JPH02118456A

JPH02118456A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH02118456A
Application number: JP27258888A
Authority: JP
Inventors: Hide Kusano; 草野　秀; Eiji Futami; 二見　栄二; Takashi Yamada; 孝山田; Hiroshi Hasegawa; 弘長谷川
Original assignee: TOUPURE KK
Current assignee: TOUPURE KK
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1990-05-02
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JP2683920B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、エアパックシステム等で利用される加速度
センサに関する。

（従来の技術）最近、衝突時に乗員の生命を保護するものとして、エア
パックシステムが開発され、実用化されている。このエ
アパックシステムは、衝突を検知する加速度センサ（衝
撃センサ）と、この加速度センサからの検知結果に応じ
て窒素ガス発生装置としてのインフレークを作動させる
ことにより、エアバックを窒素ガスによって脹らませる
ようにしている。これにより、エアバックは正面衝突時
に、乗員の顔がフロントガラス、あるいはノ１ンドルに
激突するのを防ぐ役目をする。

この衝突からエアバックを脹らませ、エアバ・ンクから
窒素ガスを抜き、縮めるまでの間の動作が３００ｍ５ｅ
ｃの間に行われるようになっている。

これにより、誤動作により、エアバックが脹らんだとし
ても、車の運転者の運転をあまり妨げないようになって
いる。

しかし、従来用いられている加速度センサは、衝突の激
しさを重りの動きによって検知し、電気回路を閉じる構
造となっており、減速度を基準に衝突の激しさを検知す
るもの、あるいは減速度と減速の絶対値（速度差のパラ
メータ）とにより、衝突を検知するものが実用化されて
いる（日経メカニカル１９８８．５．１６　　Ｐ６４〜
Ｐ６６参照）。

すなわち、前者は、ローラ状の重りを持ち、この重りを
巻板ばねに巻付け、この巻板ばねの端部（左側）を台に
固定したものである。重りは巻板ばねの力で左側へ転が
ろうとするが、これをスイッチで拘束しておく。これに
より、左より衝撃を受けると、重りは慣性力によって左
へ移動し、この慣性力が設定値を越えると重りはスイ・
ソチを乗越え、回路を閉じる。

また、後者は、円筒型のガイド内を球形の重りか動く構
造となっており、重りは普段は磁石に引付けられて後方
にある。衝突によって車が急停車し、重りが慣性力で前
方へ引張られ、移動する。

すると、ガイドと球状の重りの間の隙間を空気が通り抜
けるようになり、磁力に打勝つような慣性力が所定時間
以上持続すると、空気の粘性力に打勝って重りが接点部
に達し、回路を閉じる。

ところが、上記のような加速度センサでは、接点が有接
点であったため、接点が経年変化、腐食あるいはほこり
等により誤動作する可能性があるという欠点があった。

また両者とも、１回、回路を閉じると重りが戻らないた
め、時間的変化をとらえることができなかった。

（発明が解決しようとする課題）上記のように、経年変化、腐食あるいはほこり等により
、誤動作する可能性があり、しかも時間的変化をとらえ
ることができないという欠点を除去するもので、経年変
化、腐食あるいはほこり等により、誤動作することがな
く、信頼性が高く、しかも時間的変化をとらえることが
できる加速度センサを提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明の加速度センサは、衝撃等の慣性力による重り
の移動量をばね弾性を有する可動電極を用いて静電容量
の変化量として取出す変化量抽出手段、この変化量抽出
手段による静電容量の変化量を−１−記重りの移動量と
比例した電気信号の変化量に変換する変換手段、この変
換手段による電気信号の最大値から所定時間内の減速度
を検出する第１の検出手段、この第１の検出手段で検出
した減速度により、慣性力の所定時間に対応した上記重
りのばね弾性に打勝っている持続時間を計測して速度差
を検出する第２の検出手段、および」−２第１の検出手
段で検出した減速度と第２の検出手段で検出した速度差
とがあらかじめ設定した値以上の時、衝突信号を出力す
る出力手段から構成されている。

（作用）この発明は、衝撃′、９の慣性力による重りの移動量を
ばね弾性を有するｉ＋Ｊ動電極電極いて静電容量の変化
量として取出し、この静電容量の変化量を重りの移動量
と比例した電気信号の変化量に変換手段で変換し、この
電気信号の最大値から所定時間内の減速度を検出し、こ
の検出した減速度により、慣性力の所定時間に対応した
」二紀重りのばね弾性に打勝っている持続時間を計測し
て速度差を検出し、上記検出した減速度と速度差とがあ
らかじめ設定した値以上の時、衝突信号を出力するよう
にしたものである。

（実施例）以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図および第２図はこの発明の加速度センサを示すも
のである。すなわち、この加速度センサは、センサ部１
、検出回路２、および判定回路３によって構成されてい
る。

センサ部１は、第２図、第３図に示すように、たとえば
合成樹脂性のプリント配線基板１０、この基板１０の上
面に形成され、ドライブ側電極１、１　ａとセンス側電
極１１ｂとが互いに対向離間して設けられている電極１
１、合成樹脂などの電気絶縁体からなるハウジング１２
、重り１４、コイルばね１５等をハウジング１２内に収
容する取付はプレート１３、上記ハウジング１２内に移
動自在に設けられる重り１４、この重り１４をばね力に
よって取付はプレート１３側に押付けるコイルばね１５
、および上記徂り１４をばね力によって取付はプレート
１３側に押付ける円錐形コイルばねで形成される可動電
極１６によって構成されている。

ト記重り１４は、衝突した際、コイルばね１５と可動電
極１６とのばね力（ばね弾性）に打勝って、第４図に示
すように、車の進行方向と同じ方向に重り１４が移動し
、第５図に示すように重り１４によって可動電極１６が
電極１１側に押され、可動電極１６と電極１１との接触
面積に応じて静電容量が変化するようになっている。

これにより、センサ部１は後述する発振器２１からの矩
形波の立上がり、立下がりにより、電極１１．１６間の
静電容量に応じた正負の微分パルスが出力される。

検出回路２は、第６図（ａ）に示すような、矩形波を発
振出力する発振器２１、同図（ｂ）に示すような、上記
センサ部１からの正負の微分パルスを同図（ｃ）に示す
ように増幅する増幅部２２、および増幅器２２からの増
幅された負の微分パルス（正の微分パルスを利用するよ
うにしても良い）の波高値（静電容量の変化分）に比例
したパルス幅の信号（同図（ｄ）に示す）に変換して出
力するパルス波高値−パルス幅変換部２３によって構成
されている。

上記判定回路３は、上記検出回路２内のパルス波高値−
パルス幅変換部２３からのパルス幅変換信号のパルス幅
をサンプリング信号を用いて計測する時分割サンプリン
グ回路２４と、この時分割サンプリング回路２４からの
出力に応じて衝突か否かを判定する判定部２５によって
構成されている。

上記時分割サンプリング回路２４は、第７図に示すよう
に、複数のナンド回路２４ａ、２４ｂ。

・・によって構成され、各ナンド回路２４ａ１・・・の
一端にはト記パルス波高値−パルス幅変換部２３からの
第８図（Ｃ）に示すようなパルス幅変換信号が供給され
、他端にはそれぞれ同図（ｂ）に示すようなサンプリン
グ信号Ｓ　Ｐ　Ｏ−Ｓ　Ｐ　ｎが供給されている。これ
により、ナンド回路２４ａ・・・から、第８図（ｂ）に
示すような、サンプリング信号Ｓ　Ｐ　Ｏ−Ｓ　Ｐ　ｎ
に応じて、上記電極１６．１１間の静電容量の変化に対
応した、同図（ｄ）に示すような出力信号Ｇｏ、Ｇｌ、
・・・を判定部２５に出力するようになっている。ナン
ド回路２４ａからは、重り１４が移動していない状態の
スタティックな静電容量によりサンプリング信号Ｓ　Ｐ
　Ｏに応じて常に出力信号Ｇｏ（モニタ信号つまり自己
診断信号）が出力される。」二足サンプリング信号Ｓ　
Ｐ　Ｏ〜Ｓ　Ｐ　ｎは、数ｍ５ｅｃ以下の間に曵数回出
力され、更にこの時分割サンプリングが一定時間間隔で
繰返し行われる。

］−記判定部２５は、■−記時分割サンプリング回路２
４のナンド回路２４ａ、２４ｂ、・・・からの出力に応
じて、その時の出力信号ＧＯ１Ｇ１、・・・の最大値か
ら最大加速度を（減速度）Ｇを検出し、この減速度Ｇと
重り１４のばね弾性に打勝っている持続時間との乗算に
より速度差の検出を行うものである。この検出した減速
度および速度差があらかじめ設定した値以上の時、衝突
を判断し、衝突信号を出力するようになっている。

たとえば、３回のサンプリングで同じ減速度Ｇが検出さ
れた場合、この場合の速度差はこの減速度Ｇとサンプリ
ング時間とを掛けたものである。

また、上記判定部２５は、最大加速度を検出する際、そ
の途中の出力信号がノイズ等で得られなかった場合、そ
のときの最大値でもって加速度信号が得られたと判断す
る。たとえば、ナンド回路２４ｄから加速度信号Ｇ３が
得られた際に、ナンド回路２４ｂ、２４ｃから加速度信
号Ｇ１、Ｇ２が得られなかった場合、出力信号Ｇ３を最
大加速度と判定する。

また、上記判定部２５は、ナンド回路２４ａからのモニ
タ信号をそのまま出力するようになっている。

上記判定部２５からのモニタ信号は、車内のメインＣＰ
Ｕ　（図示しない）に供給され、このモニタ信号が供給
されなかった際に、加速度センサの異常を判断し、図示
しない表示器でその異状を報知するようになっている。

減速度および速度差があらかじめ設定した値以上の時、
衝突と判断することにより、判定部２５は、急ブレーキ
（急制動）時やハンマで叩いたような一時的な衝撃（溝
打ち、ジャワ道）では、衝突とは判断されないようにな
っている。また、乗員の危険とはならない、低速時の接
触などの軽微な衝突では、衝突信号を出力しないように
なっている。

次に、」１記のような構成において動作を説明する。た
とえば今、車の衝突により、スイッチ部１内の重り１４
が第４図に示すように、左方へ移動される。すると、電
極１１．１６間の静電容量が大きくなり、発振器２１か
らの矩形波によってセンサ部１から大きなセンサ出力Ａ
が増幅器２２に出力される。増幅器２２はそのセンサ出
力Ａを増幅した出力Ａ′をパルス波高値−パルス幅変換
部２３に出力する。パルス波高値−パルス幅変換部２３
は、そのＡ′の大きさに対応したパルス幅の信号Ａ＝を
時分割サンプリング回路２４へ出力する。時分割サンプ
リング回路２４は、このパルス幅の信号Ａ＝とサンプリ
ングパルスにより、ナンド回路２４ａ１・・・から出力
信号ＧＯ１・・・Ｇｎを出力する。

これにより、判定部２５は前述したように、最大加速度
と速度差の検出を行い、繰返しのサンプリングで連続し
て最大加速度と速度差があらかじめ設定した値以上の時
、衝突と判断し、衝突信号を図示しない車内のメインＣ
ＰＵに出力する。たとえば、最大加速度１２Ｇが連続し
て３回検出され、この３回のサンプリングにおける速度
差が５Ｋｍ以上あった際に、衝突信号を出力する。

このメインＣＰＵは、１つまたは複数の加速度センサか
ら衝突信号が供給された際に、インフレータを作動させ
てエアパックを脹らませる。

上記したように、スイッチ部の構造が無接点のため、経
年変化がなく、汚れ、腐食等に強い。また、判定部の比
較する設定値を変更するだけで異状（衝突）を判定する
レベルを容易に変更することかできる。また、故障や誤
動作を常時モニタすることかでき、有事の際に、加速度
センサが正確に作動することを確認することができる。

［発明の効果］以上詳述したようにこの発明によれば、経年変化、腐食
あるいはほこり等により、誤動作することがなく、信頼
性が高く、しかも時間的変化をとらえることができる加
速度センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は加速
度センサの構造を示すブロック図、第２図から第５図は
加速度センサのセンサ部の構造を示す図、第６図は要部
の信号波形を示す図、第７図は判定回路の構成を示す図
、第８図は時分割サンプリング回路の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。１・・・センサ部、２・・・検出回路、３・・・判定回
路、１１・・・電極、１４・・・重り、１５・・・コイ
ルばね、１６・・・可動電極、２１・・・発振器、２２
・・・増幅部、２３・・・パルス波高値−パルス幅変換
部、２４・・・時分割サンプリング部、２５・・・判定
部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図図第図

Claims

【特許請求の範囲】衝撃等の慣性力による重りの移動量をばね弾性を有する
可動電極を用いて静電容量の変化量として取出す変化量
抽出手段と、この変化量抽出手段による静電容量の変化量を上記重り
の移動量と比例した電気信号の変化量に変換する変換手
段と、この変換手段による電気信号の最大値から所定時間内の
減速度を検出する第１の検出手段と、この第１の検出手
段で検出した減速度により、慣性力の所定時間に対応し
た上記重りのばね弾性に打勝っている持続時間を計測し
て速度差を検出する第２の検出手段と、上記第１の検出手段で検出した減速度と第２の検出手段
で検出した速度差とがあらかじめ設定した値以上の時、
衝突信号を出力する出力手段と、を具備したことを特徴
とする加速度センサ。