JP4791782B2 - Shock detection optical fiber sensor - 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に関する。   The present invention relates to an impact detection optical fiber sensor for detecting an impact.

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。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 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. 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気ノイズ・電磁ノイズの影響を受け易く、検出したい電気信号と電気ノイズ・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 conventional shock detection sensors described above, the electric type sensor detects the shock and the electric signal detected by the sensor is easily affected by electric noise / electromagnetic noise.・ There was a problem that it was difficult to distinguish from electromagnetic noise. 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、電気ノイズ・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 electrical noise and electromagnetic noise and has a small transmission loss (Japanese Patent Application 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、光ファイバ71に付与された荷重を支持するための荷重集中板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 for supporting a load applied to 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(b)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って所定の変形が得られず、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 to the front surface of the sensor portion 74 (upper side in FIG. 7B), the optical fiber 71 is slightly shifted in the lateral direction (width direction) of the load concentration plate 72, and the impact is applied. As compared with the case where the optical fiber 71 is applied straight from the front of the sensor unit 74, the force for pressing the optical fiber 71 against the protrusion 75 side of the load concentration plate 72 is reduced. Therefore, depending on the direction of impact application, bending and compression acting on the optical fiber 71 are insufficient, and a predetermined deformation cannot be obtained, and the impact may be underestimated.

ところで、上記の荷重集中板72を製造する場合には、突起75を形成するのに十分な厚さを有する鋼材を、ワイヤカット放電加工等により山形状に切削していた。例えば、ワイヤカット放電加工では、厚さ5mm、長さ200mmの鋼材を上記の荷重集中板72に加工する場合、一時間程度の時間を要した。また、ワイヤカット放電加工では、長さが1m以上の大型の鋼材であると、設備上加工が出来ないという制約があった。   By the way, when manufacturing the load concentrating plate 72 described above, a steel material having a thickness sufficient to form the protrusion 75 is cut into a mountain shape by wire-cut electric discharge machining or the like. For example, in wire-cut electric discharge machining, when a steel material having a thickness of 5 mm and a length of 200 mm is processed into the load concentration plate 72, it takes about one hour. Moreover, in wire-cut electric discharge machining, there is a restriction that machining on equipment is not possible if the length is a large steel material having a length of 1 m or more.

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.

また、本発明の他の目的は、荷重集中板の加工時間を短縮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。   Another object of the present invention is to provide an impact detection optical fiber sensor that can shorten the processing time of the load concentration plate.

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設けられ、その光ファイバに付与された荷重を支持するための荷重集中板と、上記光ファイバ及び上記荷重集中板を被覆するモールド材とを備えた衝撃検知光ファイバセンサにおいて、上記荷重集中板が、上記光ファイバの長手方向に沿って形成された板体と、該板体の長手方向に所定間隔を隔てて形成された複数の孔と、それら孔間に形成された接続部とを備え、該接続部は、上記光ファイバの軸方向から見て底部及び2つの側部からなる略凹状に形成されたくぼみ部を有し、該くぼみ部は、上記光ファイバ配置しモールドした際に、上記光ファイバと上記くぼみ部の側部との間に上記モールド材が介在するように、上記光ファイバの直径より幅広に形成され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. , An impact detection device comprising a load concentration plate provided along the longitudinal direction of the optical fiber for supporting a load applied to the optical fiber, and a mold material covering the optical fiber and the load concentration plate. In the optical fiber sensor, the load concentration plate includes a plate body formed along the longitudinal direction of the optical fiber, a plurality of holes formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the plate body, and a space between the holes. A connecting portion formed on the optical fiber , the connecting portion having a concave portion formed in a substantially concave shape having a bottom portion and two side portions when viewed from the axial direction of the optical fiber , place the fiber molded When, as the molding material is interposed between the optical fiber and the recess portion of the side, which is optical fiber impulse sensor, characterized in that it is formed wider than the diameter of the optical fiber.

請求項2の発明は、上記荷重集中板は、上記板体をプレス加工することで、上記孔、上記接続部及び上記くぼみ部を形成してなる請求項1記載の衝撃検知光ファイバセンサである。   The invention according to claim 2 is the impact detecting optical fiber sensor according to claim 1, wherein the load concentrating plate is formed by pressing the plate body to form the hole, the connecting portion, and the indented portion. .

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衝撃検知光ファイバセンサの斜視図である。図2はセンサ部を示し、(a)は平面図であり、(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線矢視断面図であり、(d)は図2(a)のIId−IId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)は図3(a)のIIIb−IIIb線矢視断面図であり、(c)は図3(a)のIIIc−IIIc線矢視断面図であり、(d)は図3(a)のIIId−IIId線矢視断面図である。   FIG. 1 is a perspective view of an impact detection optical fiber sensor according to an embodiment of the present invention. 2A is a plan view, FIG. 2B is a sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line IIc- in FIG. It is IIc arrow directional cross-sectional view, (d) is IId-IId arrow directional cross-sectional view of Fig.2 (a). 3 shows a load concentrating plate, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along line IIIb-IIIb in FIG. 3 (a), and (c) is IIIc in FIG. 3 (a). FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line -IIIc, and (d) is a cross-sectional view taken along line IIId-IIId in FIG.

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2(以下POFという)を有するセンサ部3と、POF2の一端に接続された半導体レーザ等の光源(図示せず)と、POF2の他端に接続されたフォトダイオード等の受光機(図示せず)とを備えて主に構成されている。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。   As shown in FIG. 1, an impact detection optical fiber sensor 1 of this embodiment includes a sensor unit 3 having a plastic optical fiber 2 (hereinafter referred to as POF) for detecting an impact, and a semiconductor laser connected to one end of the POF 2. And a light receiver (not shown) such as a photodiode connected to the other end of the POF 2. In this embodiment, a heat-resistant plastic optical fiber (hereinafter referred to as HPOF) having heat resistance is used as POF2.

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4と、コア部4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5とから構成されている。クラッド部5は、コア部4に対して同心上に設けられる。コア部4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5としては、コア部4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 shown in FIG. 2, the HPOF 2 of the present embodiment includes a core portion 4 having a substantially circular cross section for propagating light, and a clad portion 5 having a substantially circular cross section provided to cover the outer periphery of the core portion 4. It consists of and. The clad part 5 is provided concentrically with the core part 4. As the core part 4, 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 part 5, a synthetic resin (for example, a fluorine-based resin such as an ethylene propylene resin) having a lower refractive index than that of the core part 4 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、HPOF2に付与された荷重を支持するための荷重集中板(荷重伝達板)10と、HPOF2及び荷重集中板10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 is provided so as to extend along the longitudinal direction of the HPOF 2 and covers the load concentration plate (load transmission plate) 10 for supporting the load applied to the HPOF 2, and the HPOF 2 and the load concentration plate 10. And a molding material 11 for integrating them. 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、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設けられ、HPOF2に当接する複数の突起12が形成される。   As shown in FIG. 3, the load concentration plate 10 is provided with a plurality of protrusions 12 that are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the HPOF 2 and support the impact load applied to the HPOF 2, and abut against the HPOF 2. It is formed.

本実施形態の荷重集中板10は、HPOF2の長手方向に沿って延出させて設けられる板体13と、板体13の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14と、それら隣接する孔14間に形成される接続部15とを有している。接続部15は、HPOF2の軸方向から見て略凹状に形成されたくぼみ部16を有している(図3(b)参照)。くぼみ部16の両端には、板体13の長手方向に延出する突出部17が設けられている。これらくぼみ部16及び突出部17が上記の突起12を構成している。   The load concentration plate 10 according to the present embodiment includes a plate body 13 provided to extend along the longitudinal direction of the HPOF 2 and a plurality of substantially I-shaped plates formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the plate body 13. It has a hole 14 and a connecting portion 15 formed between the adjacent holes 14. The connecting portion 15 has a recessed portion 16 formed in a substantially concave shape when viewed from the axial direction of the HPOF 2 (see FIG. 3B). Protruding portions 17 extending in the longitudinal direction of the plate body 13 are provided at both ends of the recessed portion 16. These indentations 16 and protrusions 17 constitute the projections 12 described above.

本実施形態では、くぼみ部16の底部16aは、HPOF2を保持すべく側面視平面状に形成されている(図3(d)参照)。また、突出部17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形状に形成されている(図3(d)参照)。また、くぼみ部16及び突出部17はHPOF2の直径(すなわち、クラッド部5の直径)より幅広に形成される(図2(b)参照)。   In the present embodiment, the bottom portion 16a of the recessed portion 16 is formed in a planar shape in a side view so as to hold the HPOF 2 (see FIG. 3D). Further, the protrusion 17 is formed in an R shape in a side view so as to prevent the HPOF 2 from being cut when the HPOF 2 is bent (see FIG. 3D). Further, the indented portion 16 and the protruding portion 17 are formed wider than the diameter of HPOF 2 (that is, the diameter of the cladding portion 5) (see FIG. 2B).

図1及び図2に示すように、HPOF2が荷重集中板10のくぼみ部16の底部16aに配置され、それらHPOF2及び荷重集中板10がモールド材11により被覆されて一体化される。これにより、HPOF2の外周はモールド材11により覆われて、HPOF2とくぼみ部16の側部16bとの間にはモールド材11が介在されるようになる(図2(b)参照)。ここで、荷重集中板10(板体13)の厚さは、HPOF2が配置される部分(つまり、くぼみ部16の底部16a)が他の部分よりも薄くなるように形成されることが好ましい。   As shown in FIGS. 1 and 2, HPOF 2 is disposed on the bottom 16 a of the recessed portion 16 of the load concentration plate 10, and the HPOF 2 and the load concentration plate 10 are covered with a molding material 11 and integrated. Thereby, the outer periphery of HPOF2 is covered with the molding material 11, and the molding material 11 is interposed between the HPOF2 and the side portion 16b of the indented portion 16 (see FIG. 2B). Here, the thickness of the load concentrating plate 10 (plate body 13) is preferably formed such that the portion where the HPOF 2 is disposed (that is, the bottom portion 16a of the recessed portion 16) is thinner than the other portions.

本実施形態では、荷重集中板10を製造する際に、プレス加工を用いた。   In the present embodiment, press working is used when the load concentration plate 10 is manufactured.

まず、平板(図4(a)の符号20参照)に、長手方向に所定間隔を隔てて複数の略I字状の孔14をプレス加工(打ち抜き)にて形成する。これにより、隣接する孔14間に接続部15が形成されると共に、接続部15の両端に突出部17が形成される。次に、突出部17の上面をプレス加工(つぶし)にて曲面状に加工する。   First, a plurality of substantially I-shaped holes 14 are formed in a flat plate (see reference numeral 20 in FIG. 4A) at predetermined intervals in the longitudinal direction by pressing (punching). Thereby, the connecting portion 15 is formed between the adjacent holes 14, and the protruding portions 17 are formed at both ends of the connecting portion 15. Next, the upper surface of the protrusion 17 is processed into a curved surface by pressing (crushing).

その後、図4(a)に示すように、突出部17の曲面が上側となるように平板20を凹型の金型21に乗せ、図4(b)に示すように、その凹型の金型21の上方から凸型の金型22により平板20をプレスして、接続部15を下方に凸となるよう折り曲げてくぼみ部16を形成する。これにより、図3で示した荷重集中板10を得ることができる。   Thereafter, as shown in FIG. 4A, the flat plate 20 is placed on the concave mold 21 so that the curved surface of the projecting portion 17 is on the upper side, and as shown in FIG. The flat plate 20 is pressed from above with a convex mold 22, and the connecting portion 15 is bent downward to form the indented portion 16. Thereby, the load concentration board 10 shown in FIG. 3 can be obtained.

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。   In the present embodiment, an extrusion method is used when the load concentration plate 10 is covered with the molding material 11 in order to manufacture the impact detection optical fiber sensor 1.

この押出し工法は、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。本実施形態では、押出し工法を行う際、SUS(ステンレス鋼)製の心棒(図示せず)を荷重集中板10のHPOF2が配置される部分(すなわち、くぼみ部16)に配置し、それら荷重集中板10及び心棒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ようにした。   In this extrusion method, the load concentration plate 10 is inserted from an insertion port of an extruder (not shown), and the load concentration plate 10 covered with raw rubber (mold material 11) is pushed out to the discharge port side of the extruder. To do. In the present embodiment, when performing the extrusion method, a mandrel (not shown) made of SUS (stainless steel) is disposed on the portion of the load concentration plate 10 where the HPOF 2 is disposed (that is, the indented portion 16), and the load concentration. The plate 10 and the mandrel were inserted from the insertion port side of the extruder and pushed out to the discharge port side.

全長にわたって荷重集中板10を生ゴム(モールド材11)により被覆したら、それらを架橋して、生ゴム(モールド材11)を硬化させる。そして、生ゴム(モールド材11)の硬化後に心棒をモールド材11から引き抜き、引き抜いた心棒に代えてHPOF2をモールド材11に挿入する。HPOF2をモールド材11に挿入する際には、心棒を引き抜いたことで形成されるモールド材11の穴に圧縮空気を送り込みその穴を拡大させる。モールド材11の穴への圧縮空気の送り込みは、HPOF2挿入側からであっても良く、HPOF2挿入側と反対側からであっても良い。   If the load concentration board 10 is coat | covered with raw rubber (mold material 11) over the full length, they will be bridge | crosslinked and raw rubber (mold material 11) will be hardened. Then, after the raw rubber (mold material 11) is cured, the mandrel is pulled out from the mold material 11, and HPOF2 is inserted into the mold material 11 instead of the drawn mandrel. When the HPOF 2 is inserted into the mold material 11, compressed air is fed into the hole of the mold material 11 formed by pulling out the mandrel and the hole is enlarged. The compressed air may be fed into the hole of the molding material 11 from the HPOF2 insertion side or from the side opposite to the HPOF2 insertion side.

モールド材11に挿入したHPOF2の位置を決めて圧縮空気の送り込みを終了すると、モールド材11の穴が収縮してHPOF2とモールド材11とが密着する。これにより、図1及び図2で示した衝撃検知光ファイバセンサ1を得ることができる。なお、HPOF2をモールド材11の穴に挿入したとき、仮にHPOF2とモールド材11との間に隙間ができたとしても、衝撃検知光ファイバセンサ1を所定位置に組み付ける際、センサ固定時の挟み込み圧力でHPOF2とモールド材11との隙間はなくなる。   When the position of the HPOF 2 inserted into the mold material 11 is determined and the feeding of the compressed air is finished, the hole of the mold material 11 contracts and the HPOF 2 and the mold material 11 are brought into close contact with each other. Thereby, the impact detection optical fiber sensor 1 shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained. Note that, when the HPOF 2 is inserted into the hole of the mold material 11, even if a gap is formed between the HPOF 2 and the mold material 11, when the impact detection optical fiber sensor 1 is assembled at a predetermined position, the clamping pressure when the sensor is fixed Thus, the gap between the HPOF 2 and the molding material 11 is eliminated.

本実施形態の衝撃検知光ファイバセンサ1は、そのセンサ部3を車両の前方のバンパー部に設置することで、車両の前方からの衝撃を検知することができる。センサ部3の組み付け位置は、バンパーの表面、バンパーの裏側(すなわち、バンパーとショックアブソーバ(緩衝材)との間)、ショックアブソーバへの埋め込み、もしくは、ショックアブソーバとバンパーリーンフォースとの間等、車両の中で衝撃が加わったときに荷重が伝達するルート上であれば良い。また、センサ部3を車両のバンパーの表面に近い位置に設置する場合には、センサ部3を車両の上方及び下方にそれぞれ設置すれば、衝突対象物の重心の高低が判別できるため、より効率よく衝突対象物を判別することが可能となる。   The impact detection optical fiber sensor 1 of the present embodiment can detect an impact from the front of the vehicle by installing the sensor unit 3 in a bumper portion in front of the vehicle. Assembling position of the sensor unit 3 is the bumper surface, the back side of the bumper (that is, between the bumper and the shock absorber (buffer material)), embedding in the shock absorber, or between the shock absorber and the bumper reinforcement, etc. It may be on a route through which a load is transmitted when an impact is applied in the vehicle. Further, when the sensor unit 3 is installed at a position close to the surface of the bumper of the vehicle, if the sensor unit 3 is installed above and below the vehicle, the height of the center of gravity of the collision target can be determined, so that it is more efficient. It is possible to distinguish the collision object well.

また、車両の後方や側方からの衝撃を検知する際には、センサ部3を車両の後方や側面に配置すれば良い。   Moreover, what is necessary is just to arrange | position the sensor part 3 to the back and side surface of a vehicle when detecting the impact from the back and side of a vehicle.

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

光源より出力された光は、HPOF2を介して受光機に入射される。受光機により検出された透過光量(光強度)は、信号線(図示せず)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 light source enters the light receiver through the HPOF2. The transmitted light amount (light intensity) detected by the light receiver is transmitted to the outside of the sensor as an electric signal through a signal line (not shown).

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5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6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、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。一方、衝撃印加から時間が経過すると、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。   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. 5, or the projection as shown in FIG. 12 is pressed and compressed. Then, bending loss (microbending 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. On the other hand, when the time elapses from the impact application, the shape of the 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.

本実施形態では、荷重集中板10が、HPOF2の長手方向に沿って形成された板体13と、板体13の長手方向に所定間隔を隔てて形成された複数の孔14と、それら孔14間に形成された接続部15とを備え、その接続部15がHPOF2の軸方向から見て略凹状に形成されたくぼみ部16を有し、そのくぼみ部16にHPOF2を配置するようにしている。そのため、衝撃がセンサ部3の正面(図2(b)中の上側)に対して図6中の矢印で示すように傾斜して加わった際には、HPOF2がくぼみ部16の側部16b側へと押しつけられるものの、HPOF2とくぼみ部16の側部16bとの間に介在するモールド材11の弾性力により、くぼみ部16の側部16bとは反対側へ押し戻されるため、衝撃印加時のHPOF2の横方向(幅方向)へのズレが低減される。さらにHPOF2が、くぼみ部16の側部16bとの間に介在するモールド材11を介して、くぼみ部16の側部16bから反力を得て変形されるので、衝撃が傾斜して加わった際の衝撃も検知することが可能である。したがって、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。   In the present embodiment, the load concentration plate 10 includes a plate body 13 formed along the longitudinal direction of the HPOF 2, a plurality of holes 14 formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the plate body 13, and the holes 14. A connecting portion 15 formed between them, and the connecting portion 15 has a recessed portion 16 formed in a substantially concave shape when viewed from the axial direction of the HPOF 2, and the HPOF 2 is arranged in the recessed portion 16. . Therefore, when the impact is applied to the front surface of the sensor unit 3 (upper side in FIG. 2B) as shown by the arrow in FIG. 6, the HPOF 2 is on the side 16 b side of the recessed portion 16. Although it is pressed to the side, the elastic force of the molding material 11 interposed between the HPOF 2 and the side part 16b of the indented part 16 is pushed back to the side opposite to the side part 16b of the indented part 16, so Deviation in the horizontal direction (width direction) is reduced. Further, since HPOF2 is deformed by obtaining a reaction force from the side portion 16b of the recessed portion 16 through the molding material 11 interposed between the side portion 16b of the recessed portion 16 and the impact is applied at an inclination. It is also possible to detect the impact of the. Therefore, it is possible to suppress variations in detection sensitivity due to deviation in the direction of impact application.

また、本実施形態では、荷重集中板10の孔14、接続部15及びくぼみ部16を、平板20をプレス加工することで形成するようにしたため、それら孔14、接続部15及びくぼみ部16をワイヤカット放電加工等により形成するのに比べて、荷重集中板10の加工時間を短縮することができる。例えば、厚さ1mm、長さ200mmの平板20をプレス加工(打ち抜き)して孔14を形成する場合、十秒程度で加工が終了する。またプレス加工では、長さが1m以上の大型の平板20であっても、比較的容易に加工することが可能である。   Moreover, in this embodiment, since the hole 14, the connection part 15, and the hollow part 16 of the load concentration board 10 were formed by pressing the flat plate 20, these holes 14, the connection part 15, and the hollow part 16 were formed. The processing time of the load concentrating plate 10 can be shortened as compared with the case of forming by wire cut electric discharge machining or the like. For example, when the hole 14 is formed by pressing (punching) the flat plate 20 having a thickness of 1 mm and a length of 200 mm, the processing is completed in about 10 seconds. In press working, even a large flat plate 20 having a length of 1 m or more can be processed relatively easily.

また、本実施形態では、HPOF2とくぼみ部16の側部16bとの間にモールド材11が介在されるため、そのモールド材11が緩衝材となり、HPOF2がくぼみ部16の側部16bに直接当接されるのに比べてHPOF2が切断されにくくなるという利点がある。   In this embodiment, since the molding material 11 is interposed between the HPOF 2 and the side portion 16b of the recessed portion 16, the molding material 11 serves as a buffer material, and the HPOF 2 directly contacts the side portion 16b of the recessed portion 16. There is an advantage that the HPOF 2 is less likely to be cut than the contact.

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、HPOF2のコア部4及びクラッド部5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4及びクラッド部5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。   For example, the cross-sectional shapes of the core part 4 and the clad part 5 of HPOF 2 are not limited to the above-described embodiment. For example, the core part 4 and the clad part 5 may be formed in other shapes such as a rectangular cross section and an elliptical cross section.

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.

また、上述の実施形態では荷重集中板10の孔14、接続部15及びくぼみ部16を、平板20をプレス加工することで形成するものとしたが、荷重集中板10の孔14、接続部15及びくぼみ部16をモールドにより形成しても良い。   In the above-described embodiment, the hole 14, the connection portion 15, and the recess portion 16 of the load concentration plate 10 are formed by pressing the flat plate 20. However, the hole 14 and the connection portion 15 of the load concentration plate 10 are formed. In addition, the recess 16 may be formed by molding.

また、上述の実施形態の衝撃検知光ファイバセンサ1のセンサ部3を車両のドア閉じ込め部に設置すれば、ドアの開閉を検知することが可能となる。   Moreover, if the sensor part 3 of the impact detection optical fiber sensor 1 of the above-mentioned embodiment is installed in the door confinement part of a vehicle, it will become possible to detect opening and closing of a door.

さらには、上述の実施形態の衝撃検知光ファイバセンサ1は荷重センサであるため、そのセンサ部3を道路に埋設すれば通過車両の車軸重量を計測することが可能となる。その際、センサ部3を橋脚部等に埋設して重量を計測できるようにすれば、橋を通過する車両の総重量を計測することが可能となり、橋の劣化等の類推も可能となる。   Furthermore, since the impact detection optical fiber sensor 1 of the above-described embodiment is a load sensor, it is possible to measure the axle weight of the passing vehicle if the sensor unit 3 is embedded in the road. At that time, if the sensor unit 3 is embedded in a bridge pier or the like so that the weight can be measured, the total weight of the vehicle passing through the bridge can be measured, and an analogy such as deterioration of the bridge can be made.

本発明の一実施形態に係る衝撃検知光ファイバセンサの斜視図である。It is a perspective view of an impact detection optical fiber sensor concerning one embodiment of the present invention. センサ部を示し、(a)は平面図であり、(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線矢視断面図であり、(d)は図2(a)のIId−IId線矢視断面図である。The sensor part is shown, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. 2 (a), and (c) is taken along line IIc-IIc in FIG. 2 (a). It is a sectional view taken along the line IId-IId in FIG. 2A. 荷重集中板を示し、(a)は平面図であり、(b)は図3(a)のIIIb−IIIb線矢視断面図であり、(c)は図3(a)のIIIc−IIIc線矢視断面図であり、(d)は図3(a)のIIId−IIId線矢視断面図である。The load concentration board is shown, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along line IIIb-IIIb in FIG. 3 (a), and (c) is a line IIIc-IIIc in FIG. 3 (a). It is arrow sectional drawing, (d) is a IIId-IIId arrow sectional drawing of Fig.3 (a). (a)及び(b)は荷重集中板の製造方法を示す概略図である。(A) And (b) is the schematic which shows the manufacturing method of a load concentration board. 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. 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)
10 荷重集中板
11 モールド材
13 板体
14 孔
15 接続部
16 くぼみ部
1 Optical fiber sensor for impact detection 2 Optical fiber (POF, HPOF)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Load concentration board 11 Mold material 13 Plate body 14 Hole 15 Connection part 16 Recessed part

Claims (2)

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設けられ、その光ファイバに付与された荷重を支持するための荷重集中板と、上記光ファイバ及び上記荷重集中板を被覆するモールド材とを備えた衝撃検知光ファイバセンサにおいて
記荷重集中板が、上記光ファイバの長手方向に沿って形成された板体と、該板体の長手方向に所定間隔を隔てて形成された複数の孔と、それら孔間に形成された接続部とを備え
接続部は、上記光ファイバの軸方向から見て底部及び2つの側部からなる略凹状に形成されたくぼみ部を有し
くぼみ部は、上記光ファイバ配置しモールドした際に、上記光ファイバと上記くぼみ部の側部との間に上記モールド材が介在するように、上記光ファイバの直径より幅広に形成され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 light source provided along the longitudinal direction of the optical fiber. In an impact detection optical fiber sensor comprising a load concentration plate for supporting a load applied to a fiber, and a mold material covering the optical fiber and the load concentration plate ,
Upper Symbol load concentration plate is a plate member formed along a longitudinal direction of the optical fiber, a plurality of holes formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the plate body, which is formed between them holes With a connection part ,
The connection portion has a hollow portion formed in a substantially concave shape composed of a bottom portion and two side portions when viewed from the axial direction of the optical fiber ,
The indented portion is formed wider than the diameter of the optical fiber so that the molding material is interposed between the optical fiber and the side portion of the indented portion when the optical fiber is disposed and molded. An impact detection optical fiber sensor characterized by that.
上記荷重集中板は、上記板体をプレス加工することで、上記孔、上記接続部及び上記くぼみ部を形成してなる請求項1記載の衝撃検知光ファイバセンサ。   The impact detection optical fiber sensor according to claim 1, wherein the load concentrating plate is formed by pressing the plate body to form the hole, the connecting portion, and the indented portion.
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