JP5955113B2 - 加速度計測用装置および加速度計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両衝突時など車両に発生する加速度の計測に用いられる加速度計測用装置および加速度計測方法に関するものである。

自動車などの車両には、例えば、エアバックコントロールユニット（ECU: Electronic Control Unit、以下、ＥＣＵと称する）などの車載用電子機器を収容する筐体が取付けられている。

特許文献１には、車載用電子機器としての制御基板を収容する筐体が記載されている。この制御基板には、車両衝突時の加速度を検出する加速度センサが実装されている。

特許文献１に記載の筐体は、ケース本体と、ケース本体の側壁から外側に延びていて車両に固定される複数のブラケットと、ケース本体の側壁とブラケットとの間にわたる複数の補強リブとを備えている。特許文献１では、この筐体によれば、車両衝突時の衝撃により制御基板が破壊されることを防止し、制御基板を確実に保護できるとしている。

特開２０１０−２４１２４９号公報

ところで、ＥＣＵの製品としての信頼性を確保するためには、例えば、制御基板に実装された加速度センサで検出された加速度データを計測する必要がある。

一例として、筐体に加速度センサを設置し、この加速度センサで検出された加速度データを計測し、この加速度データに基づいて、制御基板に実装された加速度センサを調整する手法が考えられる。

近年、筐体の材質として、金属ではなく樹脂が採用される傾向がある。アルミニウムなどの金属製の筐体は、剛性が高く固有振動数も樹脂などに比べると比較的高い。このため、筐体が固定された箇所での車両の振動周波数と、金属製の筐体の固有振動数とが一致して共振が生じる事態は少ない。

このため、金属製の筐体に取付けられた加速度センサは、共振の影響を受け難く、検出された加速度データの信頼性が高い。よって、金属製の筐体に取付けられた加速度センサを用いて上記手法を適用すれば、制御基板に実装された加速度センサの加速度データを計測し、この加速度センサを調整することは可能であった。

一方、樹脂製の筐体では、軽量化が図れるものの、金属製の筐体に比べて剛性が低く固有振動数も比較的低くなる傾向がある。このため、樹脂製の筐体は、共振の影響を受け易くなる。

つまり、上記手法では、共振や振動の影響を受け易い樹脂製の筐体に加速度センサを取付けるため、この加速度センサで検出された加速度データ自体が信頼性に乏しい。よって、上記手法は、制御基板に実装された加速度センサで検出された加速度データを計測するとともに、この加速度センサを調整することには適さない。なお、特許文献１は、単に、車両衝突時の衝撃から制御基板を保護するものであり、筐体に収容された加速度センサで検出された加速度データを計測する点に関して、何ら対策が講じられていない。

本発明は、このような課題に鑑み、信頼性の高い加速度データに基づいて、車両に発生する加速度を計測できる加速度計測用装置および加速度計測方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる加速度計測用装置の代表的な構成は、車載用電子機器を収容する樹脂製の筐体と、筐体の側面から筐体の設置面に沿って突出する平板状の脚部と、筐体の内部に設置された第１加速度センサとを備えた車両に発生する加速度を計測する加速度計測用装置であって、脚部の上に着脱可能に取付けられ脚部とともに設置面に共締めされる金属製のブラケットと、ブラケットに搭載される第２加速度センサとを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、第２加速度センサは、筐体の脚部とともに設置面に共締めされる金属製のブラケットに搭載されている。つまり、第２加速度センサは、金属などに比べて固有振動数の低い樹脂製の筐体に接して設置され、さらに、樹脂などに比べて固有振動数の高い金属製のブラケットに搭載されていることになる。このため、車両衝突時など車両に加速度が発生し、樹脂製の筐体の固有振動数と筐体が固定された箇所での車両の振動周波数とが一致して共振が生じた場合であっても、第２加速度センサは共振の影響を受け難い。したがって、金属製のブラケットに搭載された第２加速度センサでは、信頼性の高い加速度データを計測できる。ここで、車両衝突試験を実施した場合には、筐体の内部に設置された検証対象となる第１加速度センサの加速度データが、計測された信頼性の高い第２加速度センサの加速度データに近づくあるいは一致するように、第１加速度センサを適宜調整してもよい。

具体的には、第１加速度センサで検出された加速度データと第２加速度センサで検出された加速度データとを比較する比較部と、比較部での結果に基づいて、第１加速度センサの調整を行う調整部とをさらに備えるとよい。これにより、比較部の結果に基づいて、調整部が第１加速度センサの感度調整を行うことができる。

ブラケットに取付けられ、第２加速度センサを支持するほぼ直方体の支持体をさらに備えるとよい。これにより、第２加速度センサを検出軸の方向が、例えばＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿っているとき、支持体が直方体であれば、面方向がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸である各面に第２加速度センサを設置できる。つまり、第２加速度センサを検出軸の方向に沿った適切な方向で支持体に設置できる。

ブラケットは、ブラケットよりも隆起し上面に支持体が取付けられる取付部を有するとよい。これにより、ブラケットと取付部とが段違い平面となり、剛性が向上し、共振の影響をより低減できる。

ブラケットは、ブラケットよりも沈降し上面に支持体が取付けられる取付部を有するとよい。このようにしても、ブラケットと取付部とが段違い平面となり、剛性が向上し、共振の影響をより低減できる。

ブラケットは長尺状であり、その長手方向の両縁部に沿って立設されたリブが形成されているとよい。これにより、ブラケット全体の剛性が向上し、共振の影響をより低減できる。

支持体は、ブラケットに対して着脱可能に取付けられるとよい。これにより、ブラケットと支持体とが分離可能であり、補修などのメンテナンスが容易となる。また、必要な部品のみ交換できるので、部品コストを抑えることができる。

上記課題を解決するために、本発明にかかる加速度計測方法の代表的な構成は、上述の加速度計側用装置を用いて、第１加速度センサの加速度データを計測してもよい。

上記構成によれば、共振の影響を受け難い加速度計測用装置に設置されていて、信頼性の高い第２加速度センサの加速度データを計測することで、第１加速度センサの調整を行うことができる。

本発明によれば、信頼性の高い加速度データに基づいて、車両に発生する加速度を計測できる加速度計測用装置および加速度計測方法を提供することができる。

本発明の実施形態における加速度計測用治具を筐体とともに示す図である。 図１の加速度計測用治具のＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。 図１の加速度計測用治具を拡大して示す図である。 図３の加速度計測用治具の一部を示す図である。 本実施形態における加速度計側用治具を含む加速度計側用装置の機能を示す図である。 本実施形態における加速度計側用装置を用いた加速度計測方法を示すフローチャートである。 比較例となる加速度センサを筐体とともに示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施形態における加速度計測用治具を筐体とともに示す図である。図２は、図１の加速度計測用治具のＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。図３は、図１の加速度計測用治具を拡大して示す図である。図４は、図３の加速度計測用治具の一部を示す図である。図４（ａ）は、加速度計測用治具の一部の表面側を示す図である。図４（ｂ）は、加速度計測用治具の一部の裏面側を示す図である。

加速度計測用治具１００は、図１に示すように、筐体２００に接して取付けられている。筐体２００は、例えば樹脂製のケース部材２０２と、土台となる蓋部材２０４とを含み、内部には制御基板２０６が収容されている。なお、蓋部材２０４の材質は、ケース部材２０２と同様に樹脂製であってもよく、あるいは金属製であっても構わない。

制御基板２０６は、蓋部材２０４の上に配置されていて、例えば、エアバックコントロールユニット（ECU: Electronic Control Unit）などの車載用電子機器である。また、制御基板２０６には、車両衝突時など車両に発生する加速度を検出する第１加速度センサ２０８が実装されている。

筐体２００は、図１に示すように、車両に固定するために外側に張り出したフランジ（脚部）２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃを有している。フランジ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃは、図１に示すようにケース部材２０２から張り出すように形成してもよく、あるいは、蓋部材２０４から張り出すように形成してもよい。筐体２００のフランジ２１０ａ、２１０ｂは、筐体２００を車両に固定するだけでなく、加速度計測用治具１００の設置にも用いられる。また、筐体２００のフランジ２１０ｃは、筐体２００を車両に固定するために用いられる。

図２に代表的に示す筐体２００のフランジ２１０ａには、開口部２１２が形成されている。また、車両のうち筐体２００が設置されるパネルなどの固定部材２１４には、開口部２１２に対応する孔部２１６が形成されている。なお、フランジ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃは、例えば、筐体２００の側面から筐体２００の設置面となる固定部材２１４に沿って突出する平板状である。

加速度計測用治具１００は、第１加速度センサ２０８で検出される加速度データを計測するために用いられる治具であり、例えば、金属製のブラケット１０２と、支持体１０４と、複数の第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄとを備えている。

ブラケット１０２は、図３に示すように長尺状であり、長手方向の両端付近に２つの貫通孔１０８ａ、１０８ｂが形成されている。ブラケット１０２は、図２に示す筐体２００のフランジ２１０ａを挟んで、車両の上記固定部材２１４にボルト１１０ａにより共締めされている。ボルト１１０ａは、ブラケット１０２の貫通孔１０８ａ、筐体２００のフランジ２１０ａの開口部２１２を貫通し、さらに、車両の固定部材２１４の孔部２１６に捻じ込まれている。また、ブラケット１０２は、図１に示すように、ボルト１１０ｂによって、筐体２００のフランジ２１０ｂとともに車両に共締めされている。

このようにして、ブラケット１０２は、筐体２００のフランジ２１０ａ、２１０ｂに着脱可能に取付けられている。なお、ボルト１１０ｃは、図１に示す筐体２００の上記フランジ２１０ｃに挿入され、筐体２００を車両に固定している。

また、ブラケット１０２は、上面に支持体１０４が取付けられる取付部１１２を有している。この取付部１１２は、図３に示すように平面であり、ブラケット１０２の取付部１１２を除く平面と比べて、高さが異なっている。すなわち、取付部１１２は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、表面側に隆起した平面形状となっていて、ブラケット１０２の剛性を高めている。

さらに、ブラケット１０２は、長手方向の両縁部に沿って立設されたリブ１１４ａ、１１４ｂが形成されていて、剛性が高められている。

支持体１０４は、例えば金属製であり、図４（ａ）に示すように、ほぼ直方体に形成されている。支持体１０４の各面には、第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを固定するための固定用ねじ穴１１６が設けられている。

また、支持体１０４は、図４（ｂ）に示すように、裏面側から例えば複数のボルト１１８によって、ブラケット１０２に固定される。つまり、支持体１０４は、ブラケット１０２に対して着脱可能に取付けられている。このため、ブラケット１０２と支持体１０４とが分離可能となり、補修などのメンテナンスが容易となる。また、必要な部品のみ交換できるので、部品コストを抑えられる。

複数の第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは、支持体１０４の固定用ねじ穴１１６に挿入されたねじ１２０により（図３参照）、支持体１０４に固定される。固定用ねじ穴１１６が支持体１０４の各面に形成されているので、使用する第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの検出軸の方向に応じて、第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを適切な方向で支持体１０４に固定できる。

ここでは、第２加速度センサ１０６ａの検出軸の方向がＸ軸方向、第２加速度センサ１０６ｂ、１０６ｃの検出軸の方向がＹ軸方向、さらに、第２加速度センサ１０６ｄの検出軸の方向がＺ軸方向となるように、それぞれ支持体１０４に固定されている。

このように、複数の第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが搭載された加速度計測用治具１００は、図１に示すように、筐体２００のフランジ２１０ａ、２１０ｂの間に差し渡されている。さらに、加速度計測用治具１００では、ブラケット１０２がフランジ２１０ａ、２１０ｂとともに車両に共締めされている。

つまり、複数の第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは、筐体２００に固定されず、筐体２００に接するフランジ２１０ａ、２１０ｂに取付けられた加速度計測用治具１００に搭載されている。

以下、図５および図６を参照して、上記加速度計測用治具１００を含む加速度計測用装置１３０、および、加速度計測用治具１００を用いた加速度計測方法について説明する。図５は、本実施形態における加速度計測用治具１００を含む加速度計測用装置１３０の機能を示す図である。図６は、本実施形態における加速度計測用装置１３０を用いた加速度計測方法を示すフローチャートである。

加速度計測用装置１３０は、図５に示すように、制御基板２０６上に実装された検証対象とされる第１加速度センサ２０８と、上述の加速度計測用治具１００に設置された第２加速度センサ１０６と、比較部１３２と、検証部１３４と、調整部１３６とを備える。なお、第２加速度センサ１０６は、上記第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを代表的に示している。

比較部１３２は、第１加速度センサ２０８で検出された加速度データと、第２加速度センサ１０６で検出された加速度データとを比較する。検証部１３４は、第１加速度センサ２０８で検出された加速度データの値が所定値以内か否かを検証する。なお、所定値とは、第１加速度センサ２０８で検出された加速度データが、製品としての信頼性を確保できる程度の値を想定しており、特に制限されない。

調整部１３６は、第１加速度センサ２０８の値が所定値以内ではないとき、第１加速度センサ２０８の調整を行う。第１加速度センサ２０８の調整としては、例えば感度調整を施すことが挙げられる。

次に、加速度計測方法では、図６に示すように、まず、作業者などが加速度計測用治具１００のブラケット１０２を筐体２００のフランジ２１０ａ、２１０ｂとともに車両に共締めして、加速度計測用治具１００を筐体２００に接して取付ける（ステップＳ１０１）。このとき、第２加速度センサ１０６と適宜のデータ記録装置とをケーブルで接続し、また、第２加速度センサ１０６の感度調整を行う。

続いて、作業者は、車両衝突試験を実施し、第１加速度センサ２０８および第２加速度センサ１０６から加速度データが取得できているか否かを確認する。車両衝突試験の実施後、加速度データが取得されていた場合、ステップＳ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７に示すように、比較部１３２は、第１加速度センサ２０８および第２加速度センサ１０６から取得した加速度データを比較する。

次に、検証部１３４は、第１加速度センサ２０８の値が所定値以内か否かを検証し（ステップＳ１０９）、値が所定値以内でなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１１１の処理に進む。ステップＳ１１１では、調整部１３６が第１加速度センサ２０８の感度調整を実施する。その後、再びステップＳ１０３に戻り、それ以降の処理を実行してもよい。

一方、ステップＳ１０９で第１加速度センサ２０８の値が所定値以内であれば（Ｙｅｓ）、加速度計測用治具１００が作業者などにより車両から取外され（ステップＳ１１３）、作業が終了する。

図７は、比較例となる加速度センサを筐体とともに示す図である。図中では、上記実施形態に示す部材と同一部材には同一符号を付し、説明を適宜省略する。ここでは、筐体２００Ａに含まれる樹脂製のケース部材２０２に第２加速度センサ１０６Ａが設置されていて、上記加速度計側用治具１００が用いられていない点で、上記実施形態と異なる。

筐体２００Ａは、上記ケース部材２０２と蓋部材２０４とを含んでいる。蓋部材２０４には、筐体２００Ａを車両に固定するためのフランジ２１０が形成されている。

このように樹脂製のケース部材２０２に第２加速度センサ１０６Ａが設置されている場合では、第２加速度センサ１０６Ａは、ケース部材２０２の固有振動数が比較的低くなる傾向があることから、ケース部材２０２の共振の影響を受け易い。

このため、比較例では、第２加速度センサ１０６Ａで検出された加速度データ自体が信頼性に乏しくなり、制御基板２０６に実装された検証対象の第１加速度センサ２０８で検出された加速度データを計測するとともに、第１加速度センサ２０８の感度調整することが困難となる。

これに対して、本実施形態における加速度計測用治具１００では、金属製のブラケット１０２が筐体２００のフランジ２１０ａ、２１０ｂとともに車両に共締めされ、このブラケット１０２に固定された支持体１０４に第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが搭載されている。

つまり、第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは、固有振動数の低い樹脂製のケース部材２０２を含む筐体２００に固定されず、かつ、固有振動数の高い金属製のブラケット１０２および支持体１０４を含む加速度計測用治具１００に搭載されている。

よって、車両衝突時など車両に加速度が発生し、樹脂製のケース部材２０２を含む筐体２００の固有振動数と筐体２００が固定された固定部材２１４での車両の振動周波数とが一致して共振が生じた場合であっても、第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは共振の影響を受け難い。

したがって、第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄから検出される加速度データには、高い信頼性が確保される。また、検出された加速度データの信頼性を確保するためには、金属製のブラケット１０２の剛性を高めることが好ましい。このため、ブラケット１０２では、上記したように、ブラケット１０２の表面側に隆起した平面形状となる取付部１１２を形成し、また、リブ１１４ａ、１１４ｂを形成することでブラケット１０２の剛性を高め、共振の影響をより低減している。なお、取付部１１２は、ブラケット１０２の表面側に沈降した平面形状であってもよい。取付部１１２が表面側に隆起あるいは沈降することで、ブラケット１０２とが段違い平面となり、剛性が向上する。

このように、筐体２００に対して外付け構造を採用した加速度計測用治具１００を用いることで、第２加速度センサ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄから信頼性の高い加速度データが採取可能となる。そして、加速度計測用治具１００を含む加速度計測用装置１３０、および加速度計測用治具１００を用いた加速度計測方法では、信頼性の高い加速度データに基づいて、筐体２００に収容され制御基板２０６に実装された検証対象である第１加速度センサ２０８に対して感度調整を施すことも可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車両衝突時など車両に発生する加速度の計測に用いられる加速度計測用治具、加速度計測用装置および加速度計測方法に利用することができる。

１００…加速度計測用治具、１０２…ブラケット、１０４…支持体、１０６、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ…第２加速度センサ、１０８ａ、１０８ｂ…貫通孔、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１８…ボルト、１１２…取付部、１１４ａ、１１４ｂ…リブ、１１６…固定用ねじ穴、１２０…ねじ、１３０…加速度計測用装置、１３２…比較部、１３４…検証部、１３６…調整部、２００…筐体、２０２…ケース部材、２０４…蓋部材、２０６…制御基板、２０８…第１加速度センサ、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ…フランジ、２１２…開口部、２１４…固定部材、２１６…孔部

Claims (8)

1. 車載用電子機器を収容する樹脂製の筐体と、該筐体の側面から該筐体の設置面に沿って突出する平板状の脚部と、該筐体の内部に設置された第１加速度センサとを備えた車両に発生する加速度を計測する加速度計測用装置であって、
   前記脚部の上に着脱可能に取付けられ該脚部とともに前記設置面に共締めされる金属製のブラケットと、
   前記ブラケットに搭載される第２加速度センサとを備えることを特徴とする加速度計測用装置。
2. 前記第１加速度センサで検出された加速度データと前記第２加速度センサで検出された加速度データとを比較する比較部と、
   前記比較部での結果に基づいて、前記第１加速度センサの調整を行う調整部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の加速度計側用装置。
3. 前記ブラケットに取付けられ前記第２加速度センサを支持するほぼ直方体の支持体をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の加速度計測用装置。
4. 前記ブラケットは、上面に前記支持体が取付けられる取付部を有し、
   前記取付部は平面形状であり、当該ブラケットの該取付部を除く平面よりも隆起していることを特徴とする請求項３に記載の加速度計測用装置。
5. 前記ブラケットは、上面に前記支持体が取付けられる取付部を有し、
   前記取付部は平面形状であり、当該ブラケットの該取付部を除く平面よりも沈降していることを特徴とする請求項３に記載の加速度計測用装置。
6. 前記ブラケットは長尺状であり、その長手方向に延びる両縁部に沿って立設されたリブが形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の加速度計測用装置。
7. 前記支持体は前記ブラケットに対して着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の加速度計測用装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の加速度計測用装置を用いた加速度計測方法。

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