JP2001084879A - 衝撃センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードスイッチの接点部の閉成位置で永久磁
石の停留時間を安定して長く確保できると共に、ハウジ
ングの衝突方向における寸法を短縮できる簡素な構造で
信頼性を向上し得る安価な衝撃センサを提供すること。 【解決手段】 この衝撃センサは、従来のものと比べ、
円筒状スプリングに代えて一軸方向に対して巻き径を変
化させたバネ定数が一定でなく歪み量に対応して増加す
る竹の子状スプリング２４（衝突方向の寸法を自由に変
えられる）を用いている点と、円環状永久磁石２３の移
動を衝突によって係止させるためのフロントストッパ２
６の形状を変えることにより、ケース２７の一方側の端
面を成して竹の子状スプリング２４の一方の端部（大径
端部）を当接させるようにした点とが相違しており、衝
撃による大きな加速度を受けた場合にも永久磁石２３の
動きを滑らかに減速させてストッパ２６との衝突による
衝撃を少なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車の
エアバックやシートベルト等の人体に対する防護具を作
動させるスイッチとして用いられると共に、物体同士の
衝突等のように瞬時に大きな加速度が生じることで作動
する衝撃センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の衝撃センサは、衝突や
急ブレーキ等で負荷が与えられることにより生じる大き
な加速度を検知する。こうした加速度の検知に際して、
エアバックとして用いられる場合には接点部が接触する
構造となっており、防護具を作動させるスイッチとして
用いられる場合には防護具を作動させる電気回路を付勢
する構造となっている。

【０００３】図８は、従来の一例に係る汎用的な衝撃セ
ンサの基本構成を示した側面断面図である。この衝撃セ
ンサは、磁力の有無に応じて開閉する強磁性体材料で製
作された図示されない接点部をガラス管内に内蔵して成
るリードスイッチ１１と、このリードスイッチ１１の外
周囲を包み込む非磁性体の円筒状チューブ１２と、この
円筒状チューブ１２の外周面に嵌め込まれて接点部に磁
力を与える円環状永久磁石１３と、衝撃に伴う加速度の
付与により円環状永久磁石１３を円筒状チューブ１２の
外周面上に沿って可動となるように付勢する円筒状スプ
リング１４とが所定のケース１７内に収納されて成って
いる。

【０００４】このうち、円筒状スプリング１４は、一方
の端部がケース１７の一方側の端面に当接されており、
他方の端部が円環状永久磁石１３の一方側の端面を付勢
している。円環状永久磁石１３の他方側の端面はケース
１７のハウジングの他方側の端面であるバックストッパ
１５に当接してこれを付勢している。ケース１７のハウ
ジングは円筒状スプリング１４の一方の端部近傍に円環
状永久磁石１３の移動を衝突によって係止させるための
フロントストッパ１６を有している。

【０００５】この衝突センサでは、衝突等で図８中に示
される矢印方向に所定値以上の大きな加速度ａを生じる
と、所定の質量を持つ円環状永久磁石１３が円筒状チュ
ーブ１２の外周面上を一方側（フロントストッパ１６
側）に移動し、円環状永久磁石１３の磁力が作用してリ
ードスイッチ１１の接点部を閉状態にする。衝突が止ま
って加速度が無くなると、円環状永久磁石１３は円筒状
スプリング１４の反発力で他方側に押し戻されて退き、
その磁力が作用しなくなるため、リードスイッチ１１の
接点部は復元して開状態になる。

【０００６】ところで、このような構成の衝撃センサで
は、しばしば円環状永久磁石１３がケース１７内の一方
側に存在するフロントストッパ１６に衝突するとき、円
環状永久磁石１３自体が跳ね返り、円筒状スプリング１
４の反発力を伴って所望するよりも早く他方側に押し戻
されてしまい、これによって円環状永久磁石１３のリー
ドスイッチ１１の接点部を閉成させる位置での停留時間
が短くなってしまうことがある。このような衝撃センサ
を防護具を作動させるスイッチとして用いると、保護具
を作動させる回路が付勢されず、機能しなくなってしま
う。

【０００７】そこで、このような移動部材としての円環
状永久磁石１３のリードスイッチ１１の接点部に対する
閉成位置での停留時間が短くなることを対策する技術と
して、様々な工夫や改善が行われている。こうした１例
としては、図９に示されるように特開平０５−２５０９
６８号報に開示された２重スプリング構造の衝撃センサ
が挙げられる。

【０００８】この衝撃センサは、図８に示したものと同
様な構成部品に加え、円筒状スプリング１４の外周に位
置されるフロントストッパ１６′を一部加工し、円筒状
スプリング１４よりも大径で寸法が短かく、円環状永久
磁石１３の移動による衝突時の衝撃を弾性的に受け止め
て緩和させるための別の円筒状スプリング１４′を配備
した２重スプリング構造となっている。

【０００９】この衝撃センサの場合、衝撃等により大き
な加速度ａが生じると、円環状永久磁石１３が円筒状ス
プリング１４に抗して移動し、続いてその外周に配備さ
れた円筒状スプリング１４′にも接触してこれを圧縮す
るように移動してからフロントストッパ１６に衝突して
跳ね返るように動作する。

【００１０】ここでは、円環状永久磁石１３が円筒状ス
プリング１４′に接触した時点でスプリング抗力が大き
くなり、その抗力で跳ね返り量を少なくして円環状永久
磁石１３の停留時間を長くできるため、この２重スプリ
ング構造の衝撃センサは図８に示した衝撃センサに比べ
て格段に円環状永久磁石１３の停留時間を長くすること
ができるようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した２重スプリン
グ構造の衝撃センサの場合、リードスイッチの接点部の
閉成位置で永久磁石の停留時間を長くできる長所はある
が、その反面として２重にスプリングを配備する必要が
あるために構造が複雑となり、部品点数が多くなって組
み立てや部品の管理に手間が掛かるため、結果として製
造コストが割高になってしまうという問題がある。

【００１２】又、２重スプリング構造の衝撃センサの場
合、永久磁石が２つのスプリングに接触した時点でスプ
リング抗力が急激に増加し、永久磁石の滑らかな移動を
妨げてしまう上、急激に反発力が発生して永久磁石の停
留時間に対して急激な荷重変動による振動発生等の悪影
響を与えてしまうという欠点がある。

【００１３】更に、２重スプリング構造の衝撃センサの
場合、永久磁石の移動による衝突時の衝撃を受け止めて
緩和させるための大径のスプリングと永久磁石を付勢す
るための基本部分であるスプリングとが同じ円筒状のタ
イプであり、その圧縮時の長さが大きいため、ハウジン
グの衝突（加速度付与）方向における寸法が大きくなっ
てしまうという欠点がある。

【００１４】本発明は、このような問題を解決すべくな
されたもので、その技術的課題は、リードスイッチの接
点部の閉成位置で永久磁石の停留時間を安定して長く確
保できると共に、ハウジングの衝突方向における寸法を
短縮できる簡素な構造で信頼性を向上し得る安価な衝撃
センサを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、磁力の
有無に応じて開閉する接点部を含むリードスイッチと、
リードスイッチの外周囲を包み込むチューブと、チュー
ブの外周面に嵌め込まれて接点部に磁力を与える永久磁
石と、衝撃に伴う加速度の付与により永久磁石をチュー
ブの外周面上に沿って可動となるように付勢するスプリ
ングとが所定のケース内に収納されて成り、更に、スプ
リングは、一方の端部がケースの一方側の端面に当接さ
れており、他方の端部が永久磁石の一方側の端面を付勢
し、永久磁石は他方側の端面がケースのハウジングの他
方側の端面に当接され、ケースのハウジングはスプリン
グの一方の端部近傍に永久磁石の移動を衝突によって係
止させるためのストッパを有する衝撃センサにおいて、
スプリングは、一軸方向に対して巻き径を変化させたバ
ネ定数が一定でなく歪み量に対応して増加する竹の子状
スプリングである衝撃センサが得られる。

【００１６】この衝撃センサにおいて、永久磁石の移動
長を長くできるようにストッパの一軸方向に合致する衝
突方向の寸法が短かくなっていること、ハウジングの一
軸方向に合致する衝突方向の寸法を短かくなっているこ
と、永久磁石として一軸方向に合致する衝突方向の寸法
の長いものが用いられたことは、何れも好ましい。

【００１７】又、本発明によれば、上記何れか一つの衝
撃センサにおいて、竹の子状スプリングは、バネ定数が
一定でなくて歪み量に対応して変化する衝撃センサが得
られる。

【００１８】更に、本発明によれば、上記何れか一つの
衝撃センサにおいて、ストッパは、ケースの一方側の端
面を成して竹の子状スプリングの一方の端部が当接する
衝撃センサが得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の衝
撃センサについて、図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施例に係る衝撃セン
サの基本構成を示した側面断面図である。この衝撃セン
サも、図８に示した従来の衝撃センサと同様に、磁力の
有無に応じて開閉する強磁性体材料で製作された図示さ
れない接点部をガラス管内に内蔵して成るリードスイッ
チ２１と、このリードスイッチ２１の外周囲を包み込む
非磁性体の円筒状チューブ２２と、この円筒状チューブ
２２の外周面に嵌め込まれて接点部に磁力を与える円環
状永久磁石２３と、衝撃に伴う加速度の付与により円環
状永久磁石２３を円筒状チューブ２２の外周面上に沿っ
て可動となるように付勢するスプリングとが所定のケー
ス２７内に収納され、更に、スプリングは一方の端部が
ケース２７の一方側の端面に当接されており、他方の端
部が円環状永久磁石２３の一方側の端面を付勢し、円環
状永久磁石２３の他方側の端面はケース２７のハウジン
グの他方側の端面であるバックストッパ２５に当接して
これを付勢し、ケース２７のハウジングはスプリングの
一方の端部近傍に円環状永久磁石２３の移動を衝突によ
って係止させるためのフロントストッパ２６を有してい
るが、ここでのスプリングには一軸方向に対して巻き径
を変化させたバネ定数が一定でなく歪み量に対応して増
加する竹の子状スプリング２４が使用されている。

【００２１】即ち、この衝撃センサの場合、図８に示し
た従来の衝撃センサと比べ、竹の子状スプリング２４を
用いている点と、円環状永久磁石２３の移動を衝突によ
って係止させるためのフロントストッパ２６の形状を変
えることにより、ケース２７の一方側の端面を成して竹
の子状スプリング２４の一方の端部である大径端部を当
接させるようにした点とが相違している。

【００２２】因みに、このような竹の子状スプリング２
４を用いた衝撃センサは、図２に示されるように、竹の
子状スプリング２４の配設方向を変えて竹の子状スプリ
ング２４の一方の端部である小径端部がフロントストッ
パ２６に当接し、他方の端部である大径端部が円環状永
久磁石２３′の一方の端面を付勢するような構成にして
も良い。但し、この構成の場合、円環状永久磁石２３′
の径を竹の子状スプリング２４の大径端部に確実に付勢
されるように円環状永久磁石２３の径よりも幾分大きな
ものを用いることが好ましい。

【００２３】何れにしても、このような構成の衝撃セン
サでは、竹の子状スプリング２４のバネ定数が一定でな
く歪み量に対応して増加するため、衝突等で図１中や図
２中に示される矢印方向に所定値以上の大きな加速度ａ
を生じた場合、図８に示した従来の衝撃センサの円筒状
スプリング１４よりも円環状永久磁石２３，２３′の動
きを滑らかに減速させ、フロントストッパ２６との衝突
による衝撃を少なくできる。

【００２４】図３は、図１に示す衝撃センサに衝撃（所
定値以上の大きな加速度ａを生じさせるものとする）が
加えられた場合の動作を示した側面断面図であり、同図
（ａ）は衝撃が加えられる前の状態に関するもの，同図
（ｂ）は衝撃が加えられた後の竹の子状スプリング２４
の収縮途中の状態に関するもの，同図（ｃ）は衝撃が加
えられた後の竹の子状スプリング２４の収縮完了状態に
関するもの，同図（ｄ）は衝撃が止まった後の竹の子状
スプリング２４の復元途中の状態に関するもの，同図
（ｅ）は衝撃が止まった後の竹の子状スプリング２４の
復元完了状態に関するものである。

【００２５】即ち、この衝撃センサでは、衝撃が加えら
れない限り円環状永久磁石２３が移動せず、図３（ａ）
に示されるように竹の子状スプリング２４の一方の端部
である大径端部がフロントストッパ２６に当接し、他方
の端部である小径端部が円環状永久磁石２３の一方の端
面を付勢して竹の子状スプリング２４は一定長を保って
いるが、衝撃が加えられると円環状永久磁石２３が竹の
子状スプリング２４の付勢力に打ち勝ってフロントスト
ッパ２６側に移動し、図３（ｂ）に示されるように竹の
子状スプリング２４が収縮し出し、やがては図３（ｃ）
に示されるように円環状永久磁石２３の一方の端面がフ
ロントストッパ２６に衝突する。このとき、所定の質量
を持つ円環状永久磁石２３が円筒状チューブ２２の外周
面上を一方側（フロントストッパ２６側）に移動する過
程で、円環状永久磁石２３の磁力が作用してリードスイ
ッチ２１の接点部を閉状態にする。

【００２６】次に、衝突が止まり、衝突による衝撃が吸
収されて加速度が無くなると、円環状永久磁石２３は竹
の子状スプリング２４の反発力（復元力）でバックスト
ッパ２５側に押し戻されて退くように移動し、図３
（ｄ）に示されるように竹の子状スプリング２４が復元
し出し、やがては図３（ｅ）に示されるように円環状永
久磁石２３の他方の端面がバックストッパ２５に当接す
る。このとき、円環状永久磁石２３の磁力が作用しなく
なるため、リードスイッチ２１の接点部は開状態にな
る。

【００２７】ところで、このような構成の衝撃センサ
は、上述したように竹の子状スプリング２４のバネ定数
が一定でなく歪み量に対応して増加するものであり、竹
の子状スプリング２４の衝撃が加えられていない時点で
の一定長を図８に示した従来の円筒状スプリング１４の
場合よりも自由に変えられ、しかも密着性の高さが円筒
状スプリング１４と比べて極端に小さいため、例えば図
４に示されるように、円環状永久磁石２３の移動長を一
層長くできるようにフロントストッパ２６′の衝突方向
（竹の子状スプリング２４の一軸方向に合致する）の寸
法を短かくしたり、図５に示されるように、ケース２
７′のハウジングの衝突方向の寸法を短かくて小型化し
たり、或いは図６に示されるように、永久磁石として衝
突方向の寸法の長い円環状永久磁石２３″を用いる等の
様々な変形が可能になっている。

【００２８】図７は、このような衝撃センサに用いられ
る竹の子状スプリング２４のバネ定数の変化を図９に示
した従来の２重スプリング構造の衝撃センサの場合と比
較して撓み量に対するバネ力の関係で示したものであ
る。

【００２９】図７からは、２重スプリング構造の衝撃セ
ンサのバネ定数特性Ｃ２の場合、スプリングの撓み（歪
み）量に対してバネ力が急激に変わっているのに対し、
一軸方向に対して巻き径を変化させた竹の子状スプリン
グ２４を備えた衝撃センサのバネ定数特性Ｃ１ではスプ
リングの撓み量に対してバネ力が滑らかに変化し、パネ
定数が変化している様子が判る。

【００３０】従って、上述した竹の子状スプリング２４
を備えた何れの形態に係る衝撃センサにおいても、従来
の図８や図９に示した衝撃センサと比べて大きな加速度
を受けた場合に円環状永久磁石２３，２３′，２３″の
動きを滑らかに減速させてフロントストッパ２６，２
６′との衝突による衝撃を少なくできる。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の衝撃セ
ンサによれば、従来品の構造を改良して円筒状スプリン
グに代えて一軸方向に対して巻き径を変化させたバネ定
数が一定でなく歪み量に対応して増加する竹の子状スプ
リングを用いているため、衝撃による大きな加速度を受
けた場合にも永久磁石の動きを滑らかに減速させてスト
ッパとの衝突による衝撃を少なくできるようになる。特
に、竹の子状スプリングは従来の衝撃センサに使用され
ている円筒状スプリングと比べて密着性の高さが極端に
小さく、衝突方向の寸法を自由に変えられるため、永久
磁石の移動長を一層長くできるようにストッパの衝突方
向の寸法を短かくしたり、ケースのハウジングの衝突方
向の寸法を短かくて小型化したり、或いは永久磁石とし
て衝突方向の寸法の長いものを用いる等の様々な変形が
可能になり、結果としてリードスイッチの接点部の閉成
位置で永久磁石の停留時間を安定して長く確保できると
共に、ハウジングの衝突方向における寸法を短縮できる
簡素な構造で組み立てが容易であり、しかも信頼性を向
上し得る安価な衝撃センサを具現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る衝撃センサの基本構成
を示した側面断面図である。

【図２】図１に示す衝撃センサに備えられる竹の子状ス
プリングの配設方向を変えた場合の構成を示した側面断
面図である。

【図３】図１に示す衝撃センサに衝撃が加えられた場合
の動作を示した側面断面図であり、（ａ）は衝撃が加え
られる前の状態に関するもの，（ｂ）は衝撃が加えられ
た後の竹の子状スプリングの収縮途中の状態に関するも
の，（ｃ）は衝撃が加えられた後の竹の子状スプリング
の収縮完了状態に関するもの，（ｄ）は衝撃が止まった
後の竹の子状スプリングの復元途中の状態に関するも
の，（ｅ）は衝撃が止まった後の竹の子状スプリングの
復元完了状態に関するものである。

【図４】図１に示す衝撃センサのフロントストッパの衝
突方向の寸法を短かくして円環状永久磁石の移動長を長
くした場合の側面断面図である。

【図５】図１に示す衝撃センサのハウジングの衝突方向
の寸法を短かくした場合の側面断面図である。

【図６】図１に示す衝撃センサの円環状永久磁石に衝突
方向の寸法を増大させたものを用いた場合の側面断面図
である。

【図７】図１又は図２、或いは図４乃至図６の衝撃セン
サに備えられる竹の子状スプリングのバネ定数の変化を
従来の２重スプリング構造の衝撃センサの場合と比較し
て示したものである。

【図８】従来の一例に係る衝撃センサの基本構成を示し
た側面断面図である。

【図９】従来の他例に係る２重スプリング構造の衝撃セ
ンサの基本構成を示した側面断面図である。

【符号の説明】

１１，２１ リードスイッチ １２，２２ 円筒状チュープ １３，２３，２３′，２３″ 円環状永久磁石 １４，１４′ 円筒状スプリング １５，２５ バックストッパ １６，１６′，２６，２６′ フロントストッパ １７，２７，２７′ ケース ２４ 竹の子状スプリング

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁力の有無に応じて開閉する接点部を含
   むリードスイッチと、前記リードスイッチの外周囲を包
   み込むチューブと、前記チューブの外周面に嵌め込まれ
   て前記接点部に前記磁力を与える永久磁石と、衝撃に伴
   う加速度の付与により前記永久磁石を前記チューブの外
   周面上に沿って可動となるように付勢するスプリングと
   が所定のケース内に収納されて成り、更に、前記スプリ
   ングは、一方の端部が前記ケースの一方側の端面に当接
   されており、他方の端部が前記永久磁石の一方側の端面
   を付勢し、前記永久磁石は他方側の端面が前記ケースの
   ハウジングの他方側の端面に当接され、前記ケースのハ
   ウジングは前記スプリングの一方の端部近傍に前記永久
   磁石の移動を衝突によって係止させるためのストッパを
   有する衝撃センサにおいて、前記スプリングは、一軸方
   向に対して巻き径を変化させたバネ定数が一定でなく歪
   み量に対応して増加する竹の子状スプリングであること
   を特徴とする衝撃センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の衝撃センサにおいて、前
   記永久磁石の移動長を長くできるように前記ストッパの
   前記一軸方向に合致する衝突方向の寸法が短かくなって
   いることを特徴とする衝撃センサ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の衝撃センサにおいて、前
   記ハウジングの前記一軸方向に合致する衝突方向の寸法
   を短かくなっていることを特徴とする衝撃センサ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の衝撃センサにおいて、前
   記永久磁石として前記一軸方向に合致する衝突方向の寸
   法の長いものが用いられたことを特徴とする衝撃セン
   サ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか一つに記載の衝撃
   センサにおいて、前記竹の子状スプリングは、バネ定数
   が一定でなくて歪み量に対応して変化することを特徴と
   する衝撃センサ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れか一つに記載の衝撃
   センサにおいて、前記ストッパは、前記ケースの一方側
   の端面を成して前記竹の子状スプリングの一方の端部が
   当接することを特徴とする衝撃センサ。