JP2002071709A - 衝撃センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速度検出方向と垂直な方向（横方向）から
の衝撃を受けても誤動作を起こさず、しかも長期間使用
で反復的に衝撃を受けても衝撃の方向に拘らずセンサ感
度のばらつきを低減し得る構造の衝撃センサを提供する
こと。 【解決手段】 この衝撃センサの場合、磁気リードスイ
ッチ２は従来通りに横方向において一対の接点部２８
ａ，２９ａ間の中心位置がほぼシャフト８の中空円を規
定する中心軸上に配置されるようにシャフト８の中空円
内に同心円状に配備されているが、中空円筒状の永久磁
石３′は、中心軸に対して中空円が偏心されて形成され
ることで横方向において肉厚の厚い部分と薄い部分とを
一体的に有する形状で、肉厚の厚い部分に存在する重心
方向が重力方向と合致されるようにシャフト８の外周面
上に配備されているため、横方向から衝撃を受けてもシ
ャフト８が振動し難く、接点部２８ａ，２９ａが接触さ
れ難い構造となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車等
の車両に搭載される乗員保護装置であるエアバッグ，或
いはシートべルトプリテンショナ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、物同
士の衝突等のように瞬時に大きな加速度が生じたことを
検出（感知）する衝撃センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の衝撃センサとしては、例
えば特開平０８−１２９０２７号公報に開示された磁気
リードスイッチを利用した図２に示されるような構成の
ものが挙げられる。

【０００３】この衝撃センサ１は、ガラス管内に矢印で
示される加速度検出方向ａと合致する一軸方向に延びて
互いに平行に配備された一対のリード端子２８，２９を
含むと共に、これらの一対のリード端子２８，２９の先
端側より延在して一軸方向と異なる方向で所定の微小間
隔を有して対向配置された強磁性材による一対の接点部
２８ａ，２９ａが外部からの印加磁場が与えられること
により撓んで互いに接触可能な構造の磁気リードスイッ
チ２と、この磁気リードスイッチ２を一軸方向で包み込
んで一軸方向に沿ってケース４内に配備された非磁性の
中空円筒状のシャフト８と、このシャフト８の外周面に
嵌め込まれて衝撃を受けたときに生じる加速度が所定値
以上になったときにシャフト８の外周面に沿って一軸方
向における一端側へ移動可能に支持されると共に、印加
磁場を与えるための中空円筒状の永久磁石３と、この永
久磁石３の一面側に他端側が当接されて永久磁石３を一
軸方向における他端側へ付勢し、且つ一端側がケース４
のフロントストッパに当接されるようにシャフト８の外
周面に挿入されたスプリング９とを備え、更に、スプリ
ング９の付勢力により永久磁石３の他面側がケース４の
バックストッパを押し付ける構造となっている。

【０００４】このうち、磁気リードスイッチ２における
接点部２８ａ，２９ａを含む一対のリード端子２８，２
９は、管外にも引き出されており、その引き出し部分が
それぞれリード線を介して図示されない電気系検出回路
に接続されている。

【０００５】この衝撃センサ１の場合、車体が停止して
いるか、或いは通常走行をしていると、衝撃センサ１は
衝撃を受けずに加速度が所定値以上とならないため、永
久磁石３がスプリング９の付勢力によりシャフト８上の
所定位置で保持されたままの状態となる。このとき、磁
気リードスイッチ２では、一対のリード端子２８，２９
の接点部２８ａ，２９ａが永久磁石３からの印加磁場
（磁力）を受けず、閉成せずに開成されたままとなるた
め、オフ状態となる。

【０００６】これに対し、例えば事故や急激な停止等に
より車体が衝撃を受けると、その衝撃力により衝撃セン
サ１には図２中の矢印で示される加速度検出方向ａ（即
ち、ケース４のフロントストッパ側からバックストッパ
側へ向かう方向）に所定値以上の加速度が生じるため、
永久磁石３はスプリング９の付勢力に打ち勝ってシャフ
ト８上の所定位置から反対方向に移動する。即ち、永久
磁石３は、その慣性質量に応じて衝撃により生じた大き
な加速度に従ってシャフト８上に配置された所定位置か
ら相対的に移動することになる。

【０００７】このように永久磁石３が所定位置から反対
方向に移動し、磁気リードスイッチ２における一対のリ
ード端子２８，２９の接点部２８ａ，２９ａに与えられ
る永久磁石３からの印加磁場が所定値以上の大きさにな
れば、磁気リードスイッチ２の接点部２８ａ，２９ａが
永久磁石３からの印加磁場（磁力）を受けて閉成するた
め、オン状態となる。

【０００８】このとき、特に衝撃の大小により、加速度
が大きい場合には更に永久磁石３は移動を続け、スプリ
ング９が完全に圧縮された位置に達したときに停止す
る。ここまでの過程で永久磁石３に蓄積された運動エネ
ルギーは、一旦スプリング９やケース４等の変形や振動
エネルギーに変換され、次いで方向を反転した永久磁石
３の運動エネルギーに再変換される。

【０００９】その後、車体の停止等により衝撃が収ま
り、永久磁石３に加えられる加速度の大きさが所定値以
下になってスプリング９の復元力に抗することができな
くなると、永久磁石３は再びシャフト８上の所定位置に
戻される。このとき、磁気リードスイッチ２の接点部２
８ａ，２９ａに作用する永久磁石３からの印加磁場が所
定値以下になると、磁気リードスイッチ５は、接点部２
８ａ，２９ａが永久磁石３からの印加磁場（磁力）を受
けずに開成されるため、再びオフ状態に転換される。

【００１０】即ち、このような衝撃センサ１の場合、磁
気リードスイッチ２が上述したオン転換時からオフ転換
時に至るまでの間、接点部２８ａ，２９ａが閉成してオ
ン状態を維持することになるが、エアバッグシステムに
搭載された場合、磁気リードスイッチ２はオン状態で通
電され、これによってエアバッグ等が展開され、自動車
の搭乗者を衝突による衝撃から緩和させて保護する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した衝撃センサの
場合、衝撃を受けたときに生じる大きな加速度を検出
（感知）するための加速度検出方向（センサ感度軸とも
呼ばれる）が予め定められているが、近年の車体におけ
る事故状況によれば、衝突方向が加速度検出方向と合致
する正面方向でなく側面方向の場合が増加傾向にあり、
例えば加速度検出方向と垂直な方向（即ち、横方向）に
おいて衝撃を受けたときには検出動作が行われないもの
の、横からの衝撃を受けると誤動作を起こし、オン状態
となって不要なときにエアバッグ等を展開してしまうと
いう不具合が想定される。

【００１２】この誤動作を発生するメカニズムを図３に
示す衝撃センサの加速度検出方向と垂直な方向（横方
向）における側面断面図を参照して説明する。但し、こ
こでの磁気リードスイッチ２は、横方向において一対の
接点部２８ａ，２９ａ間の中心位置がほぼシャフト８の
中空円を規定する中心軸上に配置されるようにシャフト
８の中空円内に同心円状に配備されてるのに対し、永久
磁石３の方は初期的にその中空円による内側表面がシャ
フト８の中空円と同心円状でなく、重力方向へ片寄って
シャフト８の外周面上の一箇所に接近して配置されてい
る。

【００１３】そこで、衝撃センサ１が矢印で示される横
方向から衝撃を受けると、中空円筒状の永久磁石３が破
線で示されるように横方向においてシャフト８との間隙
方向へ平行に移動し、このときに環状永久磁石３の内側
表面がシャフト８の外周面を叩くこと（衝突すること）
により衝撃が発生した場合、この衝撃が磁気リードスイ
ッチ２に伝達することでリード端子２８，２９及びその
接点部２８ａ，２９ａが振動し、このときの振動の変位
振幅が接点部２８ａ，２９ａ間の間隙以上であれば、接
点部２８ａ，２９ａが互いに接触して閉成することによ
りオン状態となってしまうことを示している。因みに、
こうした誤動作の問題は、環状永久磁石である場合にも
同様に生じる傾向がある。

【００１４】このような誤動作を起こすと、例えばエア
バッグが予期せぬ時に誤って展開することで乗員に危害
を加える危険が発生する。

【００１５】又、中空円筒状の永久磁石３の場合、必ず
しも回転方向（円周方向）に対して均一な印加磁場を有
しておらず、回転方向の位置と磁気リードスイッチ２の
接点部２８ａ，２９ａの中心位置との相対位置関係の場
所により磁気リードスイッチ２の接点部２８ａ，２９ａ
が受ける印加磁場が異なっているため、加速度検出方向
以外からの衝撃を衝撃センサ１が受けて永久磁石３が回
転移動してしまうと、衝撃センサ１のセンサ感度にばら
つきを生ずる原因となってしまう。因みに、こうした問
題は、中空円筒状の永久磁石３の場合程でないとして
も、環状永久磁石である場合にもほぼ同様に生じる傾向
がある。

【００１６】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、加速度検出方向と
垂直な方向からの衝撃を受けても誤動作を起こさず、し
かも長期間使用で反復的に衝撃を受けても衝撃の方向に
拘らずセンサ感度のばらつきを低減し得る構造の衝撃セ
ンサを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、管内に
加速度検出方向と合致する一軸方向に延びて互いに平行
に配備された一対のリード端子を含むと共に、該一対の
リード端子の先端側より延在して該一軸方向と異なる方
向で所定の微小間隔を有して対向配置された強磁性材に
よる一対の接点部が外部からの印加磁場が与えられるこ
とにより撓んで互いに接触可能な構造の磁気リードスイ
ッチと、磁気リードスイッチを一軸方向で包み込んで該
一軸方向に沿ってケース内に配備された非磁性の中空円
筒状のシャフトと、シャフトの外周面に嵌め込まれて衝
撃を受けたときに生じる加速度が所定値以上になったと
きに該シャフトの外周面に沿って一軸方向における一端
側へ移動可能に支持されると共に、印加磁場を与えるた
めの環状又は中空円筒状の永久磁石と、永久磁石の一面
側に他端側が当接されて該永久磁石を一軸方向における
他端側へ付勢し、且つ一端側がケースのフロントストッ
パに当接されるようにシャフトの外周面に挿入されたス
プリングとを備え、更に、スプリングの付勢力により永
久磁石の他面側がケースのバックストッパを押し付ける
構造の衝撃センサにおいて、永久磁石は、中心軸に対し
て中空円が偏心されて形成されることにより一軸方向と
垂直な方向において肉厚の厚い部分と薄い部分とを一体
的に有する形状である衝撃センサが得られる。

【００１８】又、本発明によれば、上記衝撃センサにお
いて、磁気リードスイッチは、一軸方向と垂直な方向に
おいて一対の接点部間の中心位置がほぼシャフトの中空
円を規定する中心軸上に配置されるように該シャフトの
中空円内に同心円状に配備され、永久磁石は、衝撃を受
けない初期状態で肉厚の厚い部分に存在する重心方向が
重力方向と合致されるようにシャフトの外周面上に配備
された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加速度検出方向と垂直な方向の側
面断面図である。この衝撃センサの場合も、基本構成上
は図２並びに図３に示した従来の衝撃センサと同様な構
成、即ち、ガラス管内に加速度検出方向と合致する一軸
方向に延びて互いに平行に配備された一対のリード端子
２８，２９を含むと共に、これらの一対のリード端子２
８，２９の先端側より延在して一軸方向と異なる方向で
所定の微小間隔を有して対向配置された強磁性材による
一対の接点部２８ａ，２９ａが外部からの印加磁場が与
えられることにより撓んで互いに接触可能な構造の磁気
リードスイッチ２と、この磁気リードスイッチ２を一軸
方向で包み込んで一軸方向に沿ってケース４内に配備さ
れた非磁性の中空円筒状のシャフト８と、このシャフト
８の外周面に嵌め込まれて衝撃を受けたときに生じる加
速度が所定値以上になったときにシャフト８の外周面に
沿って一軸方向における一端側へ移動可能に支持される
と共に、印加磁場を与えるための中空円筒状の永久磁石
３′と、この永久磁石３′の一面側に他端側が当接され
て永久磁石３′を一軸方向における他端側へ付勢し、且
つ一端側がケース４のフロントストッパに当接されるよ
うにシャフト８の外周面に挿入されたスプリング９とを
備え、更に、スプリング９の付勢力により永久磁石３′
の他面側がケース４のバックストッパを押し付ける構造
となっている他、磁気リードスイッチ２における接点部
２８ａ，２９ａを含む一対のリード端子２８，２９が管
外にも引き出され、その引き出し部分がそれぞれリード
線を介して電気系検出回路に接続された点は同じであ
る。

【００２１】但し、この衝撃センサの場合、中空円筒状
の永久磁石３′は、中心軸に対して中空円が偏心されて
形成されることにより一軸方向と垂直な方向において肉
厚の厚い部分と薄い部分とを一体的に有する形状となっ
ている。又、ここでの磁気リードスイッチ２の場合も、
従来通りに一軸方向と垂直な方向において一対の接点部
２８ａ，２９ａ間の中心位置がほぼシャフト８の中空円
を規定する中心軸上に配置されるようにシャフト８の中
空円内に同心円状に配備されてるのに対し、永久磁石
３′は、衝撃を受けない初期状態で肉厚の厚い部分に存
在する重心方向が重力方向と合致されるようにシャフト
８の外周面上に配備され、これにより一軸方向と垂直な
方向で肉厚の厚い部分の内側面からシャフト８の外周面
までの間隔が肉厚の薄い部分の内側面からシャフト８の
外周面までの間隔よりも大きくなっている。

【００２２】このような中心軸に対して中空円が偏心さ
れて形成された中空円筒状の永久磁石３′を備えた構成
の衝撃センサを車体のエアバックシステムに使用した場
合、車体が横方向からの衝突等を起こして衝撃センサが
矢印で示される横方向から衝撃を受け、このときに生じ
る大きな加速度が永久磁石３′に作用すると、永久磁石
３′は破線で示されるように横方向においてシャフト８
の外周面と接する点を中心として回転運動するように移
動するが、ここでは初期的に肉厚の厚い部分に存在する
重心方向が重力方向と合致されるように配備されてお
り、永久磁石３′の内側表面がシャフト８の外周面に沿
うと共に、その重心が重力方向に倣うように移動するた
め、横方向から衝撃を受けてもシャフト８が振動し難
く、磁気リードスイッチ２の接点部２８ａ，２９ａが接
触され難い構造となっている。

【００２３】即ち、この衝撃センサの場合、横方向から
衝撃を受けても直接永久磁石３′の内側表面がシャフト
８の外周面を叩くことは無く、シャフト８への衝撃発生
を抑制した上で磁気リードスイッチ２におけるリード端
子２８，２９及びその接点部２８ａ，２９ａに不要な振
動が新たに発生することを防止できる。これにより、磁
気リードスイッチ２は殆ど振動せず、接点部２８ａ，２
９ａが互いに接触して閉成することによりオン状態とな
ってしまう事態が回避され、磁気リードスイッチ２の誤
動作の発生が適確に防止される。

【００２４】ところで、ここでの永久磁石３′は、衝撃
を受けていない初期状態で肉厚の厚い部分に存在する重
心方向が重力方向と合致されるように配備されているも
のとしたが、同様に初期状態で肉厚の厚い部分に存在す
る重心方向が重力方向と反対向きとなるように配備して
もほぼ同等な効果が得られる。但し、この場合、衝撃セ
ンサが横方向からの衝撃を受けた場合と加速度検出方向
からの衝撃を受けた場合との何れにおいても、永久磁石
３′の重心方向が偏っているため、重心方向側が重力方
向（下方）へ向けて移動することになる。

【００２５】又、このような構成の衝撃センサの場合、
永久磁石３′の配備の形態に拘らず衝撃を受けて大きな
加速度を生じると肉厚の厚い部分の重心方向が重力方向
ヘ移動するため、磁気リードスイッチ２と永久磁石３′
との相対位置がほぼ固定されることになる。これによ
り、永久磁石３′の回転方向（円周方向）における印加
磁場（磁力）のばらつきにより生ずる回転方向の位置と
磁気リードスイッチ２の接点部２８ａ，２９ａの中心位
置との相対位置関係の場所によるセンサ感度のばらつき
が低減され、長期間使用で衝撃を反復的に受けた場合に
も衝撃の方向に拘らずセンサ感度のばらつきが低減され
る。

【００２６】尚、上述した一実施例の衝撃センサでは、
永久磁石３′を中空円筒状である場合として説明した
が、これを環状としても良く、この場合にも同様な効果
が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の衝撃センサ
によれば、従来使用されていた中空円筒状又は環状の永
久磁石の形状を改良し、中心軸に対して中空円が偏心さ
れて形成され、且つ加速度検出方向と垂直な方向（横方
向）において肉厚の厚い部分と薄い部分とを一体的に有
する形状とした上でシャフトの外周面上に配備すること
により、横方向から衝撃を受けてもシャフトを通して磁
気リードスイッチの接点部に振動を加え難くなると共
に、肉厚の厚い部分の重心方向が重力方向に合致して磁
気リードスイッチと永久磁石との相対位置が固定される
構造となるため、横方向からの衝撃を受けても磁気リー
ドスイッチが誤動作を起こさず、長期間使用で衝撃を反
復的に受けた場合にも衝撃の方向に拘らずセンサ感度の
ばらつきを低減し得るようになる。特に、永久磁石を衝
撃を受けていない初期状態で肉厚の厚い部分に存在する
重心方向が重力方向と合致されるように配備すれば、永
久磁石の重心方向が常時重力方向に合致して固定されて
センサ感度のばらつきを使用状況に拘らず安定して低減
し得るものとなる。従って、この衝撃センサを車体のエ
アバックシステムに使用すれば、磁気リードスイッチが
誤動作を起こすことでエアバッグが予期せぬ時に誤って
展開するような事態、そうした場合にしばしば発生して
いた乗員に危害を加えるような危険性を信頼性高く解消
できる。

【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
を示した加速度検出方向と垂直な方向の側面断面図であ
る。

【図２】従来の衝撃センサの基本構成を示した加速度検
出方向の側面断面図である。

【図３】図２に示す衝撃センサの誤動作を説明するため
に示した加速度検出方向と垂直な方向の側面断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 衝撃センサ ２ 磁気リードスイッチ ３，３′ 永久磁石 ４ ケース ８ シャフト ２８，２９ リード端子 ２８ａ，２９ｂ 接点部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管内に加速度検出方向と合致する一軸方
   向に延びて互いに平行に配備された一対のリード端子を
   含むと共に、該一対のリード端子の先端側より延在して
   該一軸方向と異なる方向で所定の微小間隔を有して対向
   配置された強磁性材による一対の接点部が外部からの印
   加磁場が与えられることにより撓んで互いに接触可能な
   構造の磁気リードスイッチと、前記磁気リードスイッチ
   を前記一軸方向で包み込んで該一軸方向に沿ってケース
   内に配備された非磁性の中空円筒状のシャフトと、前記
   シャフトの外周面に嵌め込まれて衝撃を受けたときに生
   じる加速度が所定値以上になったときに該シャフトの外
   周面に沿って前記一軸方向における一端側へ移動可能に
   支持されると共に、前記印加磁場を与えるための環状又
   は中空円筒状の永久磁石と、前記永久磁石の一面側に他
   端側が当接されて該永久磁石を前記一軸方向における他
   端側へ付勢し、且つ一端側がケースのフロントストッパ
   に当接されるように前記シャフトの外周面に挿入された
   スプリングとを備え、更に、前記スプリングの付勢力に
   より前記永久磁石の他面側がケースのバックストッパを
   押し付ける構造の衝撃センサにおいて、前記永久磁石
   は、中心軸に対して中空円が偏心されて形成されること
   により前記一軸方向と垂直な方向において肉厚の厚い部
   分と薄い部分とを一体的に有する形状であることを特徴
   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
   記磁気リードスイッチは、前記一軸方向と垂直な方向に
   おいて前記一対の接点部間の中心位置がほぼ前記シャフ
   トの中空円を規定する中心軸上に配置されるように該シ
   ャフトの中空円内に同心円状に配備され、前記永久磁石
   は、衝撃を受けない初期状態で前記肉厚の厚い部分に存
   在する重心方向が重力方向と合致されるように前記シャ
   フトの外周面上に配備されたことを特徴とする衝撃セン
   サ。