JP2005116371A - 加速度検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 応答性を向上させるとともに、小型化、加速度検出特性の安定化、生産性の向上およびコストダウンを図る。
【解決手段】 ケース１０内に移動可能に収容された質量体１と、質量体１を後方へ付勢する弾性部材１６と、質量体１が加速度を受けることにより付勢力に抗して前方へ移動することで開閉する開閉スイッチとを備え、質量体を射出成形加工による高比重の合成樹脂材から構成するとともに、合成樹脂材に耐食性を有する金属粉と、摺動性を有する材料とを添加する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、加速度の作用による質量体の移動に起因して開閉するスイッチの開閉動作を介して加速度を検知可能な装置、特に自動車等の移動体の衝突を検知してエアバッグを起動させるために使用される加速度検知装置に関する。

一般に、この種の加速度検知装置は、ケース内に前後方向へ移動可能に収容された質量体と、質量体を後方へ付勢するコイルスプリングと、ケースに設けられた固定接点と、質量体に設けられた可動接点とを有しており、自動車が衝突すると、質量体がコイルスプリングの付勢力に抗して前方へ移動し、可動接点が固定接点に接触して通電することにより一定値以上の加速度が検知されるようになっている。

この加速度検知装置の設定感度（検知加速度のしきい値）は、質量体の質量、コイルスプリングのばね定数および初期荷重、無負荷状態における可動接点と固定接点との距離等によって決定される。

ところで、特許文献１に記載された加速度検知装置における質量体は、ケース内で前後方向へ架設された摺動軸に貫通孔を介して摺動自在に挿通されており、摺動軸に巻装されたコイルスプリングによって後方へ付勢されている。この従来の質量体は、貫通孔を有する主質量部材と副質量部材とから形成されていることが記載されている。

副質量部材は厚肉円板の中央孔周縁から裁頭円錐形状のスプリング保持筒を前方突設するとともに、厚肉円板部分の前面に複数の衝突緩衝部を形成している。スプリング保持筒の内面には、主質量部材前端の小径筒部が嵌合されており、スプリング保持筒前端から突出する小径筒部前端を外方へ拡開させることで副質量部材を主質量部材へかしめ結合させている。

一方、可動接点は薄肉円板外周から複数の接触片を延出するとともに、薄肉円板の中央孔を主質量部材の小径筒部に嵌合させ、かつ副質量部材によって厚肉円板を主質量部材に圧接させることで薄肉円板を主質量部材と副質量部材との間に挟持固定させている。

通常、主質量部材は亜鉛ダイカスト工法や銅および黄銅の冷鍛加工によって製造されている。亜鉛ダイカスト工法による製造工程の一例を示すと次の通りである。ダイカスト→アニール→バレル研磨→バリ取り→ショットブラスト→銅下地メッキ→ニッケルメッキ→貫通孔内面のバニシング。このように通常亜鉛ダイカスト工法は複雑で多くの工程を要するものとなっている。

なお、関連技術を示す特許文献２には、光ファイバーコイルがそれぞれ逆の方向に伸縮するように取付けられた振動板、この振動板を支持する支持台および該振動板に取付けられた錘からなる加速度検出部と、光ファイバーコイルに接続され、光ファイバーコイルに光を入力させ、光ファイバーコイル中を伝搬した光を干渉させて干渉光を出力する光カプラおよびＦＲＭからなる光部品とを備え、その空間にポッティング樹脂を充填し光部品を固定した光ファイバー加速度センサが記載されている。

特許文献３には、中央部に錘が設けられたダイアフラムと、ダイアフラムの外周部を支持するベースと、ダイアフラムの錘が設けられた面と反対側の面上に固定され、錘に作用する加速度に基づくダイアフラムの変形に応じた加速度信号を出力する加速度センサとを具備し、ダイアフラムが合成樹脂材料によって形成されている加速度検出装置が開示されている。

特許文献４には、磁界変化によりオンして微小電流の急減速検知信号を出力する出力端子を備えたリードスイッチと、リードスイッチを収容する筒型のインナーハウジングと、インナーハウジングの外周に軸線方向移動可能に配設され、急減速時に慣性移動して磁界変化を生じさせるマグネットマスと、インナーハウジングの外周に取付けられ、マグネットマスを慣性移動と反対方向に付勢し、慣性移動を制御するスプリングと、インナーハウジング及びマグネットマスを収容するアウタハウジングと、急減速検知信号を増幅する増幅回路とを有する加速度センサが開示されている。

特開平９−２１１０２３号公報 特開２００１−５０９７５号公報 特開平１１−１７４０７７号公報 特開平１１−２９５３３４号公報

近年のエアバッグシステムでは、衝突初期は車両が受ける衝撃加速度が小さく、一定時間経過後高い衝撃加速度が発生するオフセット衝突に代表されるような衝突形態においても早期に衝突を判定し、エアバッグを展開させることが要求される。そのためには加速度を受けた質量体はコイルスプリングの付勢力に抗して摺動軸沿いに敏感かつ安定的に前方へ摺動する必要がある。

しかしながら従来の質量体を構成する主質量部材は、亜鉛ダイカスト品や銅及び黄銅の冷鍛加工品であるため、高温高湿下における錆の発生等により摺動性が低下し、オフセット時に発生する斜め方向からの衝突加速度に対しての要求応答特性が確保できない可能性があった。そのため耐食性および摺動性の向上を目的とした表面処理が必要となってくるが、生産性およびコスト面において不利益が生じてくる。特に、亜鉛ダイカスト品への表面処理は一般的には非常に複雑で困難である。

また、エアバッグシステムの多機能化により部品数が増加傾向にあり、このため加速度検知装置が搭載される基板上のスペースが相対的に小さくなってきており、よって質量体のさらなる小型化が要望されている。
さらに、エアバッグの展開のタイミングが車両の種類によって異なることから、質量体の感度を車両に応じて調整可能にすることが要求されている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、質量体の小型化、感度特性の安定化、生産性の向上およびコストダウンを図った加速度検知装置を得ることを目的とする。

この発明に係る加速度検知装置は、ケース内に移動可能に収容された質量体と、質量体を一方向へ付勢する弾性部材と、質量体が加速度を受けることにより付勢力に抗して他方向へ移動することで開閉する開閉スイッチとを備えた加速度検知装置において、質量体を射出成形加工による比重調節可能な合成樹脂材で構成している。

この発明によれば、質量体を射出成形による比重調節可能な合成樹脂材で構成したので、質量体の成形の自由度が向上し任意の形状に成形できることから、質量体の一部を他部よりも小さくするなど任意の形状に成形して他部品との結合に利用することができるとともに、合成樹脂の可塑性を利用して質量体の一部を後工程において変形させることが可能であり、したがって他部品との結合のための部材を別途必要とすることがなく、よって質量体の構成を簡素化することによって質量体の小型化を図ることができる。また、質量体は合成樹脂材であることから、金属に比較して耐食性に優れており、したがって、感度特性が安定しているとともに、耐食性の向上を目的とした表面処理を施す必要がないため、生産性の向上およびコストダウンが可能となる等の効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明に係る加速度検知装置を構成する質量体１を前方から見た正面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３はケース１０内に質量体１を収容した状態を示す縦断面図、図４は図３を後方から見たキャップ離脱状態の背面図、図５は動作説明図、図６はケース１０の一部を切欠いて内部の質量体１および可動接点５を示す斜視図、図7は可動接点を取り付けた質量体１の斜視図である。

質量体１の形状については特に限定はないが、図１〜図７ではほぼ直方体状に形成されている。質量体１前面の中央部には、後述する可動接点取付け用の突部２が形成されている。質量体１における上下ないし左右の一対の側面には前面開口の凹部３が形成されているとともに、凹部３よりも後方の側面中央部には前後方向の接点受け突条４が形成されている。また、質量体１前面の４つの隅角部には突起４ａが形成されている。

可動接点５は、取付孔６を介して突部２に嵌合された取付板７の相対向する２辺のそれぞれから凹部３上方へ３つの弾性片８ａ、８ｂ，８ｂを互いに平行状に後方突出している。３つの弾性片８ａ、８ｂ，８ｂのうち中央に位置する弾性片８ａは、接点受け突条４の上方に位置して最も長く形成されており、その後端部は弾性受け突条４から離間する方向に屈曲されており、一方、両側に位置する一対の弾性片８ｂの後端部は質量体１に接近するように屈曲されている。

質量体１は射出成形によって成形された合成樹脂材から形成されている。質量体１の比重は合成樹脂材に比重調整用素材を添加することによって任意の値に設定することができる。したがって、質量体１の体積を一定にしたまま比重を変えることで感度調整をすることができる。

摺動性の悪化を防止すべく質量体１に耐食性をもたせるには耐食性を有する素材を添加すればよい。この素材としては高温高湿下においても錆を発生することのないタングステン等の耐食性に優れた金属粉が好ましい。この耐食性は金属粉の純度を高くすることによってより優れたものとすることができる。このように耐食性を有する金属粉を添加することにより質量体１に耐食性をもたせることができるため、質量体１に耐食性を目的としたニッケルメッキ等による表面処理を施す必要なく、よって管理工数の削減を図ることできる。

より積極的に質量体１の摺動性を向上させるためには、フッ素、カーボン、チタン酸カリウム等の摺動性を付与する材料を添加すればよく、これによって摺動性の向上を目的とするニッケルメッキ等による表面処理を不要とすることができるため管理工数の削減を図ることができる。

質量体１は合成樹脂材で形成されているから、突部２を形成することは容易であるとともに、この突部２に可動接点５を取付孔６を介して嵌合させた後、取付孔６から突出する突部２を熱かしめや超音波溶着等により変形させて質量体１と一体化させることも可能であり、したがって、可動接点５を質量体１に結合させるための従来のような副質量部材を廃止することができ、よって部品点数の削減が図れることとなる。

質量体１が収容されるケース１０における上下ないし左右の一対の側壁内面１１のそれぞれには、質量体１の側面が摺動自在に係合可能なガイド面１２ａと質量体１の底面が摺動自在に当接するガイドレール１２ｂが前後方向に形成されている。また、ケース１０における左右ないし上下の一対の側壁内面１１には前後方向の固定接点１４が取付けられているとともに、ケース１０前面の周縁部には質量体１前面の突起４ａが衝突する座部１５が形成されている。

ケース１０の前面と質量体１の前面との間にはコイルスプリングからなる弾性部材１６が縮設されていて、この弾性部材１６によって質量体１は後方（図３では右方向）に付勢されている。なお、ケース１０の後面は着脱自在なキャップ１７で閉塞されている。また、ケース１０には固定接点１４に接続されたリード端子１８が突設されている。

次に作用について説明する。
車両が衝突して質量体１に衝撃加速度が加わると、質量体１は弾性部材１６の付勢力に抗して前方（図３では左方向）に摺動する。するとまず両側の弾性片８ｂが固定接点１４に係合し、続いて中央に位置する弾性片８ａが係合する。このようにして可動接点５が固定接点１４に接触することにより通電して、所定値以上の加速度が加わったことが検知される。なお、質量体１は突起４ａが座部１５に衝突する位置まで最大摺動する。

可動接点５は中央に位置する補助的な弾性片８ａを備えているため、質量体１がケース１０に衝突したときの衝撃により固定接点１４と可動接点５との間で不安定な接触状態が生じても、これを補う接触を行うことに寄与することができる。また、弾性片８ａは質量体１の移動範囲終端近くで質量体１に制動力を加え、質量体１とケース１０との衝突時の衝撃を吸収する働きもすることが可能である。なお、弾性片８ａは固定接点１４への接触時に接点受け突条４に接触して撓みが規制されることにより固定接点１４に対する接触力が増大する。

加速度検知特性、すなわち感度は質量体１の比重、弾性部材１６のばね定数、可動接点５と固定接点１４との間の係合時における摩擦抵抗および質量体１とケース１０との間の摩擦抵抗等によって決定される。また、質量体１とガイドレール１２とのクリアランスＣを規制することにより質量体１の安定的な摺動を確保することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、質量体を射出成形による比重調節可能な合成樹脂材で構成したので、質量体の成形の自由度が向上し任意の形状に成形できることから、質量体の一部を他部よりも小さくするなど任意の形状に成形して他部品との結合に利用することができるという効果がある。

また、この実施の形態１によれば、質量体の体積を一定に保持しつつ合成樹脂材の比重を変更可能に構成したので、検知感度を容易に調整することができるという効果がある。

また、この実施の形態１によれば、質量体が含有する比重調整用素材は耐食性を有する金属粉から構成したので、耐食性の向上を図り、安定した感度特性が得られるという効果がある。

また、この実施の形態１によれば、質量体は金属粉に摺動性を付与する材料を添加した素材から構成したので、摺動性の向上を目的とした表面処理を施す必要がないため、生産性の向上およびコストダウンを図ることができるという効果がある。

また、この実施の形態１によれば、熱可塑性合成樹脂材で構成した質量体の一部を可塑化することで、可動接点を質量体に直接一体的に取付けるように構成したので、その取り付けのための専用部材が不要となり、部品点数を削減できる。よって質量体の構成を簡素化することによって質量体の小型化を図れるという効果がある。

本発明に係る加速度検知装置を構成する質量体を前方から見た正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 ケース内に質量体を収容した状態を示す本発明に係る加速度検知装置の縦断面図である。 図３を後方から見たキャップ離脱状態の背面図である。 本発明に係る加速度検知装置の動作説明図である ケースの一部を切欠いて内部の質量体および可動接点を示す斜視図である。 可動接点を取り付けた質量体の斜視図である。

符号の説明

１ 質量体、５ 可動接点、１０ ケース、１４ 固定接点、１６ 弾性部材。

Claims (5)

1. ケース内に移動可能に収容された質量体と、上記質量体を一方向へ付勢する弾性部材と、上記質量体が加速度を受けることにより上記付勢力に抗して他方向へ移動することで開閉する開閉スイッチとを備えた加速度検知装置において、
   上記質量体は射出成形加工による比重調節可能な合成樹脂材から構成されていることを特徴とする加速度検知装置。
2. 質量体の体積を一定に保持しつつ合成樹脂材の比重を変更することで検知感度を調整可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の加速度検知装置。
3. 質量体が含有する比重調整用素材は耐食性を有する金属粉から構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加速度検知装置。
4. 質量体は金属粉に摺動性を付与する材料を添加した素材から構成されていることを特徴とする請求項３記載の加速度検知装置。
5. 開閉スイッチを質量体に設けられた可動接点と、ケースに設けられた固定接点とから構成するとともに、上記質量体を熱可塑性合成樹脂材で構成し、上記質量体の一部を可塑化することで上記可動接点を上記質量体に一体的に取付けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の加速度検知装置。

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