ИНЕРЦИОННЫЙ ВКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК H01H35/14 

Изобретение относится к инерционным включателям систем безопасности различных объектов использования.

В настоящее время известны самые различные конструкции инерционных включателей, однако все они, обладая определенными недостатками, не могут быть использованы в ряде областей применения.

Известен инерционный включатель - предельный ударный датчик, содержащий корпус, упор, инерционное тело, поджатое к упору, контакты /1/.

Датчик имеет малые габариты, он обладает определенной устойчивостью к динамическим воздействиям колебательного характера, однако он имеет и существенные недостатки, ограничивающие его применение. Датчик реагирует на виброударные воздействия высокой частоты, которые в большинстве случаев не могут быть опасными для объектов использования. Следовательно, он не пригоден для измерения ускорений при действии вибрации. Кроме того, в датчике возможно выполнить всего один замыкающий контакт, что также в некоторых случаях ограничивает его области применения.

Известен инерционный включатель - автомобильный чувствительный механический контактный датчик, содержащий корпус, инерционное тело, поджатое контактной пружиной и задемпфированное демпфирующей ламелью [2].

Датчик имеет большую погрешность срабатывания из-за нестабильности трения между инерционным телом и демпфирующей ламелью. Ему также свойственны все недостатки известного предельного ударного датчика [1].

Известен инерционный включатель - выключатель, срабатывающий по граничному значению ускорения, содержащий корпус, инерционное тело, удерживаемое магнитной системой, контакты [3].

Выключатель имеет недостатки известных датчиков [1, 2].

Инерционное тело выключателя не задемпфировано, поэтому его нецелесообразно использовать для срабатывания при действии вибрации, особенно в случаях, когда амплитуды вибрационных воздействий соизмеримы с уставкой - граничным значением ускорения срабатывания, на которое настроен выключатель
Данный недостаток является основным, что ограничивает области применения известного выключателя.

Этот включатель рассматривается в качестве прототипа.

Рассмотрение конструкций известных инерционных включателей позволяет сделать вывод, что известный уровень техники не обеспечивает создание инерционных включателей, позволяющих их применение для измерения ускорений с небольшими погрешностями при действии вибрации и не реагирующих на высокочастотные виброударные воздействия.

Поэтому задача, решаемая изобретением, - обеспечение надежной работы инерционного включателя при большом количестве контактов и обеспечение несрабатывания инерционного включателя при высокочастотных виброударных воздействиях, а также уменьшение габаритов.

Указанный технический результат достигается тем, что инерционный включатель, содержащий корпус, инерционное тело, удерживаемое магнитной системой, контакты, согласно изобретению снабжен подвижным поворотным приводом контактов с пазом на боковой стенке, а на его корпусе выполнен наклонный паз, взаимодействующий с выступом, выполненным на инерционном теле, при этом крайние угловые поверхности паза в стенке поворотного привода выполнены параллельными оси инерционного тела с возможностью поворота поворотного привода выступом инерционного тела при его прямом и обратном ходе только в конце этих ходов.

Введение в конструкцию инерционного включателя подвижного поворотного привода контактов с пазом на боковой стенке определенной формы с крайними угловыми поверхностями, параллельными оси инерционного тела, и выполнение в корпусе наклонного паза, взаимодействующего с выступом, выполненным на инерционном теле, позволяет обеспечить надежную работу инерционного включателя (срабатывание и взведение) при простой конструкции магнитной системы, удерживающей инерционное тело.

Инерционное тело при срабатывании взаимодействует с поворотным приводом контактной системы только в конце своего хода, то есть контактная система не оказывает влияния на величину ускорения срабатывания (уставку) инерционного включателя. При движении инерционного тела из исходного положения усилие его удержания магнитной системой резко падает, поэтому, по крайней мере, большая часть силы, действующей на инерционное тело от ускорения, используется для поворота привода контактной системы, а не для преодоления удерживающего усилия магнитной системы. Инерционный включатель надежно срабатывает.

При взведении инерционного включателя при спаде ускорения инерционное тело в начале своего поступательно-вращательного движения также не взаимодействует с поворотным приводом контактной системы, поэтому для этого движения требуется небольшое усилие магнитной системы. Поворотный привод начинает поворачиваться в конце хода инерционного тела, когда усилие магнитной системы из-за уменьшения зазоров в магнитной системе резко возрастает. То есть обеспечивается надежное переключение контактной системы (взведение инерционного включателя) без предъявления каких-то особенных требований к магнитной системе.

При начале хода инерционного тела и ходе на величину до 70% от всей его протяженности, как из исходного, так и из сработанного положения, контактная система сохраняет свое состояние. Данная особенность конструкции инерционного включателя позволяет сохранять требуемое (исходное или сработанное) состояние контактной системы при виброударных воздействиях, когда возможны небольшие смещения инерционного тела из его исходного или сработанного положений.

В заявляемом инерционном включателе из-за указанных выше особенностей взаимодействия инерционного тела с поворотным приводом контактной системы может быть выполнено большое количество контактов при инерционном теле с небольшой массой.

Возможность выполнения инерционного тела небольшой массы позволяет значительно уменьшить массу инерционного включателя в целом.

Изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 приведен продольный разрез инерционного включателя в исходном состоянии;
на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1 (конструкция контактной системы в исходном состоянии);
на фиг. 3 - форма паза в неподвижной направляющей;
на фиг. 4 - форма паза в подвижном приводе контактной системы.

Инерционный включатель содержит кожух 1, установленный на корпус 2, в стенке которого выполнен наклонный паз 3, и окно 4, в которые входят шарикоподшипники 5, закрепленные на инерционном теле 6, установленном на оси 7 с шарикоподшипниками 8. Для уменьшения трения инерционного тела 6 на оси 7 в канавках 9 инерционного тела размещены шарики 10. На оси 7 также расположен подвижный поворотный привод 11 с пазом 12 и окном 13, на приводе 11 размещен перемыкатель 14 для переключения контактов 15, установленных на токовыводах 16, размещенных в плате 17 через изоляторы 18. Инерционное тело 6 удерживается в исходном положении магнитной системой, состоящей из магнита 19, установленного в инерционном теле 6, и регулировочной гайки 20, являющейся якорем магнитной системы. Кожух 1, корпус 2, инерционное тело 6 и подвижный поворотный привод 11 выполнены из немагнитных материалов.

Угловая протяженность наклонного паза 3 в корпусе 2 превышает угловую протяженность паза 12 в поворотном приводе 11 на угол, достаточный для переключения контактов 15.

Боковые стенки 21, 22 паза 12 выполнены параллельными оси инерционного тела 6 (фиг. 1-4).

Инерционный включатель работает следующим образом.

При действии ускорения с величиной, меньшей установочной, инерционное тело 6 остается в исходном положении, так как усилие притяжения инерционного тела магнитной системой превышает силу, действующую на инерционное тело от ускорения. Инерционный включатель не срабатывает (остается в исходном состоянии).

При действии ускорения с величиной, равной или большей установочной, в осевом направлении по стрелке 23 инерционное тело 6 перемещается в противоположном направлении, одновременно поворачиваясь от взаимодействия одного шарикоподшипника 5, закрепленного на инерционном теле 6 с наклонным пазом 3 корпуса 2. При поступательно-вращательном движении инерционного тела 6 второй, диаметрально закрепленный на нем шарикоподшипник 5 взаимодействует с боковой стенкой 21 паза 12 подвижного поворотного привода 11.

Подвижный поворотный привод 11 в начале движения инерционного тела 6 не поворачивается. Поворот происходит в конце движения инерционного тела 6, когда соответствующий шарикоподшипник 5 взаимодействует с боковой стенкой 21 паза 12.

Вместе с подвижным поворотным приводом 11 поворачивается перемыкатель 14, закрепленный на нем. Перемыкатель 14 замыкает и размыкает соответствующие контакты 15.

После прекращения действия ускорения магнитная система возвращает инерционное тело 6 в исходное состояние, при этом контакты 15, взаимодействуя с перемыкателем 14, также принимают исходное состояние. Поворот подвижного поворотного привода 11 происходит в конце движения инерционного тела 6, когда соответствующий шарикоподшипник 5 взаимодействует с боковой стенкой 22 паза 12.

Регулировка ускорения срабатывания инерционного включателя осуществляется регулировочной гайкой 20, выполненной из магнитомягкого материала.

При действии в направлении срабатывания и ударных ускорений малой длительности инерционное тело 6 или не успевает сместиться из исходного положения, или сместившись на небольшое расстояние, снова возвращается обратно, не переключая контакты 15. Длительность ударных ускорений, от которых не срабатывает инерционный включатель, зависит от угла наклона паза 3.

При действии вибрации вдоль продольной оси в момент измерения ускорения инерционное тело 6 не успевает реагировать на вибрационные составляющие ускорения, сглаживая их, т.е. обеспечивается работа инерционного включателя при действии вибрации.

При действии линейных и вибрационных ускорений в боковых направлениях из-за использования шарикоподшипниковых опор, обеспечивающих малые коэффициенты трения, их влияние на погрешность срабатывания инерционного включателя будет незначительно. Применение шарикоподшипниковых опор также позволяет обеспечивать настройку на малые ускорения срабатывания инерционного включателя.

Таким образом, применение заявленного инерционного включателя позволит:
- исключить срабатывание при высокочастотных виброударных воздействиях;
- обеспечить измерение ускорений (срабатывания) с малыми погрешностями при действии вибрации в осевом и боковых направлениях;
- обеспечить настройку на малые ускорения срабатывания;
- обеспечить большое количество контактов.

Кроме того конструкция инерционного включателя содержит детали простой конфигурации. Конструкция и компоновка деталей обеспечивают малые габариты инерционного включателя. Опытные образцы инерционного включателя выполнены в габаритах ⊘ 20•22 мм при массе не более 25 г.

Источники информации
1. Предельный ударный датчик, патент СССР 1030875, 1981 г., H 01 h 35/14.

2. Автомобильный чувствительный механический контактный датчик, европатент 689219 А2, 1992 г., H 01 h 35/14.

3. Выключатель, срабатывающий по граничному значению ускорения, европатент 708467 A1, 1995 г., H 01 h 35/14 (прототип).

Изобретение предназначено для измерения действующих линейных ускорений в системах автоматики летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей. Инерционный включатель содержит корпус, установленное на оси инерционное тело, удерживаемое магнитной системой, контакты и поворотный привод контактов с пазом на боковой стенке. На корпусе выполнен наклонный паз, взаимодействующий с одним выступом, выполненным на инерционном теле, при этом крайние угловые поверхности паза в боковой стенке поворотного привода контактов выполнены параллельными оси инерционного тела с возможностью поворота поворотного привода другим выступом инерционного тела при его прямом и обратном ходе только в конце ходов. Технический результат - повышение надежности работы при большом количестве контактов и предотвращение ложного срабатывания при высокочастотных виброударных воздействиях. 4 ил.

Инерционный включатель, содержащий корпус, установленное на оси инерционное тело, удерживаемое магнитной системой, и контакты, отличающийся тем, что он снабжен установленным на оси инерционного тела подвижным поворотным приводом с пазом в боковой стенке, на подвижном поворотном приводе размещен дополнительно введенный перемыкатель для переключения контактов, на корпусе выполнен наклонный паз с угловой протяженностью, превышающей угловую протяженность паза в подвижном поворотном приводе на угол, достаточный для переключения контактов, а на инерционном теле выполнены два диаметрально расположенных выступа, причем наклонный паз корпуса взаимодействует с одним выступом инерционного тела, а крайние угловые поверхности паза в боковой стенке подвижного поворотного привода выполнены параллельными оси инерционного тела и взаимодействуют со вторым выступом инерционного тела с возможностью поворота подвижного поворотного привода этим выступом инерционного тела при прямом и обратном ходе инерционного тела только в конце ходов.