JPH02238368A

JPH02238368A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH02238368A
Application number: JP6029489A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hasegawa; 弘長谷川
Original assignee: TOUPURE KK
Current assignee: TOUPURE KK
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1990-09-20

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、エアバ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タを作動させる
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、エアパックは正面衝突時
に、乗員の顔がフロントガラスーあるいはハンドルに激
突するのを防ぐ役目をする。

この衝突からエアパックを脹らませ、エアパックから窒
素ガスを抜き、縮めるまでの間の動作が３００ｍｓｅｃ
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、エアパックが脹らんだとし
ても、車の運転者の視界を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険知し、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）。

こ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。

そこで、最近では、上記のような加速度センサを密閉す
ることにより、接点が経年変化、腐食あるいはほこり等
により誤動作するのを防止するものが考えられている。

ところが、上記のような加速度センサでは、有事の際に
、動作が確実に行われるか否かを確認することかできな
かった。

（発明が解決しようとする課題）上記のように、有事の際に、動作が確実に行われるか否
かを確認することができないという欠点を除去するもの
で、有事の際に、動作が確実に行われるか否かを確認す
ることができ、またノイズに対しても強《、信頼性の高
い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と固定電極とを用
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瓜を上記重りの
移動量と比例した周波数に変換する変換手段、上記可動
電極と固定電極とが一番近付いたことを検出する検出手
段、およびこの検出手段の検出結果と上記変換手段に゛
よる周波数が所定鎮以下の時、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、衝撃等の慣性力による重りの移動量をばね
弾性を存する可動電極と固定電極とを用いて静電容量の
変化量として取出し、この取出した静電容量の変化量を
上記重りの移動量と比例した周波数に上記変換手段で変
換し、上記可動電極と固定電極とが一番近付いたことを
検出し、この検出結果と上記変換手段による周波数が所
定値以下の時、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、および判定
部２によって構成されている。

センサ部１は、第２図から第５図に示すように、合成樹
脂性のプリント配線基１１１ｉ１０上・に、誘電体（絶
縁シートあるいは塗布されている）１１、中央に円錐形
コイルばね１２Ａが一体成型されている可動電極板１２
、合成樹脂などの１ヒ気絶縁体からなるスベーサ１３、
中央に重り１４ａが板ばね１４ｂを介して一体成型され
ている重り板１４、上板１５を順次積み重ねて、密封さ
れて構成されている。これらは、たとえばねじ止めされ
ている。

このような構成により、センサ部１のスイッチ部分を完
全に、しかも簡単にシールすることができ、振動、熱衝
撃、温度の急激な変化に対して強いものとなっている。

上記基板１０の中央部には固定電極１０ａが設けられ、
この固定電極１０ａの中央には櫛形電極１０ｂが絶縁し
て設けられている。上記可動電極板１２と重り板１４は
ばね材で構成され、上記可動電極板１２は平板をエッチ
ングして円錐形コイルばね（可動電極）１２ａを形成し
ている。上記誘電体１１の中央部には円形の開口部１１
ａが設けられており、重り１４ａにより円錐形コイルば
ね１２ａが押されることにより、円錐形コイルばね１２
ａの頂上下部に絶縁部１２．ｂを介して設けられた導電
体１２ｃと上記基板１０上の櫛形電極１０ｂとが接触さ
れることにより、オン信号が出力されるようになってい
る。この櫛形電極１０ｂからのオン信号は判定部２へ出
力される。上記重り１４ａはスベーサ１３により構成さ
れた空間を移動自在に設けられている。

この場合、導電体１２ｃが絶縁部１２ｂにより円錐形コ
イルばね１２ａと絶縁されていることにより、導電体１
２ｃと櫛形電極１０ｂとが接触された際に、コイルばね
１２ａと固定電極１０ａとによる容量のショートが生じ
てしまうのを防止している。ただし、導電体１２ｃと櫛
形電極１０ｂとが接触された際に、コイルばね１２ａと
固定電極１０ａとによる容量のショートが生じない設計
の場合には、絶縁部１２ｂを用いなくても良い。

上記重り１４ａは、衝突した際、コイルばね１２ａと板
ばね１４ｂとのばね力（ばね弾性）に打勝って、第３図
に示すように、車の進行方向と同じ方向に重り１４ａが
移動し、重り１４ａによってコイルばね１２ａとしての
可動電極が固定電極１０ａ側に押され、コイルばね１２
ａと固定電極１０ａとの誘電体１１を介した接触面積に
応じて静電容量が変化するようになっている。

また、上記重り１４ａは、衝突した際、コイルばね１２
ａと板ばね１４ｂ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１
４ａが移動し、重り１４ａによってコイルばね１２ａと
しての可動電極が固定電極１０ａ側に押され、コイルば
ね１２ａと固定電極１０ａ上の櫛形電極１０ｂとが接触
されることにより、オン信号が出力されるようになって
いる。

これにより、センサ部１はコイルばね１２ａと固定電極
１０ａ間の静電容量変化が出力されるとともに、導電体
１２ｃと櫛形電極１０ｂとの接触によるオン信号が出力
される。

上記判定部２は、第６図に示すように、上記センサ部１
からの静電容量の変化に応じた周波数を発振させるシュ
ミットトリガ形インバータ回路２１と、上記センサ部１
からの静電容量の変化と抵抗Ｒとにより構成されるＣＲ
時定数囲路２２からなり、インバータ回路２１による発
振周波数が所定周波数よりも低くなり（容量は小一大）
、シかも上記センサ部１からのオン信号が供給された時
、衝突を判定し、異常信号を出力し、またインバータ回
路２１による発振周波数の変化をモニタ信号として出力
するものである。この場合、センサ部１からの静電容量
が小から大へ向かうにしたがって（第３図に示すように
、コイルばね１２ａが車の進行方向と同じ方向へ移動す
るのにしたがって）、インバータ回路２１の発振周波数
は高い周波数から低い周波数となる。

また、上記判定部２は、インバータ回路２１からの発振
周波数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２からのモニタ信号は、車内のメインＣＰＵ
　（図示しない）に共給され、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。ま
た、メインＣＰＵは、そのモニタ信号を演算することに
より、速度差の検出を行っている。

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２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、上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、センサ部１内の重り１４ａが
第３図、第４図に示すように、下方へ移動される。する
と、コイルばね１２ａ１固定電極１０ａ間の静電容量が
大きくなり、インバータ回路２１の発振周波数が低くな
り、発振周波数が所定周波数よりも低くなった際、最大
加速度と判定し、さらに、導電体１２ｃと櫛形電極１０
ｂとの接触によるオン信号が供給された際、衝突と判断
し、衝突信号を図示しない車内のメインＣＰＵに出力す
る。

また、ノイズ等により、静電容量の変化に対する周波数
が所定値以下となっても、センサ部からオン信号が共給
されていない場合、誤動作と判定し、衝突信号を出力し
ないようになっている。このため、ノイズに強いものと
なっている。

また、通常走行時は、静電容量の変化に対するインバー
タ回路２１の発振周波数をモニタ信号として、図示しな
い車内のメインＣＰＵに出力する。

これにより、そのメインＣＰＵ供給されるモニタ信号に
より、加速度を算出し、この加速度が所定の設定値（Ｉ
Ｇ程度）であれば、正常であると判定している。

上記したように、静電容量の変化を周波数に変換し、こ
の周波数が所定値以下となり、しかも可動電極に設けら
れた導電体と固定電極に絶縁して設けられた櫛形電極と
の接触により、可動電極と固定電極とが一番近付いたこ
とを検出した場合に、衝突信号を出力するようにしたの
で、故障や誤動作を常′時モニタすることができ、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、またノイズに対しても強く、信頼性の高い
ものである。また、判定部の比較する周波数の値を変更
するだけで異状（衝突）を判定するレベルを容易に変更
することができる。また、静電容量の変化による加速度
の無接点検出と、導電体と櫛形電極との接触による加速
度の有接点検出という２つの検出を１つのセンサで行う
ことができるものである。

なお、前記実施例では、円錐形コイルばねと固定電極に
よる容量が最大となり、円錐形コイルばねの頂上下部に
絶縁部を介して設けられた導電体での櫛形電極のオンが
検出された場合に、衝突を判定する場合について説明し
たが、これに限らず、円錐形コイルばねの頂上下部に円
錐形コイルばねと導電性の突起部を櫛形電極よりも広く
設け、加速度が最大の時、その突起部により、円錐形コ
１′ルばねが櫛形電極と接する（ショートする）ことに
より、円錐形コイルばねと固定電極による容量がｒＯＪ
となり、櫛形電極によりオンが検出された場合に、衝突
を判定するようにしても良い。

また、上記のように導電性の突起部を櫛形電極よりも広
く設けるかわりに、櫛形電極と固定電極を導通ずること
により、突起部と櫛形電極とが接触した際に、円錐形コ
イルばねと固定電極による容量が「０」となるようにし
ても良い。

［発明の効果コ以上詳述したようにこの発明によれば、有事の際に、動
作が確実に行われるか否かを確認することができ、また
ノイズに対しても強く、信頼性の高い加速度センサを提
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図は判定
部の要部の構成を示す図である。］８・・・センサ部、２・・・判定部、１０・・・ＭＩ
ｉ２、１０ａ・・・固定電極、１　０　ｂ・・・櫛形電
極、１１・・・誘電体、１２・・・可動電極板、１２ａ
・・・コイルばね、１　２　ｂ・・・絶縁部、１２ｃ・
・・伝導体、１３・・・スペーサ、１４・・・重り板、
１４ａ・・・重り、１４ｂ・・・板ばね、１５−・・上
仮、２１・・・インバータ回路、２２・・・ＣＲ時定数
回路。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図１ｑ第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）衝撃等の慣性力による重りの移動量をばね弾性を
有する可動電極と固定電極と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周
波数に変換する変換手段と、上記可動電極と固定電極とが一番近付いたことを検出す
る検出手段と、この検出手段の検出結果と上記変換手段による周波数が
所定値以下の時、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。
（２）検出手段が、可動電極に設けられた導電体と固定
電極に設けられた櫛形電極との接触により検出されるも
のであることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ
。