技术领域
[0001] 本
发明涉及一种倾角开关，涉及倾斜角度开关的技术领域。
背景技术
[0002] 顾名思义，倾角开关就是根据倾斜角度输出开关
信号的角度检测开关，其用途广泛。
[0003] 在此先定义倾角开关的两个工作参数。
[0004] (1)动作角度a：设倾角开关原本处于正常的
水平待机状态，当倾角开关逐渐倾斜至某角度a后，倾角开关内的
滚动体在重
力的驱使下开始运动，进而使倾角开关输出开关信号，此时的倾斜角度a就是动作角度。
[0005] (2)回复角度b：设倾角开关处于动作状态，且其倾斜角度为动作角度a，当倾角开关逐渐减小倾斜角度至某角度时，倾角开关内的滚动体在重力的驱使下开始运动，进而使倾角开关输出相反的开关信号，此时倾角开关减小的角度值就是回复角度b。
[0006] 现有的倾角开关设置一定角度的斜坡，通过该斜坡设定倾角开关的动作角度a值，例如图1所示的双向倾角开关，该倾角开关设置有两个倾斜面(601、602)，其设定的动作角度分别为a10和a20，当倾角开关倾斜的角度达到设定的动作角度时，开关内的滚动体1就会沿相应的倾斜面滚动，直到碰触到
电极为止，很明显，倾斜面的倾角开关的回复角度为零。
[0007] 采用设置倾斜面的方式固然可以很好的设定动作角度，但倾斜面的加工并非易事，这无疑增加了倾角开关的生产成本，还有，正因为倾斜面的存在，使得倾角开关的体积较大。
发明内容
[0008] 根据以上
现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种能够降低生产成本，且可以有效减小体积的倾角开关。
[0009] 为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种倾角开关，包括一个凹槽，在凹槽内设置能够自由运动的滚动体，该滚动体为球体或圆柱体，在与所述槽壁的内表面水平距离为L且与所述凹槽的底面的垂直距离为H处设置一个或多个电极，其特征在于：所述凹槽的底面为平面状或曲面状，设置在凹槽内的滚动体能够沿所述凹槽的底面自由运动，凹槽包括若干段槽壁，每段槽壁内表面为平面状，所述槽壁内表面垂直于凹槽的底面；在不考虑滚动体惯性影响的情况下，所述倾角开关的动作角度a由滚动体的半径R和槽壁高度h决定。
[0010] 在不考虑滚动体惯性影响的情况下，所述倾角开关的动作角度a约为h＝2Rsin2(a/2)。
[0011] 所述凹槽的各段槽壁的高度h为同一数值或不同数值，且不大于所述滚动体的半径R，以适应设定动作角度的需要。
[0012] 所述各电极与槽壁内表面的水平距离L为同一数值或不同数值，且不大于所述滚动体的半径R，各电极与所述凹槽的底面之间的垂直距离H与所述凹槽的相应槽壁的高度h之差为同一数值或不同数值，且不大于所述滚动体的半径R，以满足设定回复角度和抗干扰能力的要求。
[0013] 通常取垂直距离H与槽壁高度h之差等于滚动体的半径R，即H-h＝R，以便于设计制造。
[0014] 在不考虑滚动体惯性影响的情况下，所述倾角开关的回复角度b由滚动体的半径R、槽壁高度h、电极与槽壁内表面的水平距离L和决定电极与所述凹槽的底面的垂直距离H共同决定。
[0015] 在不考虑滚动体惯性影响的情况下，所述倾角开关的回复角度b约为sin(2b)＝[L2+(H-h)2]1/2/(2R)。
[0016] 所述倾角开关的滚动体和所述凹槽的各段槽壁是导体材质，以满足动作后导电的需要。
[0017] 本发明所述的倾角开关所具有的有益效果为：本发明所述的倾角开关的动作角度a由滚动体的半径R和槽壁高度h决定，槽壁内表面为平面状或曲面状且垂直于凹槽的底面，易于加工，槽壁高度h较小，有利于减小倾角开关的体积，且没有卡死滚动体的
风险，通常动作角度a不等于回复角度b，开关动作具有回差特性，使倾角开关的应用和设计更加灵活。
附图说明
[0018] 图1所示为介绍现有技术背景而采用的倾角开关原理图。
[0019] 图2所示为本发明所述倾角开关的一个
实施例原理图。
[0020] 图3所示为图2所示倾角开关沿顺
时针方向倾斜至动作角度而滚动体1即将动作时的示意图。
[0021] 图4所示为图3所示倾角开关倾斜至动作角度而滚动体1动作后接通电极时的示意图。
[0022] 图5所示为图4所示倾角开关沿逆时针方向作复位倾斜至回复角度而滚动体1即将动作时的示意图。
[0023] 图6所示为图5所示倾角开关沿逆时针方向作复位倾斜至回复角度而滚动体1动作后断开电极时的示意图。
[0024] 图7所示为本发明所述倾角开关作为双向倾角开关时的一个实施例示意图。
[0025] 图8所示为图7所示倾角开关加宽凹槽4宽度后实施例示意图。
[0026] 图9所示为本发明所述倾角开关作为万向倾角开关时的一个实施例立体剖面示意图。
[0027] 图10所示为本发明所述倾角开关作为双向倾角开关时的一个实施例立体剖面示意图。
[0028] 其中，1、滚动体 O、滚动体(1)的
重心 R、滚动体(1)的半径 2、21、22、电极 3、31、32、凹槽(4)的槽壁 4、凹槽 30、301、302、凹槽(4)的槽壁内表面 40、凹槽(4)的底面 5、51、
52、滚动体(1)与凹槽(4)槽壁的
接触点至滚动体(1)的重心之间的连线 6、61、62、滚动体(1)与凹槽(4)槽壁的接触点处滚动体(1)的切线 G、滚动体(1)的重心重力方向 a1、a11、a12、动作角度 a2、a21、a22、分别为切线 6、61、62与水平面之间的夹角 a3、回复角度 601、
602、倾斜面 a10、a20、分别为倾斜面 601、602与水平面之间的夹角 L、L1、L2、电极与槽壁内表面之间的水平距离 H、H1、H2、电极与凹槽(4)的底面(40)之间的垂直距离 h、h1、h2、凹槽(4)的槽壁高度。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图对本发明所述的倾角开关的技术方案的具体实施方式做进一步的说明。
[0030] 本发明所述的倾角开关包括一个凹槽4，在凹槽4内设置能够自由运动的滚动体1，滚动体1为球体或圆柱体，在与槽壁内表面之间的水平距离为L且与凹槽4的底面40之间的垂直距离为H处设置一个或多个电极，其特征在于：所述凹槽4的底面40为平面状或曲面状，设置在凹槽(4)内的滚动体(1)能够沿所述凹槽(4)的底面(40)自由运动，凹槽4包括若干段槽壁，每段槽壁内表面为平面状或曲面状，所述槽壁内表面垂直于凹槽4的底面40；在不考虑滚动体1惯性影响的情况下，所述倾角开关的动作角度a由滚动体1的半径R和凹槽4的槽壁高度h决定。
[0031] 所述倾角开关的滚动体1和所述凹槽4的各段槽壁是导体材质。
[0032] 如附图2所示，为便于理解本发明所述的技术方案，令该图所示倾角开关为单向倾角开关，在该图中只画出了一个电极2和一个槽壁3，且设定槽壁3为另一电极；在该图中，凹槽4的槽壁内表面30为平面状或曲面状且垂直于凹槽4的底面40，相对于倾斜面而言，这样的垂直面加工容易，有利于降低生产成本。
[0033] 凹槽4的槽壁高度h和电极2与槽壁内表面30之间的水平距离L以及电极2与所述凹槽4的底面40之间的垂直距离H与所述凹槽4的相应槽壁高度h之差均不大于所述滚动体1的半径R，若槽壁高度h超过滚动体1的半径R，则倾角开关的动作角度a约为90度，若水平距离L超过滚动体1的半径R，则倾角开关的回复角度b等于动作角度a，若垂直距离H与槽壁高度h之差超过滚动体1的半径R，则倾角开关的滚动体1容易被电极2和凹槽4的槽壁3卡死，另外，过大的高度h值和距离L值不利于减小倾角开关的体积。
[0034] 从方便制造的角度考虑，通常取垂直距离H与槽壁高度h之差等于滚动体1的半径R，即H-h＝R。
[0035] 如附图2所示，倾角开关为水平放置，凹槽4的底面40为水平平面，滚动体1碰触到凹槽4的底面40和槽壁3内表面30的上部
顶点处，虚线5为该点与滚动体1的重心O点之间的连线，夹角a1＝夹角a2,如附图3所示，很明显，只有当倾角开关沿顺时针方向倾斜a2角度值时，滚动体1才能开始向右滚动，所以夹角a1值就是倾角开关的动作角度a值，根据简单的几何关系可得h＝2Rsin2(a/2)。
[0036] 如附图4所示，滚动体1向右滚动后，直到碰触到电极2才停止运动，此时滚动体1把电极2和槽壁3连接成导电通路，倾角开关输出导通信号。
[0037] 在该图中，滚动体1仍然碰触到凹槽4的底面40和槽壁3内表面30的上部顶点处，虚线5为该点与滚动体1的重心O点之间的连线，滚动体1的重心重力方向G依然垂直向下，夹角a3＝夹角a2,很明显，只有当倾角开关沿逆时针方向倾斜a2角度值时，滚动体1才能开始向左滚动，如附图5所示，夹角a3值就是倾角开关的回复角度b值，根据几何关系可得sin(2b)＝[L2+(H-h)2]1/2/(2R)，所以在不考虑滚动体1惯性影响的情况下，倾角开关的回复角度b由滚动体1的半径R、槽壁高度h、电极与槽壁内表面的水平距离L和决定电极与所述凹槽4的底面40的垂直距离H共同决定。
[0038] 如附图6所示，滚动体1向左滚动后，断开电极2和槽壁3之间的导电通路，倾角开关输出断开信号，同时滚动体1重新进入凹槽4内。
[0039] 通过对比发现，本发明所述倾角开关的动作角度a值不等于回复角度b值，表现出回差特性，使倾角开关的应用和设计更加灵活。
[0040] 以上分析没有考虑滚动体1的惯性影响，实测表明，由于滚动体1的惯性影响，实际的倾角开关将会提前响应，即倾角开关的动作角度a值和回复角度b值较上述数值小，还有，过快的倾斜速度会导致倾角开关误动作，通过限制倾角开关的倾斜速度或确定合理的结构尺寸可以使各开关特性满足要求。
[0041] 实际的应用是复杂的，例如要求在不同的倾斜方向要有不同的动作角度a值或回复角度b值，把凹槽4设置为包括若干段槽壁，设置一个或多个电极，各段槽壁的高度h为同一数值或不同数值，各电极与槽壁内表面的水平距离L为同一数值或不同数值，各电极与所述凹槽4的底面40之间的垂直距离H与所述凹槽4的各段槽壁的高度h之差为同一数值或不同数值。
[0042] 图7所示为本发明所述倾角开关作为双向倾角开关时的一个实施例示意图，其工作原理与上述相同，为了能够直观地理解图中个参量，在该图中，滚动体1在凹槽内时，滚动体1同时碰触到凹槽4的底面40和两侧的槽壁。当然，设计的倾角开关可采用图8所示的倾角开关实施例，在该图中，所示的倾角开关凹槽4宽度加宽了，滚动体1在凹槽4内可以自由运动。
[0043] 根据实际需要，凹槽4的槽壁内表面可设计为平面状或曲面状，但均要垂直于凹槽4的底面40，如附图9所示，该图所示为本发明所述倾角开关作为万向倾角开关时的一个实施例剖面示意图，在该图中，球形滚动体1处于凹槽4内，凹槽4的底面40为平面状，凹槽4的环状槽壁3的内表面30为曲面状，内表面30垂直于底面40,环状电极2与槽壁3之间施加绝缘物隔离。
[0044] 通常倾角开关内设置容室，在容室内设置滚动体，很明显，所述的凹槽4是容室的一部分，凹槽4的底面40可能为曲面状，如附图10所示，该图所示为本发明所述倾角开关作为双向倾角开关时的一个实施例剖面示意图，在该图中，整个开关被圆管状
外壳包围，凹槽4的底面40为为该外壳内壁表面的一部分，凹槽4为环状凹槽，球形滚动体1处于凹槽4内，凹槽4的底面40为曲面状，凹槽4的第一槽壁31和第二槽壁32为圆管状，第一槽壁31的内表面
301和第二槽壁32的内表面302为平面状，此两内表面垂直于底面40,第一电极21和第二电极22分别与第一槽壁31和第二槽壁32之间施加绝缘物隔离。
[0045] 当然，在不脱离本发明的
框架的情况下，还可以有其它的选择和发展以及我们能够预想得到的等效装置。
