JP4728705B2 - Shock detection optical fiber sensor and load concentration plate - Google Patents

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Description

本発明は、衝撃を検知するための衝撃検知光ファイバセンサ及びその製造方法並びに荷重集中板に関する。   The present invention relates to an impact detection optical fiber sensor for detecting an impact, a manufacturing method thereof, and a load concentrating plate.

衝撃検知センサは、自動車等の車両に備えられ、他の車両や障害物等との衝突時の衝撃を検知(センシング)するためのものである。   The impact detection sensor is provided in a vehicle such as an automobile, and is for detecting (sensing) an impact at the time of collision with another vehicle or an obstacle.

衝撃検知センサとしては、圧力センサ、加速度センサ或いはひずみゲージを備え、それらセンサにより測定された圧力、加速度或いはひずみの変化を観測することで衝撃を検知する電気式のものが一般に知られている。また、ガラス(石英等)やプラスチックからなる光ファイバを備え、その光ファイバを伝搬する光の透過光量の変化を観測することで衝撃を検知する光ファイバ式のものも一般に知られている。   As an impact detection sensor, an electric sensor that includes a pressure sensor, an acceleration sensor, or a strain gauge and detects an impact by observing changes in pressure, acceleration, or strain measured by the sensors is generally known. An optical fiber type that includes an optical fiber made of glass (quartz or the like) or plastic and detects an impact by observing a change in the amount of light transmitted through the optical fiber is generally known.

光ファイバ式の衝撃検知センサとしては、軟質の円筒体の外周に対して螺旋状に光ファイバを巻付け、円筒体が衝撃により変形した際の光ファイバの曲げ半径小径化に伴う曲げ損失増加により衝撃を検知するものがある。また、光ファイバを波打ち板により挟み込み、光ファイバの曲げ損失或いは圧縮損失の変化により衝撃を検知するものがある。この種の光ファイバ式の衝撃検知センサは、特許文献1にも記載されている。   As an optical fiber type impact detection sensor, an optical fiber is spirally wound around the outer circumference of a soft cylindrical body, and when the cylindrical body is deformed by impact, the bending loss increases due to the reduction in the bending radius of the optical fiber. There is something that detects impact. Some optical fibers are sandwiched by corrugated plates and an impact is detected by a change in bending loss or compression loss of the optical fiber. This type of optical fiber type impact detection sensor is also described in Patent Document 1.

特表2002−531812号公報JP-T-2002-531812

ところで、上述した従来の衝撃検知センサのうち電気式のものでは、衝撃を検出するセンサや、そのセンサにより検出した電気信号が電磁ノイズの影響を受け易く、検出したい電気信号と電磁ノイズとの識別が困難となることがあるという問題があった。また、電気信号は伝送損失が大きいといった問題があった。   By the way, among the above-described conventional shock detection sensors, the electric type sensor detects the shock and the electric signal detected by the sensor is easily affected by electromagnetic noise, and distinguishes between the electric signal to be detected and the electromagnetic noise. There was a problem that it may become difficult. In addition, the electrical signal has a problem that transmission loss is large.

そこで本出願人らは、これら課題を解決すべく、電磁ノイズの影響を受けにくく、且つ、伝送損失の小さい光ファイバを用いた衝撃検知光ファイバセンサを先に提案した(特願2004−261232)。   In order to solve these problems, the present applicants have previously proposed an impact detection optical fiber sensor using an optical fiber that is not easily affected by electromagnetic noise and has a small transmission loss (Japanese Patent Application No. 2004-261232). .

図7に示すように、衝撃検知光ファイバセンサ70は、衝撃を検知するための光ファイバ71と、光ファイバ71の一端に接続された光源(図示せず)と、光ファイバ71の他端に接続された受光機(図示せず)と、光ファイバ71の長手方向に沿って設けられた荷重集中板72とを備えている。光ファイバ71と荷重集中板72とはモールド材73により被覆されて一体化されており、これら光ファイバ71、荷重集中板72及びモールド材73がセンサ部74を構成している。   As shown in FIG. 7, the impact detection optical fiber sensor 70 includes an optical fiber 71 for detecting impact, a light source (not shown) connected to one end of the optical fiber 71, and the other end of the optical fiber 71. A connected light receiver (not shown) and a load concentrating plate 72 provided along the longitudinal direction of the optical fiber 71 are provided. The optical fiber 71 and the load concentration plate 72 are covered and integrated with a molding material 73, and the optical fiber 71, the load concentration plate 72, and the molding material 73 constitute a sensor unit 74.

荷重集中板72の片面(図7中の上側)には、光ファイバ71の長手方向に沿って所定間隔を隔てて複数の突起75が形成されている。各突起75の高さは全て等しく、光ファイバ71と各突起75とが当接するようになっている。   A plurality of protrusions 75 are formed on one surface (the upper side in FIG. 7) of the load concentration plate 72 at predetermined intervals along the longitudinal direction of the optical fiber 71. The heights of the protrusions 75 are all equal, and the optical fiber 71 and the protrusions 75 are in contact with each other.

他の車両や障害物等との衝突によってセンサ部74に衝撃荷重が加わると、光ファイバ71が荷重集中板72の突起75側に押しつけられて曲がったり圧縮される。そうなると、光ファイバ71に衝撃に応じた曲げ損失及び圧縮損失が発生するので、それら損失量から衝撃の有無、大きさを検知することができる。光ファイバ71の損失量は、光ファイバ71を伝搬する光の透過光量の変化を観測することで測定できる。   When an impact load is applied to the sensor unit 74 due to a collision with another vehicle or an obstacle, the optical fiber 71 is pressed against the projection 75 side of the load concentrating plate 72 to bend or compress. Then, since bending loss and compression loss corresponding to the impact occur in the optical fiber 71, the presence / absence and magnitude of the impact can be detected from the loss amount. The amount of loss of the optical fiber 71 can be measured by observing a change in the amount of transmitted light transmitted through the optical fiber 71.

しかしながら、図7で示した衝撃検知光ファイバセンサ70では、衝撃の印加方向によって検出感度にバラツキが発生するという問題があった。即ち、衝撃がセンサ部74の正面(図7中の上側)に対して傾斜して加わると、光ファイバ71が荷重集中板72の横方向(幅方向)にわずかにずれて、衝撃がセンサ部74の正面から真直に加わった場合に比べて、光ファイバ71を荷重集中板72の突起75側に押しつける力が小さくなってしまう。従って、衝撃印加方向によっては光ファイバ71に作用する曲げや圧縮が不十分となり、衝撃が過小に評価されるおそれがあった。   However, the impact detection optical fiber sensor 70 shown in FIG. 7 has a problem that the detection sensitivity varies depending on the direction in which the impact is applied. That is, when an impact is applied with an inclination with respect to the front surface of the sensor unit 74 (upper side in FIG. 7), the optical fiber 71 is slightly displaced in the lateral direction (width direction) of the load concentration plate 72, and the impact is detected by the sensor unit. Compared with the case where the optical fiber 71 is applied straight from the front of 74, the force for pressing the optical fiber 71 against the projection 75 side of the load concentration plate 72 is reduced. Therefore, depending on the impact application direction, bending and compression acting on the optical fiber 71 may be insufficient, and the impact may be underestimated.

そこで、本発明の目的は、衝撃印加方向のズレによる検出感度のバラツキを抑制することができる衝撃検知光ファイバセンサを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an impact detection optical fiber sensor that can suppress variations in detection sensitivity due to a shift in the direction of impact application.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、衝撃を検知するための光ファイバと、該光ファイバの一端に接続された光源と、上記光ファイバの他端に接続された受光機と、上記光ファイバの長手方向に沿って所定間隔を隔てて設けられ上記光ファイバに当接する複数の突起を有する荷重集中板とを備え、上記突起に、上記光ファイバの横ズレを防止するための溝を形成した衝撃検知光ファイバセンサにおいて、上記溝が、上記光ファイバの外周に対して面接触で当接する接触面を有することを特徴とする衝撃検知光ファイバセンサである。 To achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to an optical fiber for detecting an impact, a light source connected to one end of the optical fiber, and a light receiver connected to the other end of the optical fiber. , Bei example the load concentration plate having a plurality of projections in contact with the provided the optical fiber at a predetermined distance along the longitudinal direction of the optical fiber, in the projection, in order to prevent lateral displacement of the optical fiber In the impact detection optical fiber sensor having the groove, the groove has a contact surface that comes into surface contact with the outer periphery of the optical fiber.

請求項の発明は、上記光ファイバ及び荷重集中板を被覆するモールド材をさらに備えた請求項1記載の衝撃検知光ファイバセンサである。 According the invention of claim 2 is a further optical fiber impulse sensor according to claim 1 Symbol mounting comprising a molding material covering the optical fiber and the load concentration plate.

請求項の発明は、光ファイバの長手方向に沿って所定間隔を隔てて設けられ上記光ファイバに当接する複数の突起を有、上記突起に、上記光ファイバの横ズレを防止するための溝を形成した荷重集中板において、上記溝が、上記光ファイバの外周に対して面接触で当接する接触面を有することを特徴とする荷重集中板である。 A third aspect of the present invention, along the longitudinal direction of the optical fiber have a plurality of projections in contact with the provided the optical fiber at a predetermined distance, in the projection, in order to prevent lateral displacement of the optical fiber A load concentrating plate in which a groove is formed, wherein the groove has a contact surface that comes into contact with the outer periphery of the optical fiber by surface contact .

本発明によれば、衝撃印加方向のズレによる検出感度のバラツキを抑制することができるという優れた効果を奏する。   According to the present invention, there is an excellent effect that variation in detection sensitivity due to displacement in the direction of impact application can be suppressed.

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施形態の衝撃検知光ファイバセンサは、自動車等の車両に備えられ、他の車両や障害物等との衝突時の衝撃の有無、大きさを検知するためのものである。   The impact detection optical fiber sensor of the present embodiment is provided in a vehicle such as an automobile, and is for detecting the presence / absence and magnitude of an impact at the time of collision with another vehicle or an obstacle.

図1は、本発明の一実施形態に係る荷重集中板を備えた衝撃検知光ファイバセンサの概略図である。図2はセンサ部を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は図2(a)のIIb−IIb線矢視断面図であり、(c)は図2(a)のIIc−IIc線矢視断面図である。図3は荷重集中板を示し、(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(c)は側面断面図である。   FIG. 1 is a schematic view of an impact detection optical fiber sensor including a load concentration plate according to an embodiment of the present invention. 2A is a side sectional view, FIG. 2B is a sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along IIc in FIG. It is -IIc sectional view taken on the line. FIG. 3 shows a load concentrating plate, (a) is a plan view, (b) is a front view, and (c) is a side sectional view.

図1に示すように、本実施形態の衝撃検知光ファイバセンサ1は、衝撃を検知するためのプラスチック光ファイバ(以下POFという)2を有するセンサ部3と、POF2の一端に接続された光源4と、POF2の他端に接続された受光機5とを備えて主に構成されている。本実施形態では、POF2はU字折返し状に配置されており、そのPOF2の直線部にセンサ部3がそれぞれ形成されている。光源4及び受光機5には、これら光源4及び受光機5とセンサ外部とを繋ぐ信号線6がそれぞれ接続されている。   As shown in FIG. 1, an impact detection optical fiber sensor 1 of the present embodiment includes a sensor unit 3 having a plastic optical fiber (hereinafter referred to as POF) 2 for detecting an impact, and a light source 4 connected to one end of the POF 2. And a light receiver 5 connected to the other end of the POF 2. In the present embodiment, the POF 2 is arranged in a U-shaped folded shape, and the sensor portions 3 are respectively formed on the straight portions of the POF 2. The light source 4 and the light receiver 5 are connected to signal lines 6 that connect the light source 4 and the light receiver 5 to the outside of the sensor, respectively.

本実施形態では、POF2として耐熱性を有する耐熱性プラスチック光ファイバ(以下HPOFという)を用いた。また、光源4として半導体レーザや発光ダイオード等の発光素子(以下LEDという)を用い、受光機5としてフォトダイオード等の受光素子(以下PDという)を用いた。また、信号線6としてメタル信号線等の電気信号線を用いた。ここで、これらLED4、PD5及び電気信号線6は、衝撃が加わらない場所に配置されるため、電磁ノイズを遮へいする構造とすることも可能である。   In this embodiment, a heat-resistant plastic optical fiber (hereinafter referred to as HPOF) having heat resistance is used as POF2. Further, a light emitting element (hereinafter referred to as LED) such as a semiconductor laser or a light emitting diode was used as the light source 4, and a light receiving element (hereinafter referred to as PD) such as a photodiode was used as the light receiver 5. Further, an electric signal line such as a metal signal line was used as the signal line 6. Here, since these LED 4, PD 5, and electric signal line 6 are arranged in a place where no impact is applied, it is also possible to have a structure that shields electromagnetic noise.

図2に示すように、本実施形態のHPOF2は、光を伝搬するための断面略円形状のコア部7と、コア部7の外周に被覆させて設けられた断面略円形状のクラッド部8とから構成されている。クラッド部8は、コア部7に対して同心上に設けられる。   As shown in FIG. 2, the HPOF 2 of the present embodiment includes a core portion 7 having a substantially circular cross section for propagating light, and a clad portion 8 having a substantially circular cross section provided so as to cover the outer periphery of the core portion 7. It consists of and. The clad portion 8 is provided concentrically with the core portion 7.

コア部7としては、耐熱性に優れた合成樹脂(例えば、アクリル樹脂、架橋アクリル樹脂(熱硬化アクリル樹脂)、或いは、シリコーン樹脂)を用いることができる。クラッド部8としては、コア部7よりも屈折率が低く、且つ、耐熱性、耐水性及び機械的特性に優れた合成樹脂(例えば、ふっ化エチレンプロピレン樹脂等のふっ素系樹脂)を用いることができる。   As the core portion 7, a synthetic resin excellent in heat resistance (for example, an acrylic resin, a cross-linked acrylic resin (thermosetting acrylic resin), or a silicone resin) can be used. As the clad portion 8, a synthetic resin (for example, a fluorine-based resin such as an ethylene propylene resin) having a refractive index lower than that of the core portion 7 and excellent in heat resistance, water resistance, and mechanical properties is used. it can.

センサ部3は、HPOF2の長手方向に沿って延出させて設けられる荷重集中板10と、HPOF2と荷重集中板10とを被覆して、これらを一体化するモールド材11とを有している。荷重集中板10には、HPOF2に付与される衝撃荷重を支持すべく、HPOF2の長手方向に沿って所定間隔を隔てて、HPOF2に当接する複数の突起12が形成されている。荷重集中板10としては、鉄(例えば、冷間圧延鋼板)、硬質性のプラスチック、真ちゅう或いはステンレス鋼等のHPOF2よりも硬い材料を用いることができる。また、モールド材11としては、HPOF2よりも軟らかく、可撓性を有する合成樹脂(例えば、シリコーンゴム等)を用いることができる。   The sensor unit 3 includes a load concentration plate 10 provided so as to extend along the longitudinal direction of the HPOF 2, and a mold material 11 that covers the HPOF 2 and the load concentration plate 10 and integrates them. . The load concentrating plate 10 is formed with a plurality of protrusions 12 that come into contact with the HPOF 2 at predetermined intervals along the longitudinal direction of the HPOF 2 so as to support an impact load applied to the HPOF 2. As the load concentration plate 10, a material harder than HPOF 2 such as iron (for example, cold rolled steel plate), hard plastic, brass, or stainless steel can be used. Further, as the molding material 11, a synthetic resin (for example, silicone rubber) that is softer than HPOF2 and has flexibility can be used.

図3に示すように、本実施形態の荷重集中板10は、長手方向に所定間隔を隔てて形成された複数の略I字状の孔13と、それら隣接する孔13間に形成される接続部14と、その接続部14の両端に形成され、長手方向に延出する突出部15とを有している。これら接続部14及び突出部15が突起12を構成している。   As shown in FIG. 3, the load concentrating plate 10 of the present embodiment has a connection formed between a plurality of substantially I-shaped holes 13 formed at predetermined intervals in the longitudinal direction and the adjacent holes 13. And a projecting portion 15 formed at both ends of the connecting portion 14 and extending in the longitudinal direction. The connecting portion 14 and the protruding portion 15 constitute the protrusion 12.

突起12には、荷重集中板10の長手方向に沿って、HPOF2の横ズレ(荷重集中板10の幅方向へのズレ)を防止するための溝16が形成されている。溝16は、HPOF2の外周に対して面接触で当接する接触面17を有している(図3(b)参照)。本実施形態では、接触面17をHPOF2の半径と略等しい曲率半径で湾曲する断面R形状に形成することで、接触面17がHPOF2の外周に対して面接触で当接するようになっている。なお、接触面17がHPOF2の半径よりも(わずかに)大きい曲率半径で湾曲する断面R形状に形成されていても良い。   Grooves 16 for preventing lateral displacement of HPOF 2 (shift in the width direction of the load concentration plate 10) are formed in the protrusion 12 along the longitudinal direction of the load concentration plate 10. The groove 16 has a contact surface 17 that comes into contact with the outer periphery of the HPOF 2 by surface contact (see FIG. 3B). In the present embodiment, the contact surface 17 abuts on the outer periphery of the HPOF 2 by surface contact by forming the contact surface 17 into a cross-sectional R shape that is curved with a radius of curvature substantially equal to the radius of the HPOF 2. Note that the contact surface 17 may be formed in a cross-sectional R shape that is curved with a radius of curvature (slightly) larger than the radius of the HPOF 2.

溝16の長手方向中央の底部には、HPOF2を保持すべく側面視平面状の平面部16aが形成されている(図3(c)参照)。また、溝16の長手方向両端の底部には、HPOF2が曲げられた際にそのHPOF2が切断されるのを防止すべく、側面視R形状のR部16bが形成されている(図3(c)参照)。   A planar portion 16a having a planar shape in a side view is formed on the bottom portion at the center in the longitudinal direction of the groove 16 (see FIG. 3C). Further, at the bottoms at both ends in the longitudinal direction of the groove 16, an R-shaped portion 16b having an R shape in a side view is formed to prevent the HPOF2 from being cut when the HPOF2 is bent (FIG. 3C). )reference).

ここで、本実施形態では、HPOF2は、コア部7の直径d1が1.5mm、クラッド部8の直径d2(つまりHPOF2の直径)が2.2mmのものを使用した。その場合、荷重集中板10の形状は、厚さ(板厚)T1を0.6〜2mmの範囲内(本実施形態では1.5mm)とし、幅(板幅)Wを5〜14mmの範囲内(本実施形態では10mm)とし、平面部16aの長さLを3〜5mmの範囲内(本実施形態では5mm)とし、平面部16aのピッチPを12.5〜20mmの範囲内(本実施形態では20mm)とし、R部16bの曲率半径R1を1〜2mmの範囲内(本実施形態では1.8mm)とし、接触面17の曲率半径R2をクラッド部8の半径(d2/2)と略等しい値(つまり本実施形態では1.1mm)とし、溝16の深さDを0.1〜1.1mmの範囲内(本実施形態では0.7mm)とするのが望ましい。   Here, in this embodiment, the HPOF 2 having a core part 7 having a diameter d1 of 1.5 mm and a clad part 8 having a diameter d2 (that is, a diameter of HPOF2) of 2.2 mm is used. In this case, the shape of the load concentration plate 10 is such that the thickness (plate thickness) T1 is in the range of 0.6 to 2 mm (1.5 mm in this embodiment), and the width (plate width) W is in the range of 5 to 14 mm. Within the range (10 mm in the present embodiment), the length L of the planar portion 16a is within the range of 3 to 5 mm (5 mm in the present embodiment), and the pitch P of the planar portion 16a is within the range of 12.5 to 20 mm (this In this embodiment, the radius of curvature R1 of the R portion 16b is in the range of 1 to 2 mm (1.8 mm in the present embodiment), and the radius of curvature R2 of the contact surface 17 is the radius of the cladding portion 8 (d2 / 2). And the depth D of the groove 16 is preferably in the range of 0.1 to 1.1 mm (0.7 mm in this embodiment).

また、モールド材11は、厚さT2を5mm以下(本実施形態では5mm)とし、硬度を35°〜75°の範囲内(本実施形態では53°前後)とすることが望ましい。その際、衝撃が加わるHPOF2上方のモールド材11の肉厚aを、荷重集中板10下方のモールド材11の肉厚bよりも厚く形成することが望ましい。本実施形態では、HPOF2上方のモールド材11の肉厚aを、荷重集中板10下方のモールド材11の肉厚bの約二倍に設定している。   Further, it is desirable that the molding material 11 has a thickness T2 of 5 mm or less (5 mm in the present embodiment) and a hardness within a range of 35 ° to 75 ° (around 53 ° in the present embodiment). At that time, it is desirable that the thickness a of the molding material 11 above the HPOF 2 to which the impact is applied is formed to be thicker than the thickness b of the molding material 11 below the load concentration plate 10. In this embodiment, the thickness a of the mold material 11 above the HPOF 2 is set to about twice the thickness b of the mold material 11 below the load concentration plate 10.

次に、衝撃検知光ファイバセンサ1の製造方法を説明する。   Next, a manufacturing method of the impact detection optical fiber sensor 1 will be described.

本実施形態では、衝撃検知光ファイバセンサ1を製造すべくHPOF2及び荷重集中板10をモールド材11により被覆する際に、押出し工法を用いた。この押出し工法は、HPOF2及び荷重集中板10を押出し機(図示せず)の挿入口から差し込んで、生ゴム(モールド材11)で覆われたHPOF2及び荷重集中板10を押出し機の排出口側へと押し出すようにするものである。この押出し工法を行う際、押出し機の排出口側には、モールド材11の形状を制御(成形)するための心口金(図示せず)が設けられる。よって、押出し工法を行う際には、荷重集中板10と心口金との寸法誤差(位置ズレ)を小さくしておく必要がある。   In this embodiment, when the HPOF 2 and the load concentrating plate 10 are covered with the mold material 11 in order to manufacture the impact detection optical fiber sensor 1, the extrusion method is used. In this extrusion method, the HPOF 2 and the load concentrating plate 10 are inserted from the insertion port of an extruder (not shown), and the HPOF 2 and the load concentrating plate 10 covered with raw rubber (mold material 11) are moved to the discharge port side of the extruder. And extrude. When performing this extrusion method, a mandrel (not shown) for controlling (molding) the shape of the molding material 11 is provided on the discharge port side of the extruder. Therefore, when performing the extrusion method, it is necessary to reduce a dimensional error (positional deviation) between the load concentration plate 10 and the core plate.

そこで、本実施形態では、HPOF2及び荷重集中板10を生ゴムにより被覆する際に、HPOF2を荷重集中板10の溝16に係合させて、それらHPOF2及び荷重集中板10を押出し機の挿入口側から差し込んで排出口側へと押し出すと共に、マンドレル等の案内部材(図示せず)を押出し方向上流側の荷重集中板10の溝16に係合させて、荷重集中板10を案内部材によりガイドさせるようにした。そして、全長にわたって荷重集中板10を生ゴムにより被覆したら、それらを高温放置して、生ゴムを硬化させる。このようにすることで、荷重集中板10と心口金との寸法誤差を小さくしておくことができると共に、荷重集中板10に対するHPOF2の位置精度を確保することができ、製造バラツキが小さく(つまり個体差が小さく)、且つ、寸法精度が良い衝撃検知光ファイバセンサ1を製造することができる。   Therefore, in this embodiment, when the HPOF 2 and the load concentrating plate 10 are covered with raw rubber, the HPOF 2 is engaged with the groove 16 of the load concentrating plate 10 and the HPOF 2 and the load concentrating plate 10 are connected to the insertion port side of the extruder. And a guide member (not shown) such as a mandrel is engaged with the groove 16 of the load concentration plate 10 on the upstream side in the pushing direction so that the load concentration plate 10 is guided by the guide member. I did it. And if the load concentration board 10 is coat | covered with raw rubber over the full length, they will be left at high temperature, and raw rubber will be hardened. By doing so, it is possible to reduce the dimensional error between the load concentration plate 10 and the core plate, and also to ensure the positional accuracy of the HPOF 2 with respect to the load concentration plate 10 and to reduce manufacturing variation (that is, It is possible to manufacture the impact detection optical fiber sensor 1 with small individual difference and good dimensional accuracy.

次に、本実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

LED4より出力された光は、HPOF2を介してPD5に入射される。PD5により検出された透過光量(光強度)は、電気信号線6により電気信号としてセンサ外部へ送信される。   The light output from the LED 4 is incident on the PD 5 via the HPOF 2. The transmitted light amount (light intensity) detected by the PD 5 is transmitted to the outside of the sensor as an electric signal through the electric signal line 6.

他の車両や障害物等との衝突によってセンサ部3に衝撃荷重が加わると、HPOF2が、図4に示すように荷重集中板10の突起12間で曲げられたり、図5に示すように突起12に押しつけられて圧縮される。そうなると、HPOF2に衝撃に応じた曲げ損失(マイクロベンド損失)或いは圧縮損失が発生し、図6に示すようにそれら曲げ損失或いは圧縮損失に応じてHPOF2を伝搬する光の透過光量に変化が生じる。   When an impact load is applied to the sensor unit 3 due to a collision with another vehicle or an obstacle, the HPOF 2 is bent between the projections 12 of the load concentration plate 10 as shown in FIG. 4, or the projection as shown in FIG. 12 is pressed and compressed. Then, bending loss (microbend loss) or compression loss corresponding to the impact occurs in HPOF2, and the amount of transmitted light that propagates through HPOF2 changes according to the bending loss or compression loss as shown in FIG.

ここで、本実施形態では、荷重集中板10の突起12に溝16を設け、その溝16にHPOF2を係合させている。そのため、衝撃がセンサ部3の正面(図2中の上側)に対して図5中の矢印で示すように傾斜して加わったとしても、HPOF2が溝16の内周に押しつけられることとなり、衝撃印加方向のズレによる検出感度のバラツキを抑制することが可能となる。   Here, in this embodiment, a groove 16 is provided in the protrusion 12 of the load concentration plate 10, and the HPOF 2 is engaged with the groove 16. For this reason, even if the impact is applied to the front surface of the sensor unit 3 (upper side in FIG. 2) as shown by the arrow in FIG. 5, the HPOF 2 is pressed against the inner periphery of the groove 16. It is possible to suppress variations in detection sensitivity due to deviations in the application direction.

また、本実施形態では、溝16がHPOF2の外周に対して面接触で当接する接触面17を有するため、HPOF2を溝16に対して面接触で保持することができ、衝撃荷重が加わった際のHPOF2の応力集中発生を防止して、HPOF2が破断することを防止することが可能となる。   Further, in this embodiment, since the groove 16 has the contact surface 17 that comes into surface contact with the outer periphery of the HPOF 2, the HPOF 2 can be held in surface contact with the groove 16, and an impact load is applied. It is possible to prevent stress concentration of the HPOF2 from occurring and prevent the HPOF2 from breaking.

一方、衝撃印加から時間が経過すると、図6に示すように、モールド材11の弾性力によりHPOF2の形状が復元されるため、衝撃検知光ファイバセンサ1を繰返し使用することが可能である。   On the other hand, when time elapses from the impact application, as shown in FIG. 6, the shape of HPOF 2 is restored by the elastic force of the molding material 11, so that the impact detection optical fiber sensor 1 can be used repeatedly.

ところで、車両等のレイアウト上の都合により、搭載可能なセンサ部3の厚さ(モールド材11の厚さT2(図3(b)参照))に制限がある場合がある。その場合従来、センサ部3の耐荷重性(耐衝撃性)が低下するもののモールド材11の厚さT2を薄くせざるを得なかった。しかしながら、本実施形態によれば、HPOF2の下部が溝16に没入されるため、センサ部3全体の厚さ(モールド材11全体の厚さD)を厚くすることなく、HPOF2上方のモールド材11の肉厚a、或いは、荷重集中板10下方のモールド材11の肉厚b(図3(b)参照)のみを肉厚化することができ、センサ部3の耐荷重性(耐衝撃性)を向上させることが可能となる。   By the way, the thickness of the sensor unit 3 that can be mounted (thickness T2 of the molding material 11 (see FIG. 3B)) may be limited due to the layout of the vehicle or the like. In that case, conventionally, although the load resistance (impact resistance) of the sensor unit 3 is lowered, the thickness T2 of the molding material 11 has to be reduced. However, according to the present embodiment, since the lower part of HPOF 2 is immersed in the groove 16, the mold material 11 above the HPOF 2 is not increased without increasing the thickness of the entire sensor unit 3 (thickness D of the entire mold material 11). Thickness a, or only the thickness b (see FIG. 3B) of the molding material 11 below the load concentration plate 10 can be increased, and the load resistance (impact resistance) of the sensor unit 3 can be increased. Can be improved.

本発明は以上説明した実施形態には限定はされない。   The present invention is not limited to the embodiment described above.

例えば、上述の実施形態では、光ファイバ2がU字折返し状に配置されるとしたが、これには限定はされない。例えば、光ファイバ2が直線状に配置されていても良い。   For example, in the above-described embodiment, the optical fiber 2 is arranged in a U-shaped folded shape, but this is not a limitation. For example, the optical fiber 2 may be arranged linearly.

また、コア部7、クラッド部8及び溝16の断面形状は上述の実施形態には限定はされない。例えば、コア部7、クラッド部8及び溝16が断面矩形状や断面楕円形状等の他の形状に形成されていても良い。   Moreover, the cross-sectional shapes of the core part 7, the clad part 8, and the groove 16 are not limited to the above-described embodiment. For example, the core part 7, the clad part 8, and the groove | channel 16 may be formed in other shapes, such as cross-sectional rectangular shape and cross-sectional elliptical shape.

また、突起12の形状は、上述の実施形態には限定はされない。つまり複数の突起12が光ファイバ2の長手方向に沿って形成されていれば良く、例えば、各突起12が荷重集中板10の上部に突出する山形状に形成されていても良い(図7参照)。   Further, the shape of the protrusion 12 is not limited to the above-described embodiment. In other words, it is only necessary that the plurality of protrusions 12 be formed along the longitudinal direction of the optical fiber 2. For example, each protrusion 12 may be formed in a mountain shape protruding above the load concentration plate 10 (see FIG. 7). ).

また、上述の実施形態では光ファイバ2としてプラスチック光ファイバを用いたが、光ファイバ2としてガラス光ファイバを用いることも可能である。しかしながら、ガラスの特性上、ガラス光ファイバは曲げや圧縮により機械的強度劣化を起こし易く、衝撃印加時にガラス光ファイバが切断されるおそれがある。そのため、光ファイバ2としては、本実施形態のように機械的強度低下が起こりにくいプラスチック光ファイバをを用いることが望ましい。   In the above-described embodiment, a plastic optical fiber is used as the optical fiber 2, but a glass optical fiber can also be used as the optical fiber 2. However, due to the characteristics of glass, the glass optical fiber is likely to be deteriorated in mechanical strength by bending or compression, and the glass optical fiber may be cut when an impact is applied. For this reason, as the optical fiber 2, it is desirable to use a plastic optical fiber that is unlikely to cause a decrease in mechanical strength as in the present embodiment.

さらに、上述の実施形態では、信号線6として電気信号線を用いるとしたが、これには限定はされない。例えば、信号線6として光ファイバ等の光信号線を用いても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, an electric signal line is used as the signal line 6, but this is not a limitation. For example, an optical signal line such as an optical fiber may be used as the signal line 6.

本発明の一実施形態に係る荷重集中板を備えた衝撃検知光ファイバセンサの概略図である。It is the schematic of the impact detection optical fiber sensor provided with the load concentration board which concerns on one Embodiment of this invention. センサ部を示し、(a)は側面断面図であり、(b)は図2(a)のIIb−IIb線矢視断面図であり、(c)は図2(a)のIIc−IIc線矢視断面図である。The sensor part is shown, (a) is a side sectional view, (b) is a sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. 2 (a), and (c) is a sectional view taken along line IIc-IIc in FIG. 2 (a). It is arrow sectional drawing. 荷重集中板を示し、(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(c)は側面断面図である。A load concentration board is shown, (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is a side sectional view. 光ファイバが衝撃印加により曲げられた状態を示す、センサ部の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of a sensor part which shows the state by which the optical fiber was bent by the impact application. 光ファイバが衝撃印加により圧縮された状態を示す、センサ部の正面断面図である。It is front sectional drawing of a sensor part which shows the state by which the optical fiber was compressed by the impact application. 衝撃印加時の透過光量の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the transmitted light quantity at the time of an impact application. 本出願人らが先に提案した衝撃検知光ファイバセンサを示し、(a)は側面断面図であり、(b)は図7(a)のVIIb−VIIb線矢視断面図であり、(c)は図7(a)のVIIc−VIIc線矢視断面図である。The impact detection optical fiber sensor which the present applicants proposed previously is shown, (a) is side sectional drawing, (b) is a VIIb-VIIb arrow sectional view of Drawing 7 (a), (c ) Is a sectional view taken along line VIIc-VIIc in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 衝撃検知光ファイバセンサ
2 光ファイバ(POF、HPOF)
4 光源(LED)
5 受光機(PD)
10 荷重集中板
11 モールド材
12 突起
16 溝
17 接触面
1 Optical fiber sensor for impact detection 2 Optical fiber (POF, HPOF)
4 Light source (LED)
5 Receiver (PD)
10 Load Concentration Plate 11 Mold Material 12 Projection 16 Groove 17 Contact Surface

Claims (3)

衝撃を検知するための光ファイバと、該光ファイバの一端に接続された光源と、上記光ファイバの他端に接続された受光機と、上記光ファイバの長手方向に沿って所定間隔を隔てて設けられ上記光ファイバに当接する複数の突起を有する荷重集中板とを備え、上記突起に、上記光ファイバの横ズレを防止するための溝を形成した衝撃検知光ファイバセンサにおいて、
上記溝が、上記光ファイバの外周に対して面接触で当接する接触面を有することを特徴とする衝撃検知光ファイバセンサ。
An optical fiber for detecting an impact, a light source connected to one end of the optical fiber, a light receiver connected to the other end of the optical fiber, and a predetermined interval along the longitudinal direction of the optical fiber provided Bei example the load concentration plate having a plurality of projections abutting on the optical fiber, in the projection, in the optical fiber impulse sensor having grooves for preventing the lateral displacement of the optical fiber,
The impact detection optical fiber sensor , wherein the groove has a contact surface that comes into contact with the outer periphery of the optical fiber by surface contact .
上記光ファイバ及び荷重集中板を被覆するモールド材をさらに備えた請求項1記載の衝撃検知光ファイバセンサ。 Further optical fiber impulse sensor according to claim 1 Symbol mounting comprising a molding material covering the optical fiber and the load concentration plate. 光ファイバの長手方向に沿って所定間隔を隔てて設けられ上記光ファイバに当接する複数の突起を有、上記突起に、上記光ファイバの横ズレを防止するための溝を形成した荷重集中板において、
上記溝が、上記光ファイバの外周に対して面接触で当接する接触面を有することを特徴とする荷重集中板。
Along the longitudinal direction of the optical fiber have a plurality of projections in contact with the provided the optical fiber at a predetermined distance, in the projection, load concentration plate having grooves for preventing the lateral displacement of the optical fiber In
The load concentrating plate , wherein the groove has a contact surface that contacts the outer periphery of the optical fiber by surface contact .
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