JP5870989B2 - 車両用圧力検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両に発生する圧力変化のみを正確に検出することができる車両用圧力検出装置を提供することにある。
特に、第1検出部材および第2検出部材の双方が、保護部材に覆われているため、上述した減算によって、第1検出部材の検出値から第1ダイヤフラムの衝撃振動による影響のみでなく、保護部材の衝撃振動による影響も取り除くことができるため、密閉空間内の圧力変化の検出精度をよりいっそう向上させることができる。
尚、上述した「第1ダイヤフラムと同方向かつ同じ向きに同じ量だけ撓むことにより、第1ダイヤフラムと同一の信号を発生させる第2ダイヤフラム」とは、必ずしも厳密な意味ではなく、本発明においては、第1ダイヤフラムによる検出値と第2ダイヤフラムによる検出値との間で、第1ダイヤフラムによる検出値から第2ダイヤフラムによる検出値を差し引くことにより、第1ダイヤフラムによる検出値から衝撃振動による影響を取り除くことについて、支障の無い程度でのばらつきがある場合も含んでいる。
図1乃至図6に基づき、本発明の実施形態1による圧力センサ構造体SEおよび圧力センサ構造体SEを含んだエアバッグシステムについて説明する。図1に示すように、車両ドア7は車両6の側端面に位置するアウタパネル71と、アウタパネル71に対して車室内側に対向するインナパネル72を備えている。アウタパネル71とインナパネル72は、ともに鋼板をプレス成形して形成されており、それぞれの外周部が互いに溶接されることにより一体化されている。インナパネル72の車室内側には、合成樹脂材料にて形成されたドアトリム73が係合している。
インナパネル72には、圧力センサ構造体SEが固定されている。圧力センサ構造体SEは、密閉室75内に臨むように取り付けられ、車両ドア7の衝突による変形に起因して、密閉室75が圧縮されることによる密閉室75内の圧力の上昇(変化)を検知することが可能に形成されている。
また、センサ本体12には、図2において上方へと延び、保護部材16を貫いて密閉室75に到達する延在部12g(センサ延在部に該当する)が一体に形成されている。延在部12g内には、第2チャンバ12fと連通した導通孔12hが貫通しており、これにより、第2チャンバ12fは密閉室75と連通している。
各電極14は、半田17によって、センサ基板18に電気的に接続されている。センサ基板18は、上述した圧力センサ構造体SEの図示しない箱体を介してインナパネル72に固定されており、これにより、センサハウジング11はセンサ基板18を介して車両ドア7に取り付けられている。
すなわち、拡散抵抗Rc、Rsによって形成されたホイートストンブリッジが平衡状態にある時、接続点mnは同電位にあるため、接続点mn間の電圧Vsは0となっている。これに対し、密閉室75に圧力変化が発生して第1ダイヤフラム12cが図3において下方に撓むと、拡散抵抗Rcの抵抗値が減少するとともに、拡散抵抗Rsの抵抗値は増大する。これにより、接続点mの電位が接続点nの電位よりも高くなるため、第1ダイヤフラム12cの撓み量に応じて、接続点mn間に電圧Vsが発生する。
圧力センサ1において、第1ダイヤフラム12cおよび第2ダイヤフラム12dは、それぞれ覆われている保護部材16の厚みを含めて同等の特性に設定されている。したがって、第1ダイヤフラム12cおよび第2ダイヤフラム12dに、それぞれ同等(同方向かつ同じ向きに同じ大きさ)の衝撃振動が加わった場合、第1ダイヤフラム12cおよび第2ダイヤフラム12dにおいて、同方向かつ同等の大きさの電圧Vsが発生するように設定されている。以下、接続点mn間に発生した電圧Vsを、第1ダイヤフラム12cまたは第2ダイヤフラム12dによる検出値と言う。
圧力センサ1は、上述したもの以外の構成であってもよく、例えば、拡散抵抗Rc、Rsの代わりに、歪ゲージを使用したもの等であってもよい。
上述したように、圧力センサ1の第1チャンバ12eは密閉室75から遮断されているため、密閉室75に発生した圧力変化は、保護部材16を介して第1ダイヤフラム12cを図5において下方へと撓ませる。
一方、第2チャンバ12fは、導通孔12hを介して密閉室75と連通していることにより、密閉室75に発生した圧力変化は第2チャンバ12fへも導入されるため、当該圧力変化により第2ダイヤフラム12dが撓むことはない。
したがって、車両ドア7への衝突が発生した場合、第1ダイヤフラム12cによる検出値には、密閉室75の圧力と第1ダイヤフラム12cおよびそれを覆う保護部材16の衝撃振動とによるものとが混在し、第2ダイヤフラム12dによる検出値には、第2ダイヤフラム12dおよびそれを覆う保護部材16の衝撃振動によるもののみとなる。
エアバッグコントローラ3には、他の圧力センサまたは加速度センサ等の複数のセンサにより形成されたセンサ群4が接続されている。また、エアバッグコントローラ3には、エアバッグ装置5が接続されている。エアバッグ装置5は従前のタイプのものと同様であって、図示しないインフレータ、バッグおよび点火装置により形成されている。
一方、第2ダイヤフラム12dによる検出値PS2(平常時に対する衝突時の変化量)は第2ダイヤフラム12dおよびそれを覆う保護部材16の衝撃振動による変化量:ΔFのみとなる。
回路部13aは、第1ダイヤフラム12cによる検出値PS1から、第2ダイヤフラム12dによる検出値PS2を減算し、密閉室75の圧力(の変化量)PS0=ΔPを算出する。回路部13aによる演算結果は、A/D変換器13bによりデジタル化された後、衝突判定部31に送信される。
エアバッグコントローラ3の衝突判定部31は、圧力センサ1により密閉室75内の圧力が所定の衝突閾値以上であることを検出した場合、またはセンサ群4に含まれる他のセンサによって他の車両ドア内の圧力が上昇したことを検出した場合、もしくは、他の加速度センサによって所定の衝突閾値以上の加速度を検出した場合に、車両6が衝突したと判定して、エアバッグ装置5を作動させる。
特に、第1ダイヤフラム12cおよび第2ダイヤフラム12dの双方が、保護部材16に覆われているため、上述した減算によって、第1ダイヤフラム12cの検出値から第1ダイヤフラム12cの衝撃振動による影響のみでなく、保護部材16の衝撃振動による影響も取り除くことができるため、密閉室75内の圧力変化の検出精度をよりいっそう向上させることができる。
また、第1ダイヤフラム12cおよび第2ダイヤフラム12dが一体的に形成されたことにより、第1ダイヤフラム12cおよび第2ダイヤフラム12dを同時に形成することができるため、よりいっそう製造の容易な圧力センサ1にすることができる。
また、密閉室75は、車両ドア7内部に形成され、車両ドア7への衝突があった場合、圧力センサ1によって、密閉室75が変形、圧縮されたことによる圧力の上昇を検知するようにしたことにより、車両ドア7への衝突を精度よく検出することが可能となる。
次に、図7に基づいて、関連発明1による圧力センサ1Aについて、実施形態1による圧力センサ1との相違点を中心に説明する。尚、図7において、図2と同一の構成については、同一の符号を付している。
本関連発明による圧力センサ1Aにおいては、センサハウジング11Aの底面11a上に、センサ本体19(第1検出部材および第2検出部材に該当する)が取り付けられている。実施形態1の場合と同様に、センサ本体19の下面には、第1凹部19aおよび第2凹部19bが形成されており、第1凹部19aおよび第2凹部19bの底部(図7において上方)には、それぞれ第1ダイヤフラム19cおよび第2ダイヤフラム19dが形成されている。
これによって、センサハウジング11Aと第1ダイヤフラム19cおよび第2ダイヤフラム19dとの間に、それぞれ第1チャンバ19eおよび第2チャンバ19fが形成される。図7に示すように、第1チャンバ19eは密閉室75から遮断されている。
次に、図8に基づいて、実施形態2による圧力センサ1Bについて、実施形態1による圧力センサ1との相違点を中心に説明する。尚、図8において、図2と同一の構成については、同一の符号を付している。
本実施形態による圧力センサ1Bにおいては、センサハウジング11の底面11a上に、互いに分離した第1センサチップ20(第1検出部材に該当する)および第2センサチップ21(第2検出部材に該当する)が取り付けられている。第1センサチップ20および第2センサチップ21の下面には、それぞれ第1凹部20aおよび第2凹部21aが形成されており、第1凹部20aおよび第2凹部21aの底部(図8において上方)には、それぞれ第1ダイヤフラム20bおよび第2ダイヤフラム21bが形成されている。
これによって、センサハウジング11と第1ダイヤフラム20bおよび第2ダイヤフラム21bとの間に、それぞれ第1チャンバ20cおよび第2チャンバ21cが形成される。図8に示すように、第1チャンバ20cは密閉室75から遮断されている。また、第2センサチップ21と電極14との間、第1センサチップ20と第2センサチップ21との間、第1センサチップ20と回路チップ13との間および回路チップ13と電極14との間は、それぞれワイヤボンディング15により接続されている。
次に、図9に基づいて、関連発明2による圧力センサ1Cについて、実施形態2による圧力センサ1Bとの相違点を中心に説明する。尚、図9において、図2、図7および図8と同一の構成については、同一の符号を付している。
本関連発明による圧力センサ1Cにおいては、センサハウジング11Aの底面11a上に、実施形態2のものと同一の第1センサチップ20および実施形態2のものとは異なる第2センサチップ22(第2検出部材に該当する)が取り付けられている。第1センサチップ20および第2センサチップ22は、実質的に同一の構成である。第1センサチップ20および第2センサチップ22の下面には、それぞれ第1凹部20aおよび第2凹部22aが形成されており、第1凹部20aおよび第2凹部22aの底部(図9において上方)には、それぞれ第1ダイヤフラム20bおよび第2ダイヤフラム22bが形成されている。
これによって、センサハウジング11Aと第1ダイヤフラム20bおよび第2ダイヤフラム22bとの間に、それぞれ第1チャンバ20cおよび第2チャンバ22cが形成される。図9に示すように、第1チャンバ20cは密閉室75から遮断されている。また、第2センサチップ22と電極14との間、第1センサチップ20と第2センサチップ22との間、第1センサチップ20と回路チップ13との間および回路チップ13と電極14との間は、それぞれワイヤボンディング15により接続されている。
本関連発明によれば、第1センサチップ20と第2センサチップ22とにおいて、実質的に同一の部材を使用できるため、圧力センサ1Cを製造するための部品点数を低減することが可能になる。
次に、図10に基づいて、実施形態3による圧力センサ1Dを含んだエアバッグシステムについて、実施形態1との相違点を中心に説明する。尚、図10において、図6と同一の構成については、同一の符号を付している。
本実施形態による圧力センサ1Dにおいては、実施形態1による圧力センサ1と異なり、センサ本体12に接続された回路チップ13Aに回路部13aが含まれていない。一方、エアバッグコントローラ3Aには、実施形態1による回路部13aと同様の演算機能を有する演算部32が設けられており、演算部32は回路チップ13AのA/D変換器13bとエアバッグコントローラ3Aの衝突判定部31とに接続されている。
本実施形態によれば、回路チップ13Aに回路部13aが設けられていないため、回路チップ13Aを小型化でき、延いては圧力センサ1Dを小型化することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
本発明による圧力センサ1は、車両6のサイドドアのみではなく、バックドア等への衝突の検知にも適用可能である。
また、圧力センサ1は、車両6の衝突検知以外の用途に適用してもよい。
また、圧力センサ1において、第1ダイヤフラム12cおよび第2ダイヤフラム12dに、それぞれ同等(同方向かつ同じ向きに同じ大きさ)の衝撃振動が加わった場合、第1ダイヤフラム12cおよび第2ダイヤフラム12dにおいて、同等の検出値が発生するように設定されているが、第1ダイヤフラム12cによる検出値と第2ダイヤフラム12dによる検出値との間で、第1ダイヤフラム12cによる検出値から第2ダイヤフラム12dによる検出値を差し引くことにより、第1ダイヤフラム12cによる検出値から衝撃振動による影響を取り除くことについて、支障の無い程度でのばらつきがあってもよい。
Claims (4)
- 車両(6)に取り付けられるセンサハウジング(11)と、
前記車両の密閉空間(75)に臨むように、前記センサハウジングに取り付けられ、前記センサハウジングとの間に前記密閉空間と遮断された第1チャンバ(12e、20c)を形成するとともに、前記密閉空間内の圧力により撓んで信号を発生させる第1ダイヤフラム(12c、20b)を含んだ第1検出部材(12、20)と、
前記密閉空間に臨むように、前記センサハウジングに対して取り付けられ、前記センサハウジングとの間に前記密閉空間と連通した第2チャンバ(12f、21c)を形成するとともに、前記第1ダイヤフラムと同方向かつ同じ向きに同じ量だけ撓むことにより、前記第1ダイヤフラムと同一の信号を発生させる第2ダイヤフラム(12d、21b)を含んだ第2検出部材(12、21)と、
前記第1検出部材および前記第2検出部材を覆うように、前記センサハウジング内に充填された保護部材(16)と、
を備え、
前記第2検出部材は、
前記保護部材を貫いて、前記密閉空間に到達するセンサ延在部(12g、21d)を有し、
前記センサ延在部には、前記第2チャンバと前記密閉空間とを連通する導通孔(12h、21e)が貫通している車両用圧力検出装置(1、1B、1D)。 - 前記第1検出部材(12)および前記第2検出部材(12)が一体的に形成された請求項1記載の車両用圧力検出装置(1)。
- 前記第1検出部材による検出値から、前記第2検出部材による検出値を減算する演算回路部(13a)を備えた請求項1または2に記載の車両用圧力検出装置(1)。
- 前記密閉空間は、
車両ドア(7)内部に形成され、
該車両ドアへの衝突があった場合、前記密閉空間が圧縮されたことによる圧力の上昇を検知する請求項1乃至3のうちのいずれか一項に記載の車両用圧力検出装置(1、1B、1D)。
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