JPH02213017A - 加速度応動スイッチ及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車の乗員保護のためのエアバッグ等を車
両の衝突など異常な加速度（減速度も同意義に含む）が
印顎された時に作動するスイッチとして用いられる通常
は接点が開離している状態から異常時に接点が閉じる様
に動作するものであって通常の走行時の誤動作をなくし
異常時の応答性及び保持時間特性のバフツキの少ない品
質の長年月に亘つて保証出来る加速度応動スイッチに関
するものである。

〔従来の技術〕

この種加速度スイッチとしては種々のものが提唱されて
いる。例えば固体の振子とか球形をした慣性子により固
体接点を作動せしめるものや或いは圧力センサと電子回
路を組合せたもの、さらにガラスの密閉容器中に水銀を
封入したものなどがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、自動車の通常走行中に生ずる静電気の放電によ
るパルス的高電圧、あるいは外部からは落冨の際に生じ
る異常な高ＷＬｔＩＬや電圧の影響で電子回路が故障す
る事があり、万が−の場合の信頼性が不安である事、又
固体の慣性子によシ固体の接点を何らかの連勧秦構を介
して作動せしめるものは長い年月の間に接触不良や連動
ｍ構に動作不良を生じている事が判らず、いざ必要な時
にａｔしないという不安がある。又ガフス容睦に水銀を
密封したものは特性のバフツキが多いという畢と破損し
易いので取扱いが不便であり、ガラスに小さなりヲクク
が発生していても当初は発見出来ず見逃していて長い年
月の間にクツツクが成長して封入ガスや水銀が洩出した
シして本来の動作礪能を失ってしまうという欠点がある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明は慣性子と電気接
点部を兼ねる水銀等の導電液体を堅牢な金属製の容器に
気密に封緘し、その金属製容器の内部を不活性ガス等水
銀を汚損せしめない雰囲気とし、かつ電極の先端には水
銀と確実にアマルガムを作る部分を設け、さらに前記金
属製容器の内面を後述する如く粗面となして前記！ｆｉ
！のアマルガム部分と容器との間の絶縁間隔を［［相互
のアマルガム部分の絶縁距離より小さくしても短絡保持
状態が生じないという知見に基いて加速度応動スイッチ
として必要な種々の特性を満足するとともに小形で安価
になし得たものである。

〔作　　用〕

本発明の加速度応動スイッチは、油密走行時にスイッチ
が受けるあらゆる方向の振動加速度特に上下方向の振動
加速度に対して誤動作する事なく、衝突等の異常時に発
生する主に水平方向の大きな加速度には短時間で接点を
閉じかつエアバッグ等の装置が作動するに要する時間中
は確実に接点を閉じて保持している時間が充分にありバ
ラツキがないこと、また車両等において考えられる熱的
衝撃、あるいは取扱上の落下においてもｌ’ｉ：動特性
が狂わない手長年月に亘シ正確で信頼性の高い秀れた作
用を保障するものである。

〔実　　　施　　　例〕

第１因に示す如く、車体等への取付部１人及びＩＢを有
する合成樹脂製のケース１に加速度応動スイッチ素子２
が接着剤ＩＣにより固着され、スイッチ素子２の中心軸
＠Ｌが人なる角度傾斜して取付けられている。ケース１
の取付部１人及びＩＢは自動車等の水モな面に取付けら
れるものとするが、もし傾斜した面に取付けられる場合
には前記角度人を適宜補正のために変更すればよい。加
速度応動スイッチ素子２の詳細を第２（８）及び第８図
に示す。

これらの図中において、有底の筒状容器医はその上方の
開口端部２Ｂを有し鉄板を加工してｌｌｌ乍されている
。筒伏容詣２Ａの内面は粗面にしであるが、その方法と
しては、化学的に硝酸等でエツチング処理をするとか、
機械的に砥石の微細な粒を含んだ液体を容器内面に噴出
させて表面に微細な凹凸を生じさせる等の方法がある。

好ましい粗面としては尖鋭な凹凸で高さと巾が２μ肩乃
至５μｍでありこれが中５０μｍ乃至１０申ぐ高さが１
０ｐＰ１程度の大きなうねシ凹凸面上に存在しているよ
うな形状であも記号８にて示すのは水銀等の導電液体で
ある。蓋体加は熱膨ＩＩ！係数を考慮してコパーｙと呼
ばれている鉄・コバルト・ニッケ〃合金で作られた縁端
部２Ｂを有する環状体でその貫通孔２Ｄにタングステン
酸の棒状の電極２Ｆ一対を硬質ガラスのような電気絶縁
充填材２Ｇを溶融させた後冷却して固着させた周知のハ
ーメチックシー〃方法により気密に作らｎ＆ものである
。蓋体２０の縁端部２Ｂと筒状容器２人の開口端２Ｂと
が後述する如き方法で気密に固！される。

筒状容器２人の内部空間には元素周期率表の０族の不活
性ガス例えばヘリウムと還元性の水素ガスを混合させた
汚損防止用ガスＧが空気と置換されて封入されている。

ｔ　ｔｉｅ　２Ｆの図示下方先端部には巾の狭い厚みの
薄いニッケρ板をＬ字形に成形し金メッキをＯＢμｍ位
の厚さ施したウェットチップｙ１ｄｌｉｌ記一対のＷＬ
甑にそれぞれスボ・ト溶接の如き方法で固着されている
。ウェットチップ２Ｊｈを薄くて狭い鉄板で作った場合
にはその表面にニッケルメッキを１μｍ位の厚さ施こし
さらにその上に金メッキを０．８μ肩位の厚さ施こした
ものを用いてもよい。ウェットチップに金メッキを施こ
したのはニクケｌＶ面が空気中で酸化されて不働態を作
ると水銀と良く濡れない事があるのでそのような不具合
を除去するため金メッキでニクヶ〜面を清浄に保護して
いるのである。

第２□□□及び第８因に示す実施例の蓋体加はその環状
体の材質としてコパーｙを用いその貫通孔四内に充填材
２Ｇとして硬質ガラスを用いｔ極２Ｆにはタングステン
棒を組合せこれらの熱膨張率を合わせたいわゆるマツチ
ング形のハーメチククシ−μでありその気密性の保持力
が秀れている事と１極材であるタングステンの導電率が
良いという反面タングステン材料は硬くて無理に曲げる
と折れてしまりおそれがあるためにウェットチップ２Ｆ
１なる別個の部品を付加している。これに対してハーメ
チククＶ−ルにはコンブレッジ１ン形がアリ、これは第
６図乃至第７因に示す如く蓋体として鉄板の可成シ肉の
厚い円板状のものを用いその蓋体１２には２個の貫通孔
１２ム及び１２Ｂが穿たれ、各々の孔には電極材として
鉄とニッケルの合金又は鉄とクロムの合金製の＋！Ｗ＆
１２０と１２Ｄがソーダ系の軟質ガラス又はセラミック
ス材料からなる充填材１２ｇ・１２１’によりｔ気的に
絶縁して固着されたものであってもよい。これらの材料
には熱膨張率に僅かな差があり、この差を利用して高温
で充填材を溶融し常温において蓋体１２の鉄製の貫通孔
１２ム及び１１Ｂから充填材１２ｇ及び１２１１’さら
に！ｆｆ１１２０及び１２Ｄに対して圧縮力が作用して
締めつける事で気密を完全に保つものである。このコン
ブレッジ１ン形においてｔｉ材料として用いる鉄とニッ
ケル又は鉄とクロムの各々合金は容易に曲げる事が出来
るので、前述の第２図及び第８図に示した実施例のよう
にウェットチップ２Ｉｉ’ｌなる部品を必要とせずにｗ
Ｌ極の密閉容器内側の先端部を曲げ加工する事が出来る
。そして第６図及び第７因に示すように斜線を引いた部
分１２Ｃｎび１２Ｉｆをニッケルメッキと金メッキをウ
ェットチップに対して行ったように施こせばよい。但し
この電極材料の固有抵抗はタングステンに比較して可成
り高いので用途に応じて選択使用する亭が好ましい。

第２圀及び第８図を参照して、この加速度応動ヌイクチ
素子の製作方法について述べる。筒状容器２ムには所定
の水銀を注入しこれが図示されてないチェンバー内に置
かれる。そのチェンバーは大１流を通す事の可能な電極
でもあり同時に０リングを介してチェンバーの内部の空
気を排気出来るようにされており、又所定の真空度に達
した時に切換弁によって真空部分に汚損防止用のガスを
充填する事が出来るようになされている。この工程迄は
スイッチの筒状容器２人の開目端２Ｂと蓋体２Ｃの縁端
部あけ若干の隙間をもっている。次にチェンバーの蓋の
部分は気密を保ちかつ上下に動き得るダブルアグ５フ スイッチ蓋体２０の縁端部２Ｅを保持している部分は大
気圧が印加されてもそれに耐える反発力を有するバネ等
により一定の位置に保たれているが、それ以上の力が印
加されると嚢体２０の縁端部北を筒状容器２人の開目端
２Ｂと所定の圧力で接触させた後両端面部に大ｔｉを瞬
間的に通じてリングプロジェクション溶接の如き気密溶
接を完了する。即ちチェンバー自身がクロム鋼合金のよ
うな導電材料で作られており、蓄電器に貯えた電荷が変
圧器の一次側コイルに放電されるとその変圧器の二次側
コイ／Ｉ／には低電圧の大電流が前述のチェンバーの上
下の間に介在するスイツチの筒状容器２人の開口＠２Ｂ
と蓋ｔ＊２０の縁端部２Ｂの接合面を貫流するという所
謂コンデンサ放電形溶接機によって気密状態にされる。

その気密性については、例えばヘリウムディテクタとい
う質量分析形の極めて感度の高い装置により検査をすれ
ばｌＯ年間に０．１　ｄ以下のガス量の洩れをごく短時
間に検出出来るため本発明に係る密閉容器の堅牢さを考
慮すれば長年月に亘υ安定した特性を保障する事が出来
る。

上述の如き方法で密閉して作られた加速度応動スイッチ
素子２は水銀と電極先端とを接触させるとウェットチッ
プ２１１’ｌ　（又は第６図に示したものでは１２ω及
びＩｆｆの記号の部分）に施こされている金メッキ部分
が水銀中に溶解し水銀は僅かな量の金を含む導電液体８
となるとともにウェットチップ２Ｆ１の表面には金メッ
キが溶解した後の清浄なニッケル面が導電液体８と接触
する事となるので、ニッケ〃はアマμガムをｆｉニジ湿
潤され、このニッケル部分は導電液体８に溶解されずウ
ェツトチップ２１’１面上で半永久的に存在する。この
ようにして接触抵抗が低い筺で安定な加速度応動スイッ
チ素子２を得る事が出来る。そのスイッチ素子２は第１
図に示す如く合成樹脂製のケース１に接着剤１０により
固定され、取付部１人・ＩＢを水平面として角度ムをも
ってその中心軸１ｉ！Ｌが傾斜して取り付けられる。を
極２Ｆには適宜のリード線Ｂが図の如く溶接等の方法で
接続され、その先端は例えばプリント基板の如きものに
接続されるのである。

ここで加速度応動スイッチの特性として必要な特性に関
する本発明の主旨について述べる。第１図に示す矢印方
向に第８図に示す如き半周期の正弦波形のピーク値が２
０ｆ（ｉｆは重力の加速度単位）の加速度を印加した場
合、導電液体８が筒状容器ハの傾斜面を遡って一対の電
極間を何秒後に閉路するかという応答時間、さらにその
閉路した状態を何秒間保持するかという保持時間、また
通常自動車の走行中に生ずる振動が如何なる振動数及び
加速度値をもつものであって如何なる領域で誤動作をし
てはならないという誤動作特性に関して加速度スイッチ
の各部要因を調べた。

第１図に示すスイッチ素子２の取付角度を６０度乃至６
５度とじ電極の先端と導電液体８０表面との距＋１ＤＩ
は、加速度を印加し始めてから接点が閉じる迄の遅れ時
間である応答時間を６ｍ１乃至３ｍ５（ｉｓ”＝０．０
０１秒）の範囲に希望した場合ＤＩはｌ、−となるが、
それを前提条件として調べた結果、第４図にちず電路を
開かないという不具合のある事が判気さらに筒状容器２
人の内面と電極の導電液体８に湿潤した部分の先端との
間の距離ｌ）ｓも１，７Ｍ以上でないと導電液体８の付
着力によシミ極と筒状容器誌の内面との間を橋絡して自
重で落ちないという不具合が生ずる事が判つた。例えば
電極ａの直径を１ｍとしてウェットチップ２ｒ五の巾は
電極の直径よりやや狭くし導電液体８がその表面を湿潤
して導電液体８の付着分によυ最大となった時に電極の
直径を超える事がなくかつそのＬ字形の先端部が［［か
ら−出ているように寸法を選定した場合、前述の知見か
ら筒状容ｎ２人の内面の直径は７８日必要である事が判
る。ところが筒状容器２人の内面の直径ｆ７ｍ以上にす
ると応答時間及び保持時間の測定毎のパフツキが大きく
なる拳と通常走行中に生ずる車両の振動によって誤動作
を生ずる事が判りた。即ち第９図において演軸は１秒間
当たりの振動回数を示・し縦軸は振動の加速産直を示し
たものであるが、実験によれば曲線人で示す各振動数に
於ける加速産直以上の耐振性が必要であるのに対して曲
ＩＩＢで示す各振動数に於ける加速度値以下で導電液体
８が電極間を閉じる現象（この加速度スイッチの作動に
よつて駆動されるエアパック等の装置が動作するのに必
要な保持時間に満たない瞬間的な電極間の閉路は除く）
の誤動作を生じる事も確認され九。

しかし乍ら、本発明の如く導電液体８を収容する筒状容
器２人の内面を前述したような好ましい粗面とする事に
よって、前記の不具合は全て解決する事が確認出来九。

即ち筒状容９８２ムの内面と電極先端との間の距離Ｄ２
を０．６ｆｌ迄短縮しても導電液体８の付着力は粗面に
よってほとんど発生せず自重によって落下し橋絡現象は
全く生じないため筒状容器２人の内面の直径を一迄縮め
る亭が可能となシー乃至６．−の間で適当にｘｉの湿潤
部の大きさに応じて選定出来、このようにすれば応答時
間、保持時間、誤動作特性等にパフツキも少なく非常に
秀れた特性を得る拳が出来た。実測データの一例を示す
と応答時間が６Ｗ１・乃至ｆ３ｍｍ％保持時間が８５ｍ
１乃至４５１で耐振性としても第９図に示した曲線０の
如くであシ必要な加速度随を充分に満足するものが得ら
れた。

〔発明の効果〕

以上種々述べた如く、本発明の加速度応動スイッチは構
造が本線明解であり、各部の寸法精度に応じて各勧咋特
性が確定出来、故障が無く小形で堅牢であり長年月に亘
り安定した信頼性の高い動作が保障され安価に製作し得
るという秀れ九効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図及び
＊ａｈはその要部であるスイッチ素子のそれぞれ９０！
異なった方向から見た縦断面図を拡大して示す。第４図
は第８図の■−・・−■線矢印方向の演断面図を示す。 第５（２）は他の夾施例に係るスイッチ素子の蓋体の上
面図を、第６因はその縦断面図を、第７図＃ｉ第６図と
９０度異次りた方向から見た縦断面図をそれぞれ示すも
のである。第８図は本発明寮施例のスイッチの特性の−
っである応答性を測定するための加速度波形の一例を示
すものであ夛、第９図は誤動作特性を説明するためのグ
ラフを示す。 ！・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ケース、　　２・・・・・・・・・加速度
応動スイッチ素子、２人・・・・・・・・・・・・・・
・・・・−・・・・・・・・・・筒状容器、２Ｂ・・・
・・・・・・開口端、２０・１２・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・１　体、　　２１！Ｓ・・・・・
・・・・縁端部、２Ｄ−１２Ａ−１２Ｂ−””’に？！
ｉ孔、　　２Ｇ　”　１２ｊ！ｉ　−１２ｉ！’−：ｆ
ｉ填材、２ｒ・１２０・１２Ｄ・・・・・・ｗＬ　　極
、　　８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・導電液体、２１１　Ｊ　−１２０Ｗ・１２
ｗ＝ｆＵｌｉ９Ｂ、Ｇ・・・−・・・・・・・・・・汚
損防止ガス。 第８図 →：Ｅ＆釦」牧（Ｈ２） 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に所定量の導電液体を収容しかつ電極と所定
   の間隔を保持するスペースを有する金属製有底筒状容器
   、その筒状容器は水銀とアマルガムを作らない金属製に
   してその内面は前記導電液体の付着を防止し転動し易く
   する粗面とされかつ気密封緘されるための開口端を有し
   ており、その開口端に気密溶接のような方法で固着され
   る縁端部を有する金属製の蓋体、その蓋体には貫通孔が
   穿たれておりその貫通孔にはガラスとかセラミックス等
   の電気絶縁性の充填材が気密に充填され、その充填材に
   よつて一対の電極が絶縁された状態で気密に固着されて
   一個の密閉形スイッチ容器を構成しており、その密閉容
   器の内部には導電液体を汚損せしめないための不活性ガ
   ス等が封入され、前記一対の電極の先端近傍には導電液
   体によつて常に濡れた状態の表面を持つ湿潤部があり、
   その湿潤部はＬ字形でありその湿潤部分相互間の絶縁距
   離は前記導電液体が吸着された時に自重で落下し常に開
   放される状態となる寸法に選定されるとともにその湿潤
   部相互間の距離よりも湿潤部と前記筒状容器との絶縁間
   隔を筒状容器の内面が粗面化されている事により小さく
   選定出来る結果衝撃加速度印加時の応答時間を短くかつ
   保持時間を必要な値にバラツキを減少し得さらに誤動作
   特性を良好とする高品質で堅牢な事を特徴とする加速度
   応動スイッチ。
2. （２）電極先端部にニッケル片又はニッケルメッキを施
   した上に金メッキを施した所定の部分を設けた電極を有
   する蓋体の縁端部と、適量の水銀を収容した有底筒状容
   器の開口部とを不活性ガス等水銀を汚損せしめないガス
   雰囲気中で重ね合わせて気密溶接の如き方法で封緘固着
   した後、前記電極先端部の金メッキを施した面に水銀を
   接触させて金の部分を水銀中に溶解した後ニッケル面上
   にアマルガム層を構成するようにした事を特徴とする加
   速度応動スイッチの製造方法。