈与上盖用于对壳体的另一端开口进行密封。

[0020] 优选的，所述的下端固定系统包括第一导线、第二导线、第一螺母、第二螺母、下端盖、下垫片、第一焊锡、下锁紧套、第一垫片、第三螺母；

[0021] 所述第一导线通过第一焊锡与下弹簧连接；所述第二导线通过下垫片与同时与下锁紧套和下电极电连接；所述第一螺母通过螺纹与壳体连接，用于固定下端盖；第二螺母通过螺纹与下电极连接；第一垫片、第三螺母均连接在下锁紧套上；下电极与下锁紧套之间通过螺纹连接；所述下端盖固定套装在下锁紧套上。

[0022] 优选的，所述上端固定系统包括第六螺母、第五螺母、上垫片、上端盖、上锁紧套、第二焊锡、第二垫片、第四螺母；

[0023] 所述第六螺母通过螺纹与上电极连接；所述第五螺母通过螺纹与壳体进行连接，用于固定上端盖，上垫片位于第五螺母和上端盖之间；第二焊锡将上弹簧固定在上端盖上；第四螺母通过螺纹与上锁紧套连接，第二垫片位于第四螺母和上锁紧套之间；上电极与上锁紧套之间通过螺纹连接；所述上端盖固定套装在上锁紧套上。

[0024] 优选的，所述双弹簧单质量块加速度开关的精度根据上弹簧的压缩力、铜心的质量、下弹簧的压缩力、自然状态下铜心分别与上电极和下电极的间距确定。

[0025] 本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

[0026] (1)本发明一方面可通过质量块调节预紧力，另一方面可以通过两个弹簧调整预紧力，具有更大的调节范围，确保本发明的应用范围更大；

[0027] (2)本发明可以分别调节两个电极，用于精确调整加速度开关的开关精度，调整方式灵活、准确，且与其他结构不发生耦合；

[0028] (3)本发明为无源装置，构造简单，可靠性高，更适用于卫星返回工况；

[0029] (4)本发明的内部核心组件处于密封状态，受环境因素影响小；

[0030] (5)本发明的抗力学性能较好，其过载值上下限的误差范围为：±0.5g；

[0031] (6)本发明的加速度开关，较其他类型的角速度开关相比，其通过质量块提供了一定的预紧力，并且该预紧力可调节，使用了另一个电极调节过载值，将过载值调节结构与预紧力调节结构区分开来，避免了其他类型加速度开关通过更换不同弹簧调节预紧力以及再次调节加速度值的麻烦。附图说明

[0032] 图1为本发明一种双弹簧单质量块加速度开关结构示意图；

[0033] 图2为本发明一种双弹簧单质量块加速度开关上端固定系统结构示意图；

[0034] 图3为本发明一种双弹簧单质量块加速度开关下端固定系统结构示意图。

具体实施方式

[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

[0036] 实施例1：

[0037] 一种双弹簧单质量块加速度开关，包括外壳系统1、位于外壳系统1内部两端的上端固定系统7和下端固定系统2、安装在上端固定系统7上的对上电极79、安装在下端固定系统2上的对下电极211、上端固定系统7和下端固定系统2共同固定的铜管5、位于铜管5内部可移动的铜心4、位于上端固定系统7和铜心4之间的上弹簧6、位于下端固定系统2和铜心4之间的下弹簧3；自然状态下，所述铜心4与对上电极79和对下电极211的其中一个接触，在加速度条件下，所述铜心4与对上电极79和对下电极211的另一个接触。

[0038] 双弹簧单质量块加速度开关还包括电缆8、接插件9，所述电缆8的两根导线分别与下电极211和下弹簧3连接；所述下弹簧3采用导体材料制成；所述接插件9与电缆8电连接。

[0039] 所述外壳系统1包括第一密封垫圈11、下盖12、呈哑铃状的壳体13、第二密封垫圈14、上盖15；所述第一密封垫圈11与下盖12用于对壳体13的一端开口进行密封，所述第二密封垫圈14与上盖15用于对壳体13的另一端开口进行密封。

[0040] 所述的下端固定系统2包括第一导线21、第二导线22、第一螺母23、第二螺母24、下端盖25、下垫片26、第一焊锡27、下锁紧套28、第一垫片29、第三螺母210；

[0041] 所述第一导线21通过第一焊锡27与下弹簧3连接；所述第二导线22通过下垫片26与同时与下锁紧套28和下电极211电连接；所述第一螺母23通过螺纹与壳体13连接，用于固定下端盖25；第二螺母24通过螺纹与下电极211连接；第一垫片29、第三螺母210均连接在下锁紧套28上；下电极211与下锁紧套28之间通过螺纹连接；所述下端盖25固定套装在下锁紧套28上，其中下端盖25为绝缘体。

[0042] 所述上端固定系统7包括第六螺母71、第五螺母72、上垫片73、上端盖74、上锁紧套75、第二焊锡76、第二垫片77、第四螺母78；

[0043] 所述第六螺母71通过螺纹与上电极79连接；所述第五螺母72通过螺纹与壳体13进行连接，用于固定上端盖74，上垫片73位于第五螺母72和上端盖74之间；第二焊锡76将上弹簧6固定在上端盖74上；第四螺母78通过螺纹与上锁紧套75连接，第二垫片77位于第四螺母78和上锁紧套75之间；上电极79与上锁紧套75之间通过螺纹连接；所述上端盖74固定套装在上锁紧套75上，其中上端盖74为绝缘体。

[0044] 本实施例中，当自然状态下，所述铜心4与对上电极79接触，在加速度条件下，所述铜心4与对下电极211的接触时。

[0045] 所述铜心4为阶梯状圆柱体，所述铜心4均通过螺纹牙与下弹簧3和上弹簧6连接。

[0046] 所述对上电极79采用螺纹贯穿的方式安装在上端固定系统7上，对上电极79插入所述铜管5的深度可调。所述对下电极211采用螺纹贯穿的方式安装在下端固定系统2上，对下电极211插入所述铜管5的深度可调。

[0047] 所述双弹簧单质量块加速度开关的精度根据上弹簧6的压缩力、铜心4的质量、下弹簧3的压缩力、自然状态下铜心4分别与上电极79和下电极211的间距确定。

[0048] 实施例2：

[0049] 如图1所示，双弹簧单质量块加速度开关包括起装置固定作用的外壳系统1、固定下电极211并提供电气连接功能的下端固定系统2、位于下端的下弹簧3、位于加速度开关中部的铜心4、提供铜心4活动空间的铜管5、位于上端的上弹簧6、固定对上电极79并提供电气连接功能的上端固定系统7、以及提供对外电气接口的电缆8与接插件9组成，上述组成部分通过外壳系统1组成一个整体；

[0050] 如图1所示，外壳系统1由第一密封垫圈11、下盖12、呈哑铃状的壳体13、第二密封垫圈14、上盖15组成。第一密封垫圈11与下盖12对壳体13的下部开口进行密封，第二密封垫圈14与上盖15对壳体13的上部开口进行密封；

[0051] 如图1与图2所示，下端固定系统2包括第一导线21、第二导线22、第一螺母23、第二螺母24、下端盖25、下垫片26、第一焊锡27、下锁紧套28、第一垫片29、第三螺母210，其中第一导线21通过第一焊锡27与下弹簧3连接，第二导线22通过下垫片26与下锁紧套28、下电极211进行电气连接，第一螺母23通过螺纹与壳体13连接，起固定下端盖25作用，第二螺母24通过螺纹与下电极211连接，起固定下电极211作用，第一垫片29、第三螺母210连接在下锁紧套28上，起固定下锁紧套28作用，下电极211与下锁紧套28之间通过螺纹连接，下电极211底端有“一”型槽，通过“一”型槽可以调节下电极211插入铜管5内的距离；其中下端盖25为绝缘体；

[0052] 如图1与图2所示，下弹簧3为圆柱形螺旋压缩弹簧，起连接铜心4与下端固定系统2的作用；

[0053] 如图1所示，铜心4为阶梯状圆柱形质量块，两端与弹簧连接处为螺纹形，铜心4与下弹簧3和上弹簧6通过螺纹牙连接，铜心4能够在铜管5形成的圆柱体中移动；

[0054] 如图1所示，铜管5为管状结构，铜管5与上端盖74和下端盖25通过紧配合进行固定；

[0055] 如图1与图3所示，上弹簧6为圆柱形螺旋压缩弹簧，起连接铜心4与上端固定系统7的作用；

[0056] 如图1与图2所示，上端固定系统7包括第六螺母71、第五螺母72、上垫片73、上端盖74、上锁紧套75、第二焊锡76、第二垫片76、第四螺母78，其中第六螺母71通过螺纹与上电极
79进行连接，起固定上电极79作用，第五螺母72与壳体13进行连接，上垫片73位于第五螺母
72与上端盖74之间，第五螺母72起固定上端盖74作用，第二焊锡76将上弹簧6固定在上端盖
74上，第四螺母78通过螺纹与上锁紧套75进行连接，第二垫片77位于第四螺母78和上锁紧套75之间，第四螺母78起固定上锁紧套75的作用，上电极79与上锁紧套75之间通过螺纹连接，上电极79顶端有“一”型槽，通过“一”型槽的调节，将上电极79旋转至接触到铜管5内并继续旋转，使得上电极79与铜管5之间有一定的作用力，作用力的大小主要取决于加速度开关工作的力学环境；其中上端盖74为绝缘体；

[0057] 如图1所示，电缆8的两根导线连接于第一导线21、第二导线22与接插件9之间；

[0058] 如图1所示，接插件9起对外电气连接作用。

[0059] 本发明的整个工作过程如下：初始状态，在加速度开关没有感受到任何加速度值时，加速度开关的上电极79与铜心4接触，此时，上弹簧6和下弹簧3均处于压缩状态，上弹簧6的压缩力记为F上弹簧，下弹簧3的压缩力记为F下弹簧，上电极79给铜心4的力记为F上电极，铜管5对铜心4的静摩擦力记为FM，铜心4的重量为m，重力加速度为g，定义力的方向向上为正，则有：

[0060] F下弹簧-F上弹簧-mg-FM＝0

[0061] 当加速度开关受到向下的加速度并且加速度的值数值为a，当加速度a为极小值时，铜心4并不发生运动，此时有：

[0062] F下弹簧-F上弹簧-mg-ma-FM＝0

[0063] 当a的值足够大时，铜心4与上电极79分离。假设双弹簧系统的弹簧弹性系数为k，铜心4上端面与上电极79垂直距离为L，铜心4下端面与下电极211的垂直距离为H，当L＜H，则有：

[0064] F下弹簧-F上弹簧-mg-ma-FM-k·L＝0

[0065] 当L＝H，则有：

[0066] F下弹簧-F上弹簧-mg-ma-FM-k·H≥0

[0067] 此时加速度开关接通，通过调节铜心4下端面与下电极211的垂直距离为H可以调节加速度开关的接通过载值，具体为，H减小时，接通过载值变小，H增大时，接通过载值变大。

[0068] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

[0069] 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

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