汽車碰撞傳感器

1、安全氣囊系統(tǒng)傳感器的結(jié)構(gòu)原理1碰撞傳感器碰撞傳感器是安全氣囊系統(tǒng)和座椅安全帶收緊系統(tǒng)必不可少的傳感器，其工作狀態(tài)取決于汽車碰撞時(shí)的減速度大小。因此碰撞傳感器實(shí)際上是一種減速度傳感器，其公用是收緊電控單元（ECU），以便ECU確定是否引爆氣囊點(diǎn)火器和安全帶收緊點(diǎn)火器。1.1碰撞傳感器的分類碰撞傳感器種類繁多、形式各異，常用的碰撞傳感器可按用途與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。按碰撞傳感器的用途分類按傳感器用途不同，碰撞傳感器可分為碰撞信號(hào)傳感器和碰撞防護(hù)傳感器兩種類型。碰撞信號(hào)傳感器又稱為碰撞烈度（激烈程度）傳感器，安裝在汽車左前與右前翼子板內(nèi)側(cè)，兩側(cè)前照燈支架下面，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器支架左、右兩側(cè)，左右儀表臺(tái)下面等。

2、碰撞防護(hù)傳感器又稱為安全傳感器或保險(xiǎn)傳感器，簡稱防護(hù)傳感器，一般都安裝在SRS ECU內(nèi)部。防護(hù)傳感器和碰撞信號(hào)傳感器的結(jié)構(gòu)原理完全相同。換句話說，一只碰撞傳感器即可用作碰撞信號(hào)傳感器，也可用作碰撞防護(hù)傳感器，但是必須重新設(shè)定其減速度閾值。設(shè)定減速度閾值的原則是碰撞防護(hù)傳感器的減速度閾值比碰撞信號(hào)傳感器的減速度閾值稍小。當(dāng)汽車以40km/h左右的速度撞到一輛靜止或同樣大小的汽車上或以20km/h左右的速度迎面撞到一個(gè)不可變形的障礙物上時(shí)，減速度就會(huì)達(dá)到碰撞信號(hào)傳感器設(shè)定的閾值，傳感器就會(huì)動(dòng)作。按碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)類型分按傳感器結(jié)構(gòu)不同，碰撞傳感器可分為機(jī)電結(jié)合式、水銀開關(guān)式和電子式三種類型。機(jī)電

3、結(jié)合式是一種利用機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)（滾動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)）來控制電器觸電運(yùn)動(dòng)，再由觸電斷開與閉合來控制氣囊點(diǎn)火器電路接通與切斷的傳感元件。目前常用的有滾球式碰撞傳感器、滾軸式碰撞傳感器和偏心錘式碰撞傳感器。水銀開關(guān)式碰撞傳感器是利用水銀導(dǎo)電良好的特性來控制氣囊點(diǎn)火器電路接通與切斷，一般用作防護(hù)傳感器。電子式碰撞傳感器沒有電器觸點(diǎn)，常用的有壓阻效應(yīng)式和壓電效應(yīng)式兩種，一般用作防護(hù)傳感器。1.2滾球式碰撞傳感器滾球式碰撞傳感器又稱為偏壓磁鐵式碰撞傳感器，結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由鐵質(zhì)滾球1、永久磁鐵2、導(dǎo)缸3、固定觸點(diǎn)4和殼體5組成 圖1 滾球式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)1.滾球 2.磁鐵 3.導(dǎo)缸 4.觸點(diǎn) 5.殼體圖2 滾

4、球式碰撞傳感器的工作原理靜止?fàn)顟B(tài) 工作狀態(tài)兩個(gè)觸電分別與傳感器引線端子連接。滾球用來感測減速度大小，在導(dǎo)缸內(nèi)可以移動(dòng)或滾動(dòng)。殼體5上印制有箭頭標(biāo)記，方向與傳感器結(jié)構(gòu)有關(guān)，有的規(guī)定指向汽車前方（如豐田凌志LS400型轎車），有的規(guī)定指向汽車后方，因此在安裝傳感器時(shí)，箭頭方向必須符合使用說明書規(guī)定。 滾球式碰撞傳感器工作原理如圖2所示。當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，在永久磁鐵作用下，導(dǎo)缸內(nèi)的滾球被吸向磁鐵，兩個(gè)觸點(diǎn)與滾球分離，傳感器電路處于斷開狀態(tài)，如圖2所示。當(dāng)汽車遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，滾球產(chǎn)生的慣性力將大于永久磁鐵的電磁吸力。滾球在慣性力作用下就會(huì)克服磁力沿導(dǎo)缸向兩個(gè)固定觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并將固定觸

5、點(diǎn)接通，如圖2所示。當(dāng)傳感器用作碰撞傳感器信號(hào)時(shí)，固定觸點(diǎn)接通則將碰撞信號(hào)輸入SRS ECU；當(dāng)傳感器用作碰撞防護(hù)傳感器時(shí)，則將點(diǎn)火器電源接通。1.3滾軸式碰撞傳感器滾軸式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3 滾軸式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)原理靜止?fàn)顟B(tài) 工作狀態(tài)1. 止動(dòng)銷 2.滾軸 3.滾動(dòng)觸點(diǎn) 4.固定觸點(diǎn) 5.底座 6.片狀彈簧片狀彈簧6一端固定在底座5上，并與傳感器的一個(gè)引線端子連接，另一端繞在滾軸2上，滾動(dòng)觸點(diǎn)3固定在滾軸部分的片狀彈簧上，并可隨滾軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。固定在觸點(diǎn)4與片狀彈簧6絕緣固定在底座5上，并與傳感器的另一個(gè)引線端子連接。當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，滾軸在片狀彈簧的彈力作用下滾向止動(dòng)銷一

6、端，滾動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，如圖3所示，傳感器電路斷開。當(dāng)汽車遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，滾軸產(chǎn)生的慣性力將大于片狀彈簧的彈力。滾軸在慣性力作用下就會(huì)克服彈簧彈力向右滾動(dòng)，滾動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸，如圖3所示。當(dāng)傳感器用作碰撞信號(hào)傳感器時(shí)，滾動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸則將碰撞信號(hào)輸入SRS ECU；當(dāng)傳感器用作碰撞防護(hù)傳感器時(shí)，則將點(diǎn)火器電源電路接通。1.4偏心錘式碰撞傳感器偏心錘式碰撞傳感器又稱為偏心轉(zhuǎn)子式碰撞傳感器。豐田、馬自達(dá)汽車SRS采用了這種傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4 偏心錘式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)1、8.偏心錘 2、15.錘臂 3、11.轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂 4、12.殼體 5、7、14、

7、17.固定觸點(diǎn)引線端子6、13.轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn) 9.擋塊 10、16.固定觸點(diǎn) 18.傳感器軸 19.復(fù)位彈簧轉(zhuǎn)子總成由偏心錘1、轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂3及轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)6與13組成，安裝在傳感器軸18上。偏心錘偏心安裝在偏心錘臂上。轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂3與11兩端固定有觸點(diǎn)6與13，觸點(diǎn)隨觸點(diǎn)臂一起轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)固定觸點(diǎn)10與16絕緣固定在傳感器殼體上，并用導(dǎo)線分別與傳感器接線端子7、14連接。偏心錘式傳感器的工作原理如圖5所示。當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，在復(fù)位彈簧作用下，偏心錘與擋塊保持接觸，轉(zhuǎn)子總成處于靜止?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)斷開，如圖5所示，傳感器電路處于斷開。圖5 偏心式碰撞傳感器工作原理靜止?fàn)顟B(tài) 工作狀態(tài)當(dāng)汽車遭受碰

8、撞且減速度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，偏心錘產(chǎn)生的慣性力矩將大于復(fù)位彈簧的彈力力矩，轉(zhuǎn)子總成在慣性力矩作用下克服彈簧力矩沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，同時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)，并使轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸，如圖5所示。當(dāng)傳感器用作碰撞信號(hào)傳感器時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸則將碰撞信號(hào)輸入SRS ECU；當(dāng)傳感器用作碰撞防護(hù)傳感器時(shí)，則將點(diǎn)火器電源電路接通。1.5水銀開關(guān)式碰撞傳感器水銀開關(guān)式碰撞傳感器是利用水銀具有良好的導(dǎo)電特性而制成的，結(jié)果如圖6所示，主要由水銀、殼體、電極和密封螺塞組成。圖6 水銀開關(guān)式傳感器結(jié)構(gòu)1.水銀（靜態(tài)位置） 2.殼體 3.水銀（動(dòng)態(tài)位置）4.密封圈 5.電極（接點(diǎn)火器）6.電極（接電源

9、） 7.密封螺塞當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，減速度將使水銀產(chǎn)生慣性力。慣性力在水銀運(yùn)動(dòng)方向上的分力會(huì)將水銀拋向傳感器電極，使兩個(gè)電極接通，從而接通氣囊點(diǎn)火器電路的電源。1.6電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器德國博世公司研制生產(chǎn)的電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)如圖7所示，主要由電子電路4、電阻應(yīng)變計(jì)5、震動(dòng)塊6、緩沖介質(zhì)7、和殼體3等組成。電子電路包括穩(wěn)壓與溫度補(bǔ)償電路W、信號(hào)處理與放大電路A。應(yīng)變計(jì)的電阻R、R、R、R制做在硅膜片8上，如圖7所示。當(dāng)膜片產(chǎn)生變形時(shí)，應(yīng)變電阻的阻值就會(huì)發(fā)生變化。為了提高傳感器的檢測精度，應(yīng)變電阻一般都連接成橋式電路，并設(shè)計(jì)有穩(wěn)壓和溫度補(bǔ)償電路，如圖7所示。圖7 電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器

10、1.密封樹脂 2.傳感器底板 3.殼體 4.電子電路 5.電阻應(yīng)變計(jì) 6.震動(dòng)塊 7.緩沖介質(zhì) 8.硅膜片當(dāng)汽車遭受碰撞時(shí)，震動(dòng)塊震動(dòng)，緩沖介質(zhì)隨之震動(dòng)，應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變電阻產(chǎn)生變形，阻值隨之發(fā)生變化，經(jīng)過信號(hào)處理與放大后，傳感器S端輸出的信號(hào)電壓就會(huì)發(fā)生變化。SRS電腦根據(jù)電壓信號(hào)強(qiáng)弱便可判斷碰撞的劣度（激烈程度）。如果電壓超過設(shè)定值，SRS電腦就會(huì)立即向點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令引爆點(diǎn)火劑，使充氣劑受熱分解產(chǎn)生氣體給氣囊充氣。1.7壓電效應(yīng)式碰撞傳感器壓電效應(yīng)式碰撞傳感器是利用壓電效應(yīng)制成的傳感器。壓電效應(yīng)是指壓電晶體在壓力作用下，晶體外形發(fā)生變化而使其輸出電壓發(fā)生變化的效應(yīng)。壓電晶體通常用石英或陶瓷制成。在