JP5090293B2 - 衝撃緩衝構造 - Google Patents

Description

本発明は、加速度センサその他のセンサを筐体に取り付ける際などに、許容値を超える衝撃がセンサに加わるのを防ぐのに用いて好適な衝撃緩衝構造に関する。

加速度センサその他のセンサは、所定の大きさを超える衝撃を受けると、破損したり、検知精度が低下したりする。振動や衝撃を軽減する構造としては、次のようなものが知られている。

特許文献１（特開２００７−１２２２８）には、ゴムダンパーにより耐衝撃性を向上する装置が開示されている。特許文献２（特開２００６−２９５８５）には、ダンパーシリンダーと、該ダンパーシリンダーの一端から挿入されてダンパーシリンダーの長さ方向に往復動するシャフトと、該ダンパーシリンダーの内壁との摩擦により振動を減衰し、ダンパーシリンダーの長さ方向に垂直な方向へ移動自在な摩擦部材と、を備えてなるダンパーが開示されている。また、特許文献３（特開２００７−４０４６８）には、テーパをなして嵌め合わされた２つの部材間に低反発ゴムでなる緩衝部を設け、短いストロークで衝撃エネルギーを吸収する構造が示されている。
特開２００７−１２２２８号公報 特開２００６−２９５８５号公報 特開２００７−４０４６８号公報

しかしながら、前述の特許文献１に示されたゴムダンパーだけでなる衝撃緩衝構造により大きな衝撃がセンサに加わるのを防止しようとすると、ゴムダンパーを含む共振系が形成され、その共振系の共振周波数によりセンサに伝わる振動の周波数特性が大きく影響を受ける。このように、特許文献１の衝撃緩衝構造では、センサ及び支持構造でなる感知系の周波数特性が影響を受けるので、そのような衝撃緩衝構造で支持したセンサでは、センサで感知しようとしている入力の加速度等の周波数特性を誤って感知し、入力を正しく感知できない。

また、特許文献２に記載のダンパーでは、摩擦力による緩衝機構を備えるが、振動減衰用の機構であるので復帰機能を有していない。そこで、特許文献２のダンパーでセンサを支えて他の装置にセンサを取り付けるとき、大きな衝撃を受け、衝撃緩衝機構が作動したときは、再度の衝撃をも緩衝できるように機能を復帰しようとしても、その機能を復帰できないので、耐衝撃機構としては機能を果たさなくなる。

更に、特許文献３の衝撃緩衝構造は、テーパにより短いストロークで衝撃エネルギーを吸収するので、センサに加わる衝撃を十分に吸収しようとすると、極めて大きな寸法となるし、他方、小型では、センサの破壊や機能毀損の恐れなくセンサの取り付け時の衝撃を緩衝することが難しい。また、特許文献３の衝撃緩衝構造は、所定値を超える衝撃を受け作動してしまったとき、再度衝撃緩衝機能を復帰させようとすると、衝撃方向に直交する方向に変形した低反発ゴムの変形を戻しながらの復帰を要するので、復帰のために大きな力を要し、軽易に復帰させられない。このように特許文献３の衝撃緩衝構造には、センサに求められる程度の衝撃緩衝性能を得るためにも、所要の外径寸法が大きくなること、衝撃緩衝機構の作動後に再度の衝撃緩衝機能を得るように復帰させるのが容易でないという、解決するべき課題があった。

そこで、本発明の目的は、加速度センサ等のセンサの支持構造として用いたときに、センサに伝わる加速度等の外部入力の周波数特性に影響を与え難く、衝撃緩衝機構が作動したときにも衝撃緩衝の機能を容易に復帰でき、小型化が可能な衝撃緩衝構造の提供にある。

前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。

（１）筐体に固定される固定軸と、該固定軸の周囲を囲む摩擦発生面を持つスリーブ軸と、復帰手段とを備え、
前記固定軸は、前記スリーブ軸に対し軸方向に相対的に変位可能に該スリーブ軸に組み合わされ、
前記摩擦発生面の摩擦力は、前記軸方向の衝撃力が所定値以下であるとき、前記スリーブ軸と前記固定軸とを初期位置に保持し、
前記復帰手段は、前記所定値を超える前記軸方向の衝撃力により、前記スリーブ軸が前記固定軸に対し移動し、ある位置で停止したとき、前記スリーブ軸と前記固定軸との相対位置を該停止位置から前記初期位置に復帰させるとともに、前記摩擦発生面における摩擦力を該衝撃力を受ける前の大きさに復帰させ、
前記摩擦発生面は、前記固定軸又は前記スリーブ軸のうちの少なくとも一方に設けられた面荒らし又は摩擦力増大用のコーティングでなり、
前記面荒らし又は摩擦力増大用のコーティングでなる前記摩擦発生面の静摩擦力は、前記初期位置にある前記スリーブ軸または前記固定軸のうちの少なくとも一方に外部から加えられる振動による前記軸方向の加速度が前記所定値の前記衝撃力による加速度以下であるとき、前記スリーブ軸と前記固定軸とを一体として振動させ、前記スリーブ軸または前記固定軸のうちの一方から他方に伝わる前記振動の周波数特性に実質上影響を及ぼさないだけの大きさで以って、前記固定軸を前記スリーブ軸に堅固に固定しており、
前記復帰手段は第１及び第２のバネ並びにヒーターでなり、
前記第１のバネは、前記相対位置が前記初期位置から前記停止位置に変動する過程で前記固定軸および前記スリーブ軸の間の第１の空間で伸縮され、該停止位置にある前記固定軸および前記スリーブ軸に対し該初期位置に復帰させる方向の弾力を及ぼし、
前記第２のバネは、前記相対位置が前記初期位置から前記停止位置に変動する過程で前記固定軸および前記筐体の間の第２の空間で伸縮され、該停止位置にある前記固定軸に対し該初期位置に復帰させる方向の弾力を及ぼし、
前記ヒーターは、前記相対位置が前記停止位置であるときに、電源を投入され、前記スリーブ軸を加熱することにより、前記停止位置における前記摩擦力を低減する
ことを特徴とする衝撃緩衝構造。

（２）筐体に固定される固定軸と、該固定軸の周囲を囲む摩擦発生面を持つスリーブ軸と、復帰手段とを備え、
前記固定軸は、前記スリーブ軸に対し軸方向に相対的に変位可能に該スリーブ軸に組み合わされ、
前記摩擦発生面の摩擦力は、前記軸方向の衝撃力が所定値以下であるとき、前記スリーブ軸と前記固定軸とを初期位置に保持し、
前記復帰手段は、前記所定値を超える前記軸方向の衝撃力により、前記スリーブ軸が前記固定軸に対し移動し、ある位置で停止したとき、前記スリーブ軸と前記固定軸との相対位置を該停止位置から前記初期位置に復帰させるとともに、前記摩擦発生面における摩擦力を該衝撃力を受ける前の大きさに復帰させ、
前記摩擦発生面は、前記固定軸又は前記スリーブ軸のうちの少なくとも一方に設けられた面荒らし又は摩擦力増大用のコーティングでなり、
前記面荒らし又は摩擦力増大用のコーティングでなる前記摩擦発生面の静摩擦力は、前記初期位置にある前記スリーブ軸または前記固定軸のうちの少なくとも一方に外部から加えられる振動による前記軸方向の加速度が前記所定値の前記衝撃力による加速度以下であるとき、前記スリーブ軸と前記固定軸とを一体として振動させ、前記スリーブ軸または前記固定軸のうちの一方から他方に伝わる前記振動の周波数特性に実質上影響を及ぼさないだけの大きさで以って、前記固定軸を前記スリーブ軸に堅固に固定しており、
前記復帰手段は、バネと、前記摩擦発生面における摩擦力の異方性と、前記スリーブ軸に前記軸方向の微振動を与える加振手段とでなり、
前記バネは、前記相対位置が前記初期位置から前記停止位置に変動する過程で伸縮され、該停止位置にある該スリーブ軸に対し該初期位置に復帰させる方向の弾力を及ぼし、
前記加振手段は、前記相対位置が前記停止位置であるときに電源を投入される
ことを特徴とする衝撃緩衝構造。

（３）前記摩擦力の異方性は、前記摩擦発生面に形成した鋸歯状表面構造によりもたらされることを特徴とする前記（２）に記載の衝撃緩衝構造。

（４）前記（１）に記載の衝撃緩衝構造を組み合わせて３軸方向の衝撃を緩衝するようにしたことを特徴とする３軸衝撃緩衝構造。

（５）加速度センサ、ジャイロセンサその他のセンサを有し、該センサが搭載される基板その他のセンサ搭載部材を、前記（１）乃至（４）に記載の衝撃緩衝構造で支持してなる検知装置。

上記本発明によれば、センサの支持構造として用いたときに、センサに伝わる加速度等の外部入力の周波数特性に影響を与え難く、衝撃緩衝機構が作動したときにも衝撃緩衝の機能を容易に復帰でき、小型化が可能な衝撃緩衝構造の提供にある。

次に本発明の実施の形態を挙げ、図面を参照し、本発明を一層具体的に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である衝撃緩衝構造を示す縦断面図（Ａ）およびその衝撃緩衝構造によりセンサを支持する支持構造の一例を示す縦断面図（Ｂ）である。図２は、図１の衝撃緩衝構造の作動過程を示す図である。図において、１は固定軸、２はスリーブ軸、３はバネ、４は復帰用ヒーター、５は緩衝材、６はフランジ、７は変位検知電極、８ａ，８ｂは固定ナット、１０は加速度を感知するセンサ（加速度センサ）、１１は固定軸１におけるネジ切り部，２１はスリーブ軸２におけるネジ切り部、２０は摩擦発生面、４１，４２は復帰用ヒーターリード線、１００は衝撃緩衝構造、２００は筐体、２００ａは筐体カバー、２００ｂは筐体側板、２０１ａ，２０１ｂは筐体底板、２１０は回路基板（前述のセンサ搭載部材に相当）である。筐体２００は、筐体底板２０１ａ，２０１ｂ、筐体カバー２００ａ、筐体側板２００ｂを含んでなる。この実施の形態ではセンサ１０は加速度センサであり、例えば自動車に搭載され、加速度や衝撃を検知するのに利用される。

衝撃緩衝構造１００は、固定軸１、スリーブ軸２、バネ３、復帰用ヒーター４、緩衝材５、変位検知電極７、固定ナット８ａ，８ｂ及びフランジ６を備えてなる。スリーブ軸２の下部をなす円筒部と上部をなすネジ切り部２１とは溶接により固着されている。スリーブ軸２の下部をなす円筒部は、中空であり、内壁が面荒し処理されている。その円筒部の中空穴に固定軸１が、押し込まれている。面荒し処理された円筒部中空穴の内壁面が、摩擦発生面２０をなしている。固定軸１は、自己の側面と摩擦発生面２０との静摩擦力により、スリーブ軸２の円筒部の中空穴に相当に堅固に保持されており、所定値を超える軸方向の力が加えられない限り、スリーブ軸２に固定されている。この所定値は、摩擦発生面２０における静摩擦力が固定軸１と摩擦発生面２０とを一定位置に保持し得る軸方向の衝撃力の最大値である。

固定ナット８ａ及び８ｂは、固定軸１のネジ切り部１１及びスリーブ軸２のネジ切り部２１にそれぞれ螺合されている。回路基板２１０は、固定ナット８ｂとスリーブ軸２の円筒部の上端との間に挟まれて、固着されている。スリーブ軸２の円筒部の下端面と筐体底板２０１ａとの間にバネ３、フランジ６及び緩衝材５が互いに接触して配置してある。フランジ６は固定軸１と一体である。緩衝材５および筐体底板２０１ａは、固定軸１に対し摺動可能に、固定軸１に摺接されている。緩衝材はゴム製である。変位検知電極７は、スリーブ軸２の円筒部中空穴の内壁面に、軸方向に関する所定位置に固定されており、所定値を超える衝撃により固定軸１がスリーブ軸２の円筒部中空穴内で上方に変位し、固定軸１の上端が当接したとき、固定軸１の上端の当接を検知する。復帰用ヒーター４は、スリーブ軸２の下部円筒部に巻き付けられており、復帰用ヒーターリード線４１，４２はヒーター４に電力を供給する。

このような構造の衝撃緩衝構造１００は、図１（Ｂ）に示すように、センサ１０を筐体２００に搭載するための支持手段として用いられる。センサ１０は回路基板２１０に装着されている。回路基板２１０は、矩形の平面形をなし、四隅を衝撃緩衝構造１００で支えられて、筐体底板２０１ａに搭載されている。筐体底板２０１ａ，２０１ｂ、筐体カバー２００ａ及び筐体側板２００ｂが、筐体２００を構成している。筐体底板２０１ａは、筐体底板２０１ｂに一体的に固着されている。図１（Ｂ）では、衝撃緩衝構造１００は２個だけが表れ、これら２個の衝撃緩衝構造１００の後ろに他の２個の衝撃緩衝構造１００が隠れている。

緩衝材５は、固定軸１に固定されているフランジ６及び固定ナット８ａの間に介在してある。そこで、固定軸１は、緩衝材５を介して筐体底板２０１ａに支えられている。このような図１（Ｂ）の構造のセンサ支持構造では、外部から筐体２００に加えられる振動や衝撃は、筐体底板２０１ａ、緩衝材５、フランジ６、固定軸１、摩擦発生面２０、スリーブ軸２および回路基板２１０を介してセンサ１０に伝わる。

前述のとおり、固定軸１とスリーブ軸２とは、摩擦発生面２０における静摩擦力により互いに一定位置に保持されている。この一定位置は前述の初期位置である。バネ３は、初期位置では、やや圧縮された状態にあり、スリーブ軸２の下端面とフランジ６との間に安定に保持されている。図２（１）は、固定軸１とスリーブ軸２とが初期位置にある定常状態を示している。定常状態は、通常の運用時などの状態であり、微振動など、前記所定値の衝撃より小さい加速度だけが筐体２００から衝撃緩衝構造１００に伝わる状態である。この定常状態では、緩衝材５の作用により、センサ１０に伝わる振動は緩衝されるが、固定軸１とスリーブ軸２とは一体となって振動する。したがって、筐体２００の振動（加速度）は、周波数特性に殆ど影響を受けることなく、センサ１０に伝わり、センサ１０で感知される。

いま、４個の衝撃緩衝構造１００が固定ナット８ｂで４隅に固定された回路基板２１０にセンサ１０を装着することにより組部品をまず構成し、この組部品を筐体底板２０１ａに固定ナット８ａで取り付けるものとする。この取り付けの際に、センサ１０の許容値を超える衝撃が何らかの都合で固定軸１に加えられたとする。前述のとおり、固定軸１とスリーブ軸２との接触面である摩擦発生面２０の静摩擦力は所定値にあるが、該所定値はその許容値以下に設定してある。筐体２００から固定軸１に伝達される衝撃がその所定の静摩擦力を超えると、摩擦発生面２０は固定軸１とスリーブ軸２とを初期位置に保持できなくなり、摩擦発生面２０の摩擦力は動摩擦力となる。動摩擦力は静摩擦力より小さいので、固定軸１は、バネ３の弾力に抗して、スリーブ軸２の円筒部に深く侵入する方向に動き、図２（２）の状態を経て、同図（３）の状態に至って停止する。同図（３）の状態では、固定軸１の上端が変位検知電極７に当接している。変位検知電極７は、固定軸１の上端が当接したとき、前記所定の静摩擦力を超える衝撃が固定軸１の軸方向に加わったことを検知する。固定軸１とスリーブ軸２とが動摩擦力に抗して軸方向に相対位置を変える過程で、衝撃エネルギーが消費され、センサ１０に伝わる衝撃力が緩衝される。

固定軸１とスリーブ軸２とが相対移動を停止した位置では、摩擦発生面２０の動摩擦力及びバネ３の弾力が衝撃力と均衡している。固定軸１とスリーブ軸２とが衝撃により初期位置から変動し、両者が相対的に再度停止した位置が、前述の停止位置であり、このとき衝撃緩衝構造１００は図２（３）の状態にある。衝撃が非常に大きいときは、バネ３は最短に圧縮され、固定軸１とスリーブ軸２とは、バネ３の弾力には拠らず、バネ３が最短寸法に圧縮されたときに停止するので、停止位置もその最短寸法で定まる。

所定値を超える衝撃が筐体２００に加わり、衝撃緩衝構造１００が図２（３）の状態になり、固定軸１とスリーブ軸２との距離が停止位置にあるとき、摩擦発生面２０における摩擦力は静摩擦力であり、固定軸１とスリーブ軸２とはその静摩擦力で互いに固着されている。バネ３の弾力は、その静摩擦力よりは小さく設定してあるので、固定軸１とスリーブ軸２とは停止位置での停止を維持する。

衝撃緩衝構造１００が図２（３）の状態、すなわち固定軸１とスリーブ軸２とは停止位置にあるとき、図２（４）に概念的に示すように復帰指令が入力されると、復帰用ヒーターリード４１と４２との間に電源が接続され、復帰用ヒーター４に電源が投入され、スリーブ軸２の円筒部が加熱される。復帰指令の入力は、この実施形態では、復帰用ヒーター４用の電源スイッチを手動でＯＮにする操作である。スリーブ軸２の円筒部が加熱されると、スリーブ軸２の円筒部が固定軸１より高温になり、スリーブ軸２の円筒部が固定軸１より径方向に大きく膨張する。すると、摩擦発生面２０における静摩擦力がバネ３の弾力以下に減少し、スリーブ軸２がバネ３の弾力により押し戻され、固定軸１とスリーブ軸２とは図２（５）の復帰状態に戻る。このとき、固定軸１とスリーブ軸２との相対位置は初期位置に戻されている。固定軸１とスリーブ軸２との相対位置が初期位置に戻されると、復帰用ヒーター４の電源を遮断することにより、復帰指令を解除し（図２（６））、衝撃緩衝構造１００は図２（１）の定常状態に復帰する。復帰指令の解除は、この実施形態では、復帰用ヒーター４用の電源スイッチを手動でＯＦＦにする操作である。定常状態に復帰した衝撃緩衝構造１００では、固定軸１とスリーブ軸２とは初期状態の静摩擦力により再び固着され、再度の衝撃からセンサ１０を守ることができる。

図３は、筐体底板２０１ｄ及び筐体上板２０２並びにこれら両者を互いに固定する筐体側板２０３で筐体を構成し、回路基板２１０を筐体底板２０１ｄと筐体上板２０２との間に搭載するように、衝撃緩衝構造１００ａ及び１００ｂで回路基板２１０を支持した支持構造の例を示す図である。衝撃緩衝構造１００ａ及び１００ｂは、図１の衝撃緩衝構造１００と同様の構造のものである。このように、２つの衝撃緩衝構造の軸を互いに平行にして回路基板２１０を上下から支えることにより、軸方向の衝撃が下から上向きのものであるか、或いは逆に軸方向の衝撃が上から下向きのものであるか、に拘わらず、センサ１０に加わる衝撃を双方向につき均等に緩衝できる。

図４は、本発明の第２の実施形態の衝撃緩衝構造を示す縦断面図（Ａ）及びその衝撃緩衝構造を概念的に示す斜視図である。この図４の衝撃緩衝構造１００ｃでは、スリーブ軸２の円筒部内径および固定軸１の外径が図１におけるものより大きく、バネが固定軸１の上下に設けてある。フランジ６ａ，６ｂは、図１のフランジ６と同様に、固定軸１と一体である。バネ３ｂは、図１のバネ３と同様に作用する。図４の構造は、図３の構造と同様に上下双方向からの衝撃に対し均等に作用する衝撃緩衝機能を有し、しかも図３の構造よりも小さい軸方向の寸法でもって、図３の構造と同様な衝撃緩衝機能を提供できる。

図５は、図４の衝撃緩衝構造１００ｃの作動状態を示す図である。図５（Ａ）は、図４の衝撃緩衝構造１００ｃに所定値を超える衝撃が軸方向に加えられる前の状態を示す。図５（Ａ）の状態では、衝撃緩衝構造１００ｃは、センサ１０による加速度の検知対象物（例えば、自動車）に搭載され、又は検知対象物に搭載される前の状態にあり、未だ所定値を超える衝撃が軸方向に加えられていない。図５（Ｂ）は、衝撃緩衝構造１００ｃが同図（Ａ）の状態にあるときに、所定値を超える上向き（矢印方向）の衝撃が加えられ、スリーブ軸２が固定軸１に対し最大まで（限界）上昇した状態を示す。このとき、バネ３ａは伸張し、バネ３ｂは圧縮されている。図５（Ｃ）は、衝撃緩衝構造１００ｃが同図（Ａ）の状態にあるときに、所定値を超える下向き（矢印方向）の衝撃が加えられ、スリーブ軸２が固定軸１に対し下降した状態を示す。このとき、バネ３ａは圧縮され、バネ３ｂは伸張している。図５（Ｃ）では、スリーブ軸２は、同図（Ａ）の状態よりも固定軸１に対し下降しているが、下限までは下降していない。これは、衝撃の大きさが所定値を超えたが、バネ５ａの弾力によりスリーブ軸２の下降が限界位置に至る前に停止したことを示している。

図６は、衝撃緩衝構造を５個組み合わせ、３軸方向の衝撃を緩衝するようにした３軸衝撃緩衝構造（本発明の第３の実施形態の衝撃緩衝構造）を示す縦断面図（Ａ）および横断面図（Ｂ）である。本図の３軸衝撃緩衝構造は、図４の衝撃緩衝構造１００ｃにおける固定軸及びスリーブ軸の横断面を正方形にした衝撃緩衝構造１００ｃｓを中心に備え、その衝撃緩衝構造１００ｃｓの軸に直交する２軸方向に、衝撃緩衝構造１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ及び１００ｇを設けて成る。衝撃緩衝構造１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ及び１００ｇにおける固定軸及びスリーブ軸も、衝撃緩衝構造１００ｃｓと同様に、固定軸及びスリーブ軸の横断面形は正方形である。このように、固定軸及びスリーブ軸の横断面形を正方形にすることにより、摩擦発生面の製作が容易になる。

図７は、本発明の第４の実施形態の衝撃緩衝構造を示す縦断面図（Ａ）、同図（Ａ）における摩擦発生面２０及びその周辺構造を拡大して示す図（Ｂ）、及び同図（Ｂ）におけるスリーブ軸２Ａを拡大して示す図（Ｃ）である。図７の衝撃緩衝構造１００ｃ１の基本構造は、図６における衝撃緩衝構造１００ｃｓに類似する。しかしながら、図７の衝撃緩衝構造１００ｃ１は、スリーブ軸における摩擦発生面２０が面荒らし処理に依らず、のこぎり状表面とすることにより構成されている点および復帰用ヒーターに代えて復帰振動印加用圧電振動体を備える点で、図６における衝撃緩衝構造１００ｃｓとは相違している。

図１、図３乃至図６の衝撃緩衝構造では、前記復帰手段として復帰用ヒーター４を備えたが、図７の第４の実施形態では、復帰手段は超音波モータの原理を用いた。図７の実施形態においては、固定軸１に接触するスリーブ軸２Ａの表面はのこぎり状表面構造２０ａ及び２０ｂでなり、のこぎり状表面構造２０ａ及び２０ｂは摩擦発生面をなしている。この摩擦発生面における摩擦力には異方性がある。すなわち、のこぎり状表面構造２０ａと固定軸１との摩擦発生面では、のこぎり状表面構造２０ａが固定軸１に対し矢印２５ａ方向に動くとき、矢印２５ｂ方向に動くときより、摩擦力は大きい。同様に、のこぎり状表面構造２０ｂと固定軸１との摩擦発生面では、のこぎり状表面構造２０ｂが固定軸１に対し矢印２５ｂ方向に動くとき、矢印２５ａ方向に動くときより、摩擦力は大きい。このように、図７の構造では、のこぎり状表面構造２０ａにおける摩擦発生面の摩擦力に異方性があるので、復帰振動印加用圧電振動体４０ａにより符号４５ａ方向の振動を起こさせ、のこぎり状表面構造２０ａにその振動を加えることにより、矢印２５ａ方向の復帰力をスリーブ軸２Ａに与えることができる。逆に、復帰振動印加用圧電振動体４０ｂにより符号４５ｂ方向の振動を起こさせ、のこぎり状表面構造２０ｂにその振動を加えることにより、のこぎり状表面構造２０ｂにおける摩擦発生面の摩擦力の異方性により、矢印２５ｂ方向の復帰力をスリーブ軸２Ａに与えることができる。固定軸１とスリーブ軸２Ａとの相対位置を停止位置から初期位置に復帰させるための復帰力は復帰振動印加用圧電振動体４０ａ及び４０ｂに高周波信号を加えることにより、超音波モータの原理により、発生することができるので、その復帰力のためにはバネは不要である。しかし、所定値を超える軸方向の衝撃が加わったときに、衝撃を緩衝するように、衝撃力に抗して、固定軸１とスリーブ軸２Ａとを相対的に円滑に移動させ、両者を衝撃力に応じた位置で停止させるためには、バネが必要である。

以上に実施の形態を挙げ、本発明を具体的に説明したが、本発明がこれら実施形態に限定されるものでないことは勿論である。例えば、第１乃至第３の実施の形態では、摩擦発生面は面荒らし処理により製作したが、面荒らし処理に依らず、摩擦係数の大きい物質のコーティングによっても製作することが可能である。また、センサ１０は、上述の実施の形態では加速度センサとしたが、ジャイロセンサその他のセンサであっても、本発明の衝撃緩衝構造は基板等のセンサ搭載部材を効果的に支持できることは勿論である。

さらに、以上には、衝撃緩衝構造の実施の形態を挙げたが、本発明によれば、センサを搭載するための基板などのセンサ搭載構造をその衝撃緩衝構造により支持するようにした検知装置を実現できる。このような構成の検知装置は、センサに伝わる加速度等の外部入力の周波数特性に影響を与え難く、衝撃緩衝機構が作動したときにも衝撃緩衝の機能を容易に復帰でき、小型化が可能である。

本発明の第１の実施の形態である衝撃緩衝構造を示す縦断面図（Ａ）およびその衝撃緩衝構造によりセンサを支持する支持構造の一例を示す縦断面図（Ｂ）である。 図１の衝撃緩衝構造の作動過程を示す図である。 筐体底板２０１ｄと筐体上板２０２との間に回路基板２１０を搭載するように、衝撃緩衝構造１００ａ及び１００ｂで回路基板２１０を支持した支持構造の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の衝撃緩衝構造を示す縦断面図（Ａ）及びその衝撃緩衝構造を概念的に示す斜視図である。 図４の衝撃緩衝構造１００ｃの作動状態を示す図である。 衝撃緩衝構造を５個組み合わせ、３軸方向の衝撃を緩衝するようにした３軸衝撃緩衝構造（本発明の第３の実施形態の衝撃緩衝構造）を示す縦断面図（Ａ）および横断面図（Ｂ）である。 本発明の第４の実施形態の衝撃緩衝構造を示す縦断面図（Ａ）、同図（Ａ）における摩擦発生面２０及びその周辺構造を拡大して示す図（Ｂ）、及び同図（Ｂ）におけるスリーブ軸２Ａを拡大して示す図（Ｃ）である。

符号の説明

１ 固定軸
２，２Ａ スリーブ軸
３ バネ
４ 復帰用ヒーター
５ 緩衝材（ゴム等）
６，６ａ，６ｂ フランジ
７ 変位検知電極
８ａ，８ｂ 固定ナット
１０ センサ
１１，２１ ネジ切り部
２０ 摩擦発生面
２０ａ，２０ｂ のこぎり状表面構造
４０ａ，４０ｂ 復帰振動印加用圧電振動体
４１，４２ 復帰用ヒーターリード線
４５ａ，４５ｂ 圧電振動体４０ａ，４０ｂの振動方向
１００、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｃ１，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ 衝撃緩衝構造
２００ 筐体
２００ａ 筐体カバー
２００ｂ 筐体側板
２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｄ 筐体底板
２０２ 筐体上板
２０３ 筐体側板
２１０ 回路基板

Claims (5)

1. 筐体に固定される固定軸と、該固定軸の周囲を囲む摩擦発生面を持つスリーブ軸と、復帰手段とを備え、
   前記固定軸は、前記スリーブ軸に対し軸方向に相対的に変位可能に該スリーブ軸に組み合わされ、
   前記摩擦発生面の摩擦力は、前記軸方向の衝撃力が所定値以下であるとき、前記スリーブ軸と前記固定軸とを初期位置に保持し、
   前記復帰手段は、前記所定値を超える前記軸方向の衝撃力により、前記スリーブ軸が前記固定軸に対し移動し、ある位置で停止したとき、前記スリーブ軸と前記固定軸との相対位置を該停止位置から前記初期位置に復帰させるとともに、前記摩擦発生面における摩擦力を該衝撃力を受ける前の大きさに復帰させ、
   前記摩擦発生面は、前記固定軸又は前記スリーブ軸のうちの少なくとも一方に設けられた面荒らし又は摩擦力増大用のコーティングでなり、
   前記面荒らし又は摩擦力増大用のコーティングでなる前記摩擦発生面の静摩擦力は、前記初期位置にある前記スリーブ軸または前記固定軸のうちの少なくとも一方に外部から加えられる振動による前記軸方向の加速度が前記所定値の前記衝撃力による加速度以下であるとき、前記スリーブ軸と前記固定軸とを一体として振動させ、前記スリーブ軸または前記固定軸のうちの一方から他方に伝わる前記振動の周波数特性に実質上影響を及ぼさないだけの大きさで以って、前記固定軸を前記スリーブ軸に堅固に固定しており、
   前記復帰手段は第１及び第２のバネ並びにヒーターでなり、
   前記第１のバネは、前記相対位置が前記初期位置から前記停止位置に変動する過程で前記固定軸および前記スリーブ軸の間の第１の空間で伸縮され、該停止位置にある前記固定軸および前記スリーブ軸に対し該初期位置に復帰させる方向の弾力を及ぼし、
   前記第２のバネは、前記相対位置が前記初期位置から前記停止位置に変動する過程で前記固定軸および前記筐体の間の第２の空間で伸縮され、該停止位置にある前記固定軸に対し該初期位置に復帰させる方向の弾力を及ぼし、
   前記ヒーターは、前記相対位置が前記停止位置であるときに、電源を投入され、前記スリーブ軸を加熱することにより、前記停止位置における前記摩擦力を低減する
   ことを特徴とする衝撃緩衝構造。
2. 筐体に固定される固定軸と、該固定軸の周囲を囲む摩擦発生面を持つスリーブ軸と、復帰手段とを備え、
   前記固定軸は、前記スリーブ軸に対し軸方向に相対的に変位可能に該スリーブ軸に組み合わされ、
   前記摩擦発生面の摩擦力は、前記軸方向の衝撃力が所定値以下であるとき、前記スリーブ軸と前記固定軸とを初期位置に保持し、
   前記復帰手段は、前記所定値を超える前記軸方向の衝撃力により、前記スリーブ軸が前記固定軸に対し移動し、ある位置で停止したとき、前記スリーブ軸と前記固定軸との相対位置を該停止位置から前記初期位置に復帰させるとともに、前記摩擦発生面における摩擦力を該衝撃力を受ける前の大きさに復帰させ、
   前記摩擦発生面は、前記固定軸又は前記スリーブ軸のうちの少なくとも一方に設けられた面荒らし又は摩擦力増大用のコーティングでなり、
   前記面荒らし又は摩擦力増大用のコーティングでなる前記摩擦発生面の静摩擦力は、前記初期位置にある前記スリーブ軸または前記固定軸のうちの少なくとも一方に外部から加えられる振動による前記軸方向の加速度が前記所定値の前記衝撃力による加速度以下であるとき、前記スリーブ軸と前記固定軸とを一体として振動させ、前記スリーブ軸または前記固定軸のうちの一方から他方に伝わる前記振動の周波数特性に実質上影響を及ぼさないだけの大きさで以って、前記固定軸を前記スリーブ軸に堅固に固定しており、
   前記復帰手段は、バネと、前記摩擦発生面における摩擦力の異方性と、前記スリーブ軸に前記軸方向の微振動を与える加振手段とでなり、
   前記バネは、前記相対位置が前記初期位置から前記停止位置に変動する過程で伸縮され、該停止位置にある該スリーブ軸に対し該初期位置に復帰させる方向の弾力を及ぼし、
   前記加振手段は、前記相対位置が前記停止位置であるときに電源を投入される
   ことを特徴とする衝撃緩衝構造。
3. 前記摩擦力の異方性は、前記摩擦発生面に形成した鋸歯状表面構造によりもたらされることを特徴とする請求項２に記載の衝撃緩衝構造。
4. 請求項１に記載の衝撃緩衝構造を組み合わせて３軸方向の衝撃を緩衝するようにしたことを特徴とする３軸衝撃緩衝構造。
5. 加速度センサ、ジャイロセンサその他のセンサを有し、該センサが搭載される基板その他のセンサ搭載部材を、請求項１乃至４に記載の衝撃緩衝構造で支持してなる検知装置。

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