JP4785705B2 - 衝撃センサ - Google Patents

Description

本発明は、衝撃センサに関し、特に車輌が追突したときの追突方向を検出できる衝撃センサに関する。

衝撃センサーは様々なものがある。例えば特開平６−１３１９５２号公報は、衝撃を受けるとマグネットが回転し、この回転に伴う磁気力でリードスイッチを閉じることによって衝撃を検知するものである。
特開平６−１３１９５２号公報

しかしながら、特許文献は、マグネットのみが衝撃によって回転するものの、衝撃を受けた方向については検出できないという課題があった。

本発明は、衝撃を受けた方向を検出できると共に、容易に破損しない構造の衝撃センサを得ることを目的する。

本発明の衝撃センサは、
円盤状の板（３）と、
前記円盤状の板（３）に対して所定間隔を有して内周を形成し、前記円盤状の板（３）を内部に挿入した円柱状の外壁（２）と、
前記円盤状の板（３）の周囲に一定間隔を有して配列された複数の突起（５）と、
前記円柱状の外壁（２）の内周に前記突起に対向して配列された穴（８）と、
前記穴（８）毎に、その底面に設けられた圧電素子（９）と、
前記突起（５）と突起との間に設けられ、円盤状の板（３）と前記円柱状の外壁（２）の内周面とに接して固定され、前記円盤状の板（３）からの圧力が一定以上を越えると縮む弾性部材（６）と、
前記円盤状の板（３）側の内面は油成分を有して、前記円盤状の板（３）及び前記弾性部材（６）を覆う大きさの円形形状にされて、該弾性部材（６）を覆って前記円盤状の板（３）を上下から挟む第１及び第２の固定部材（１１、１２）と、
を備え、
前記突起（５）は、山型であり、前記穴（８）はすり鉢状であり、
突起（５）の長さは、前記穴（８）の深さより長く、かつ前記所定間隔より短い、
ことを要旨とする。

以上のように本発明によれば、いずれからの衝撃であっても、その衝撃方向及び衝撃度を検知して知らせることができる。

図１は本実施の形態のマルチ方向検出型衝撃センサの概略構成図である。図２は図１のマルチ方向検出型衝撃センサーの断面図である。

マルチ方向検出型衝撃センサ１は、円型の外壁２で内部に空洞を形成し、この内部の空洞に所定の厚さの円盤３を設けている。この円盤３と円形の外壁２とは所定の間隔（５ｍｍ〜２０ｍｍ）の空洞４を有する。

円盤３の周囲には８個の突起５ａ〜５ｉ（総称して突起５という）が設けられている。これらの突起５は円盤３の周囲に４５°間隔で設けられている。また、突起５は山形の形状にされている。

さらに、空洞４には、８個の弾性体６ａ〜６ｉ（以下総称して弾性体６という）が設けられている。この弾性体６は円形の外壁２の内壁側７に４５°間隔で設けられ、一定以上（例えば５００ｋｍｇ〜１ｔ）の衝撃を受けたとき、例えば１ｍｍまで縮むようなものを選択する。いずれにしても、搭載する車輌の重量及び速度並びに対象物を考慮した衝撃力の範囲を決めて、この範囲の衝撃があったときに、１ｍｍ位（０，５ｍでもよいし、２ｍｍでもよい）、縮むようにする。

さらに、円形の外壁の内側７に、突起５に対向する位置に山形状のホール８ａ〜８ｉ（以下総称した単にホール８という）が設けられている。このホール８の底には圧電素子９（９ａ、９ｂ、・・）が設けられている。そして、圧電素子９は電気回路部１０に接続されている。

また、マルチ方向検出型衝撃センサ１は、図２に示すように、全体がカバーで覆われ、円盤３の上下には、固定材１１、１２が設けられている。この固定材１１、１２（例えばハッポースチール）の表面１３、１４は、多少の油脂成分があるのが好ましい。つまり、ある程度の衝撃を受けたときに円盤３が移動できるようにしている。但しカバー側はカバーに接着剤等で固定されている。また、円形の外壁２には、圧電素子５からのリード線を通す穴１６（１６ａ〜１６ｉ）が設けられている。

図３はマルチ方向型検出衝撃センサ１の断面図である。図１，図２と同一符号のものは説明を省略する。この図３には電気回路部１０を固定材１１内に設けていることを示している。

そして、マルチ方向型衝撃センサ１を取り付けるための上板２４と又は下板２８のいずれかで、車体側に取り付けられるようにしている。そして、上板２４、下板２８には取付用のネジ穴２１ａ〜２１ｉ、２３ａ〜２３ｉが設けられている。

さらに、圧電素子９からのリード線１９を電気回路部１０に接続し、電気回路部１０からの出力線２０を端子２９に接続している。

図４は、突起５とホール８との関係を説明する説明図である。

例えば突起５が１５ｍｍ程度の場合は、ホール８は８ｍｍ程度の深さにする。このようにすると、衝撃があった場合に円盤３が動くと、ホール８の圧電素子９を突起５の頂点を叩くことができる。図５は弾性体６が円盤３と外壁２との間に設けられていることを示す図である。ホール８に対して突起５は円周率が小さい。例えば、ホール８の最大直径が１０ｍｍで最小が５ｍｍとすると、突起５の最大直径は７ｍｍで最小が３ｍｍ程度となっている。

図７は電気回路部１０の概略構成図である。図７に示すように、圧電素子９ａ（前方中央）、圧電素子９ｂ（前方左側４５°方向）・・圧電素子９ｈ（右側面方向）・・となるようにマルチ方向型衝撃センサ１を固定しているとすると、電気回路部１０は、ブリッジ回路３０ａ、３０ｂ・・３０ｉで検出し、バッファ３１ａ・・３１ｉで増幅し、圧電素子９の番号を付加して衝撃方向データ生成部３２に出力する。バッファ３１は一定時間間隔で圧電素子９にバイアス電流を供給している。

衝撃方向データ生成部３２は、車輌の周囲の長さ（車種毎に相違）に対応したスケールを備えている。

このスケールは、図８に示すように、縦軸を衝撃度、横軸をマルチ方向型衝撃センサの圧電素子の配置角度に対応させている。例えば、前方中央を０度、・・左側中央を９０度等としている。

上記のように構成されたマルチ方向検出型衝撃センサ１は、例えば図６に示すように車輌の中央に固定されるのが好ましい。そして、例えば、車輌の前方の中央に突起５ｅ及び圧電素子９ａがくるように固定する。

例えば、車輌が前方の斜め方向に衝撃を受けたとすると、マルチ方向検出型衝撃センサ１の円盤３は空洞４があるので衝撃方向に対して逆方向に移動しようとする。つまり、車体の速度と重さ等に比例した衝撃力が加わる。

円盤３は多少の厚み（５ｍｍ程度）があるので、この重さと衝撃力とに比例した速度の移動量で円形の外壁２に移動しようとする。

ところが、円盤３と外壁２との間には弾性体６が存在する。この弾性体６は、一定の衝撃力以上（比例した移動量）で縮む。例えば、空洞４の間隔が１５ｍｍ程度（±３ｍｍ）とすると、突起５は１０ｍｍ（±３ｍｍ）程度で、ホール８は５ｍｍ程度とすると、ホール８ｉの圧電素子９ｉが最も早く検知する。次に、両隣の圧電素子が検知する。

この検知は、弾性体６が縮むに伴ってホール８内に突起５が入り、ホール内の圧力が高まる。この圧力を圧電素子９が検出し、圧力に応じた検知信号を送出する。

この検知信号が電気回路部１０に入力し、デジタル化されて圧電素子の番号付きで衝撃方向データ生成部３２に入力する。無論他の圧電素子からの検知信号も入力する。

衝撃方向データ生成部３２は、検知信号の入力で起動し、これをメモリ（図示せず）に記憶し、これらの検知データを離散化平均する。そして、衝撃方向と衝撃度と衝撃範囲等を求め、これらを一組にした衝撃度・方向検知データＤｉを生成する。

この衝撃度・方向検知データＤｉについて、図９を用いて説明する。図９の（ａ）に示すように、例えば左前方から衝突を受けた場合は、図９（ａ）に示すようようにスケールに検知データを割り付ける。そして、これらの検知データを離散化平均し、平均衝撃度を求め、図１０に示すように、平均衝撃度を求めたときの平均化の範囲θｉ〜θｐと、範囲θｉ〜θｐの内でピークが集中している方向θｋと、平均衝撃度とを衝撃度・方向検知データＤｉとして送出する。すなわち、メモリに検知信号が記憶される毎に、衝撃度・方向検知データＤｉを生成して、外部に連続して送出し続ける。

従って、図１１に示すしめように車輌のどこにどの程度の衝撃が受けたかが分かり、これを図示して示すことが可能となる。

なお、上記実施の形態では、衝撃方向データ生成部３２をマルチ方向検出型衝撃センサ１内に納めて説明したが、衝撃方向データ生成部３２は外部に設けてもよい。

なお、上記実施の形態では突起、ホール、圧電素子は８個として説明したが４個、６個或いは１０個、１２個、１６個でもよい。

さらに、圧電素子として説明したが、圧力を電気信号に変換できるものであればよい。

本実施の形態のマルチ方向検出型衝撃センサの概略構成図である。 図１の断面図である。 電気回路部の位置を説明する側面図である。 突起とホールとの関係を説明する説明図である。 弾性体と円盤の関係を説明する説明図である。 本実施の形態のマルチ方向検出型衝撃センサの搭載位置を説明する説明図である。 電気回路部の概略構成図である。 スケールを説明する説明図である。 圧電素子からの検知データとスケールの関係を説明する説明図である。 出力データを説明する説明図である。 本実施の形態のマルチ方向検出型衝撃センサによる効果を説明する説明図である。

符号の説明

２ 円型の外壁
３ 円盤
４ 空洞
５ 突起
６ 弾性体

Claims (3)

1. 円盤状の板（３）と、
   前記円盤状の板（３）に対して所定間隔を有して内周を形成し、前記円盤状の板（３）を内部に挿入した円柱状の外壁（２）と、
   前記円盤状の板（３）の周囲に一定間隔を有して配列された複数の突起（５）と、
   前記円柱状の外壁（２）の内周に前記突起に対向して配列された穴（８）と、
   前記穴（８）毎に、その底面に設けられた圧電素子（９）と、
   前記突起（５）と突起（５）との間に設けられ、円盤状の板（３）と前記円柱状の外壁（２）の内周面とに接して固定され、前記円盤状の板（３）からの圧力が一定以上を越えると縮む弾性部材（６）と、
   前記円盤状の板（３）側の内面は油成分を有して、前記円盤状の板（３）及び前記弾性部材（６）を覆う大きさの円形形状にされて、該弾性部材（６）を覆って前記円盤状の板（３）を上下から挟む第１及び第２の固定部材（１１、１２）と、
   を備え、
   前記突起（５）は、山型であり、前記穴（８）はすり鉢状であり、
   突起（５）の長さは、前記穴（８）の深さより長く、かつ前記所定間隔より短い、
   ことを特徴とする衝撃センサ。
2. 当該衝撃センサが搭載される移動体の周囲に対応する長さ軸に、前記圧電素子の配列角度を割り当てた、及び衝撃度軸からなるスケールを有し、
   前記圧電素子からの検知データを解読し、この検知データの角度に対応する前記スケールに該当する位置に、前記検知データに含まれる前記圧電素子の圧力を割り付けた衝撃度検知データを生成し、これを外部に送出する電気回路部と
   を有することを特徴とする請求項１記載の衝撃センサ。
3. 前記円柱状の外壁（２）の上面と前記第１の固定部材（１１）とを含む大きさの上板（２４）と、
   前記円柱状の外壁（２）の下面と前記第２の固定部材（１１）とを含む大きさの下板（２８）と
   で前記電気回路部、前記第１及び第２の固定部材（１１、１２）を含んで挟んでいることを特徴とする請求項１又は２記載の衝撃センサ。

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