JPH03229159A - 衝撃センサー - 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〉 本発明は搭乗者を衝突時の衝撃から守る自動車用エアバ
ッグ等に適した衝撃センサーである。

〈従来の技術〉 最近は運転者等を衝撃から守るエアバッグを装着した自
動車が増える傾向にある。

このエアバッグは衝突を検出した瞬間に膨脹するもので
、その作動は衝撃を検出するセンサーの性能に大きく左
右される。

従来この種の衝撃を検出するセンサーに関しては、種々
研究開発され実用化されている。

〈本発明が解決しようとする問題点〉 前記した従来の衝撃センサーには次の問題点がある。

〈イ〉　エアバッグ用の衝撃センサーに要求される性能
としては、追突時等の非衝突時の衝撃や悪路走行による
上下方向の衝撃を検出せずに、正面衝突時や側面衝突時
の衝撃のみを検出することが要求される。

しかし、従来の衝撃センサーにあって、上下方向の振動
を衝突時の衝撃として誤検出する場合があるだけでなく
、左右方向にがけての感知範囲が比較的狭い。

このようなことから、衝撃方向の識別性能に優れた衝撃
センサーの提案が望まれている。

〈口〉　従来の衝撃センサーは構造が複雑でしかも耐久
性の点で不安が残る。

〈ハ〉　従来のこの種のセンサーは、機械式が主流であ
るため、センサーの作動に関するデータを正確に記録す
ることができない。

したがって、センサーの好ましい性能を発揮するための
微調整が極めて困難である。

〈本発明の目的〉 本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的と
するところは次の衝撃センサーを提供するところにある
。

■　上下方向の振動に感応しない、衝撃センサ■衝突と
非衝突を明確に識別できる、衝撃センサー ■　左右方向の感応範囲が広い、衝撃センサ■感応時間
が短い、衝撃センサー。

■　耐久性に優れ、低コスト化を図れる衝撃センサー ■センサーの作動の記録が得られ、しかもその微調整が
容易である衝撃センサー 〈問題点を解決するための手段〉 即ち本発明は、押圧力に比例した電圧を出力する圧電素
子と、圧電素子の両側に配置した電極と、一方の電極に
当接し、鉛直方向に向けてＶ字形の溝を開設した受圧体
と、受圧体の溝内に当接する慣性ボールと、慣性ボール
を受圧体に常時押し付けるばね部材とからなり、慣性ボ
ールの衝突力のみを圧電素子に伝達するように構成した
、衝撃センサーである。

さらに本発明は、押圧力に比例した電圧を出力する圧電
素子と、圧電素子の両側に配置した電極と、一方の電極
に当接し、鉛直方向に向けてＶ字形の溝を開設した受圧
体と、受圧体の溝内に当接する慣性ボールと、慣性ボー
ルを受圧体に常時押し付けるばね部材と、慣性ボールの
周囲に配置し、慣性ボールを受圧体から瞬間的に引き離
す電磁石とからなり、慣性ボールの衝突力のみを圧電素
子に伝達するように構成した、衝撃センサーである。

〈本発明の説明〉 以下、本発明について説明する。

〈イ〉作動原理 本発明の衝撃センサーは圧電素子と、圧電素子の両側に
配置した電極と、一方の電極に当接し、鉛直方向に向け
てＶ字形の溝を開設した受圧体と、受圧体の溝内に当接
する慣性ボールと、慣性ボールを受圧体に常時押し付け
るばね部材とよりなる。

そして、衝突時に衝撃加速度で慣性ボールが圧電素子を
強く押すことで発生するピーク電圧を検出する仕組みで
ある。

また、上下方向の振動に対しては、受圧体に開設した溝
により、上下方向の振動を慣性ボールに伝えずに済むか
ら、圧電素子に誤動作の原因となる衝撃が加わらないよ
うに構成されている。

さらに、斜め方向の衝撃に対しては、受圧体に開設した
溝の壁面で受けて検知できるように構成しである。

〈実施例１〉 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説
明する。

〈イ〉衝撃センサーの構成 第１図に衝撃センサーの平面断面図を示し、第２図に要
部の組立図を示す。

第１図において１は筒状のハウジングで、一方に開設さ
れたケーブル挿入孔１ａを通してハウシング１内に出カ
ケープル２の端が挿入されている。

ハウジング１内の出カケープル２には、筒状の電極押さ
え１ｂ、ドーナツ形の陰極板１ｃ、圧電素子３、陽極板
１ｄが順にはめ込んである。

出カケープル２の一方が陰極板１ｃに、また出カケープ
ル２の他方が陽極板１ｄに夫々結線されている。

〈口〉圧電素子 圧電素子３は、外部から加わる圧縮力に比例して電力を
生じる構造を有し、出力電圧の安定した例えば公知の圧
電セラミックが好適である。

〈ハ〉受圧体 ４は受圧体で、大径部４ａ側の平滑な側面が陽極板１ｄ
に当接し、小径部４ｂの側面に断面Ｖ字形又は断面Ｕ字
形の鉛直溝４ｃが鉛直方向に連続して開設しである。

鉛直溝４ｃは鉛直方向に向けて配置されることと、鉛直
溝４ｃの上下端が開放されていることが特に重要である
。

また衝撃に対する左右方向の感応精度は、鉛直溝４ｃの
両側に形成される二面の交差角度により求まる。

５はハウジングｌの開口部を封鎖するキャップで、ハウ
ジング１に螺着している。

５ａはシール材、５ｂは絶縁筒である。

〈二〉慣性ボール キャップ５の一方に開設された開口内には、絶縁筒５ｂ
が収容され、さらに絶縁筒５ｂ内に慣性ボール６が収納
されている。

慣性ボール６は、キャップ５の底部との間に設置された
ばね７で以て常時受圧体４の鉛直溝４ｃ内の側面に押し
付けられて点接触している。

（ホ〉はね ばね７のばね力は、キャップ５の中心部に出入り自在に
螺着した調節ボルト５ｃを回転操作することで調整可能
に構成されている。

ばね７のばね力を圧電素子３に伝えることで、圧電素子
３に一定の電圧を出力させている。

く作用〉 次に衝撃センサーの作動について説明する。

〈イ〉取り付は方向 本発明の衝撃センサーは慣性ボール６に対し受圧体４が
車両の前方に位置するように向けて取り付けられる。

このとき、受圧体４の鉛直溝４ｃを鉛直方向に向けてお
く。

そして、衝撃センサーからのびる出カケープル２を図示
しないエアバッグを膨脹させるための回路に接続してお
く。

尚、この回路には、圧電素子３から出力される電圧が設
定値を越えたときにのみ、エアバッグを膨脹させるため
の電気接点を閉じる構成にしてお（。

〈口〉非衝突時 非衝突時は、慣性ボール６に作用するばね７の静的なば
ね力が受圧体４、陽極板１ｄを経て圧電素子３に伝わる
だけであるから、圧電素子３からピーク電圧は出力され
ない。

従って、非衝突時に衝撃センサーは反応しない。

〈ハ〉上下方向の振動時 車両が上下方向の振動を受けると、車両と一体の衝撃セ
ンサーも上下方向に振動する。

このとき慣性ボール６が鉛直溝４Ｃと摺動して受圧体４
の上下動を許容するから、慣性ボール６に上下方向の振
動が伝わらない。

従って、衝撃センサーは上下方向の振動を受けても何ら
反応しない。

〈二〉衝突時 車両が衝突した瞬間、慣性ボール６の衝撃加速度で受圧
体４を押圧する力が急激に増す。

受圧体４に加わった力は陽極板１ｄを通じて圧電素子３
に伝えられる。

その結果、圧電素子３が第３図のイに示すようなピーク
電圧を発生し、このピーク電圧を回路が検知してエアバ
ックを膨脹させる。

又、車両の斜め前方等の倒方から衝撃を受けた場合であ
っても、鉛直溝４Ｃの両側に形成される側面に衝撃加速
度の分力が作用して圧電素子３に伝えられるから、この
場合も同様にエアバッグ膨脹用の信号であるピーク電圧
が出力される。

〈ホ〉追突時 車両が追突された場合、衝撃センサーに第１図の左側へ
衝撃力が作用する。

すると受圧体４と一定圧力で当接していた慣性ボール６
が鉛直溝４Ｃから一瞬離れる。

すると圧電素子３に加わっていた力が解除されるため、
圧電素子３から出力される電圧が急激に低下する。

このときの出力電圧の波形を第４図の口に示す。

従って、回路は第３図のイのようなピーク電圧が送られ
てこないのでエアバッグを＃緩させるための電気接点は
開いたままとなる。

〈実施例２〉 第５図は他の実施例で衝撃センサーが正確に機能するか
否かを確認できるセルフチエツク機能を与えた例である
。

〈イ〉構成 本実施例の説明に際し、前記実施例と同一部材は１０の
位の符号を付してその説明を省略する。

第５図に示す実施例は慣性ボール１６の周囲に電磁石８
を配備すると共に、図示しない出カケープルにエアバッ
グを膨脹させるため回路とは別にチエツク回路を設けて
おく。

〈口〉作用 そして、電磁石８に一瞬通電して慣性ボール１６を図面
右側へ瞬間的に後退させて電磁石８による誘導を解除す
る。

この間に圧電素子１３から出力される電圧波形を第６図
に示す。

すなわち、電磁石８に通電して慣性ボール１６を瞬間的
に後退させると、受圧体１４に作用してはね１７のばね
力が無くなるので、出力される電圧がハのように急激に
低下した波形となる。

さらに電磁石８の通電が切れた瞬間はね１７のばね力で
慣性ボール１６が受圧体１４に衝突すると、圧電素子１
３に大きな力が加わるので、第６図の二のようなピーク
電圧が出力される。

つまり、チエツク回路は、追突（非衝突）時及び衝突時
と同一条件下で、圧電素子１３から所定の電圧が出力さ
れているか否かをチエツクする。

衝撃センサーの作動が正常か否かは、チエツク回路で得
られた信号を基にランプ類で表示するように構成すれば
よい。

尚、上下方向の振動が慣性ボール１６に伝わらないのは
、前記した実施例と同様である。

〈本発明の効果〉 本発明は以上説明したようになるから次の効果が得られ
る。

〈イ〉　受圧体に上下方向に開放した溝を設けであるの
で、上下方向の振動を受けても振動が圧電素子に伝わら
ない。

従って、上下方向の振動に感応しない。

〈口〉　受圧体が略Ｖ字形の溝を有するので、受圧体の
軸線方向の衝撃だけでな（、斜め方向の衝撃も検知でき
る。

そのため従来のセンサーと比較し、左右方向の感応範囲
が広い 〈ハ〉　常時慣性ボールが圧電素子を押圧しているので
、衝突時に衝撃伝達が早い。

従って、衝撃センサーの感応時間が短い。

〈二〉　圧電素子が押圧力にのみ反応して大きな電圧を
出力するので、非衝突時（追突時）に誤作動する心配が
ない。

〈ホ〉　慣性ポールを電気的に移動させる電磁石を組み
込み、出カケープルをチエツク回路に接続すれば、簡易
に衝撃センサーのセルフチエツクが行える。

〈へ〉　構造が簡単であるから低コストである。

〈ト〉　　可動部分がないので、振動による疲労が少な
く、センサーとしての固有振動数を高くとれる。

〈チ〉　本発明は衝撃を電気エネルギーの変化として出
力できる方式である。

そのため、経時的な記録（受撃データ）を得ることが可
能となる。

したがって、衝撃センサーの作動の微調整が容易となり
、実験や製品化を図る際に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図：実施例１の衝撃センサーの平面断面図第２図：
その要部を構成する部品の斜視図第３図：衝突時に出力
される電圧の波形図第４図：追突時に出力される電圧の
波形図第５図：実施例２の衝撃センサーの平面断面図第
６図：セルフチエツク時に出力される電圧の波形図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）押圧力に比例した電圧を出力する圧電素子と、 圧電素子の両側に配置した電極と、 一方の電極に当接し、鉛直方向に向けてＶ字形の溝を開
   設した受圧体と、 受圧体の溝内に当接する慣性ボールと、 慣性ボールを受圧体に常時押し付けるばね部材とからな
   り、 慣性ボールの衝突力のみを圧電素子に伝達するように構
   成した、 衝撃センサー。
2. （２）押圧力に比例した電圧を出力する圧電素子と、圧
   電素子の両側に配置した電極と、 一方の電極に当接し、鉛直方向に向けてＶ字形の溝を開
   設した受圧体と、 受圧体の溝内に当接する慣性ボールと、 慣性ボールを受圧体に常時押し付けるばね部材と、 慣性ボールの周囲に配置し、慣性ボールを受圧体から瞬
   間的に引き離す電磁石とからなり、慣性ボールの衝突力
   のみを圧電素子に伝達するように構成した、 衝撃センサー。