JPH04169853A - 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
ッグ装置等に適した衝撃センサに関する。

［従来の技術］ 最近は運転者等を衝撃から守るエアバッグ装置を装着し
た自動車が増える傾向にある。

このエアバッグ装置は、衝突を検出した瞬間にエアバッ
グを膨張させるものであり、その作動は衝撃を検出する
センサーの性能に太き（左右される。

車両の衝突時などに生じる大きな速度変化を検出する加
速度センサとして、Ｕ　Ｓ　Ｐ　４，８２７，０９１号
には、導電材料よりなる筒体と、該筒体の内部に筒体長
手方向移動自在に装入された帯磁慣性体と、該帯磁慣性
体の少なくとも該筒体長手方向の一端側の端面に設けら
れた導電体と、該筒体の長手方向の一端側に配置されて
おり、帯磁慣性体の該導電体が接触することにより該導
電体を介して導通される１対の電極と、該筒体の長平方
向の他端側に配置されており、該帯磁慣性体と磁気的に
吸引し合う磁性材料よりなる吸引体と、を備えたものが
記載されている。

この加速度センサにおいては、帯磁慣性体は吸引体と吸
引し合っており、加速度センサに加速度が全く又は殆ど
加えられていないときには、帯磁慣性体は筒体内の他端
側に静止している。

この加速度センサにある程度大きな加速度が加えられる
と、帯磁慣性体が吸引体との吸引力に抗しつつ移動する
。そして、帯磁慣性体が移動しつつあるときには、この
筒体に誘導電流が流れ、帯磁慣性体に対し移動方向と反
対方向に付勢する磁力が与えられ、帯磁慣性体にブレー
キがかけられた状態となり、その移動速度が減少される
。

加速度が所定値（閾値）よりも小さいときには、帯磁慣
性体は筒体の先端までは到達せず、中途まで移動したと
ころで停止し、次いで吸引体との吸引力により他端側ま
で引き戻される。

加速度が所定値（Ｉｄｌ値）よりも大きいとき（即ち、
例えば、この加速度センサが搭載されている車両が衝突
したときなど）には、帯磁慣性体は筒体の一端側にまで
到達する。そして、帯磁慣性体の先端面の導電層が１対
の電極の双方に接触して電極同志を導通する。予め電極
間に電圧をかけておくと、電極同志が短絡した時点で電
極間に電流が流れる。この電流により、車両が衝突した
ことが検出される。

［発明が解決しようとする課題］ Ｕ　Ｓ　Ｐ　４，８２７，０９１号のセンサでは、帯磁
慣性体が前進限まで移動して１対の電極に接することに
より電極同志が導通される。従って、センサが長期間に
わたって正常に作動するためには、帯磁慣性体と摺動す
る筒体内面は平滑で、しかも腐食などが発生しないこと
が必要である。また、電極や帯磁慣性体の先端面にも発
錆等の腐食が生じてはならない。このようなことから、
筒体を高耐食性材料製とすると共に筒体の内面を入念に
研摩仕上げしなければならず、製作コストが嵩む。また
、電極等を金メツキして腐食防止策を講する必要があっ
た。

［課題を解決するための手段］ 本発明の衝撃センサーは、圧迫されると、圧迫力に応じ
た大きさの電圧を発生する圧電素子と、該圧電素子に密
着された慣性体と、該圧電素子と慣性体とを密着状態に
保持している保持手段と、を備え、衝撃力が衝撃センサ
ーに加えられると慣性体が衝撃力に応じた大きさの押圧
力で圧電素子を圧迫し、圧電素子から圧迫力に応じた大
きさの電圧が発生されるものである。

この保持手段としてはボルト及びナツト、又は、リベッ
トなどが好適である。

好ましくは、本発明のセンサーでは、前記慣性体は電極
を兼ねるように少なくとも圧電素子と接する面が導電材
よりなり、圧電素子を挟んで慣性体と反対側に対極とな
る電極が設けられ、慣性体、圧電素子及び電極が前記保
持手段で保持されている。

本発明では、慣性体と圧電素子との間に電極が介在され
ていても良い。

本発明の別の態様においては、圧電素子の出力電圧を入
力し、この出力電圧が予め設定された電圧（閾値）より
も大きいかどうか判断し、所定電圧よりも大きい場合に
は、エアバッグを膨張させるための信号を出力する装置
が設けられている。

本発明のさらに別の態様においては、前記慣性体に圧電
素子を圧迫する方向に外力を加えるための可動鉄心を有
した１［石装置を備えており、この電磁石装置に通電し
て衝撃センサーの作動チェックをできるようにしてある
。

［作用］ 本発明の衝撃センサーにおいては、車両の衝突時など大
きな外力が加えられた場合、慣性体が圧電素子を押圧し
、これにより圧電素子が衝撃力に応じた電圧を発生する
。この電圧の大きさを判断することにより車両の衝突を
検知することができる。

作動チエツク用電磁石装置を設けた場合には、該電磁石
装置のコイルに通電することにより電磁石装置の可動鉄
心で慣性体を所定力にて叩き、圧電素子が所定の電圧を
発生するかどうかチエツクすることができる。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る衝撃センサーの平面断面
図、第２図は同左側面図である。

第１図において、それぞれ略円筒形状の第１のハウジン
グ１０と第２のハウジング１２とがフランジ１４を介し
て連結されている。フランジ１４には第１の筒部１４ａ
と第２の筒部１４ｂとが一体的に設けられており、第１
のハウジング１０はこの第１の筒部１４ａ内に内嵌され
ている。第１の筒部１４ａに外側から螺合したユニオン
ナット１６により第１のハウジング１ｏがフランジ１４
に連結されている。第２の筒部１４ｂはその内周面に雌
螺子が刻設されており、第２のハウジング１２は該第２
の筒部１４ｂに螺合されている。

１４ｃはフランジ１４に穿設された、衝撃センサーを車
両に固定するための取付は孔を示す。

第２のハウジング１２内においては、フランジ１４に順
次に積層されるようにして電極１８、圧電素子２ｏ及び
慣性体２２が配置されている。これら電極１８、圧電素
子２０及び慣性体２２はそれぞれリング形状であり、そ
れらの中央孔にボルト２４が挿通されている。このボル
ト２４の頭部２４ａは、慣性体２２に形成された凹部２
２ａ内に嵌合され、且つ慣性体２２の中央孔の縁部に係
止されている。

該ボルト２４はフランジ１４の中央部分に穿設された開
口２８に挿通されている。ボルト２４にはナツト２６が
締め込まれており、該ナツト２６を十分に締め込むこと
によりボルト２４に張力が与えられ、これによって電極
１８、圧電素子２０及び慣性体２２がそれぞれ密着状態
にて保持されている。即ち、本実施例にあってはこのボ
ルト２４とナツト２６により圧電素子２０の両面に電極
１８、慣性体２２を密着状態にて保持する保持手段が構
成されている。

なお、ナツト２６とフランジ１４との間には絶縁シート
３０を介してリード端子３２が挟持されている。また、
開口２８の内周面とボルト２４との間には絶縁材３４が
介在されている。

電極１８、圧電素子２０及び慣性体２２を囲むように筒
状のインナーケース３６が配置されている。このインナ
ーケース３６はビス３８によりフランジ１４に固定され
ている。なお、ビス３８はフランジ１４に形成されたビ
ス挿通穴４０に挿通されている。

電極１８はフランジ１４及びビス３８を介して圧電素子
２０の発生電圧を伝達しつるようになっている。前記慣
性体２２は、本実施例では金属などの導電材料よりなり
、圧電素子２０の出力電圧はボルト２４を介して端子３
２に伝達される。

ビス３８は回路ベース４２をフランジ１４に対し固定し
ている。該回路ベース４２に回路アッセンブリ４４が搭
載されている。ビス３８及び端子３２からの出力電圧は
この回路アッセンブリ４４にリード線（図示路）を介し
て入力される。回路アッセンブリ４４の出力信号は、第
１のハウジング１０に設けられた接続端子４６へリード
線（図示路）を介して出力される。

前記インナーケース３６の第１図の右側の端面にはプレ
ート４８が嵌合され、ビス５０により固定されている。

このプレート４８に電磁石装置５２がビス５４で固定さ
れている。この電磁石装置ＩＩ！５２は可動鉄心５６を
備えており、リード線５８を介して電磁石コイルに通電
が行なわれると可動鉄心５６が第１図の左方向に前進可
能とされている。

可動鉄心５６にはカバー６０が嵌着されている。このカ
バー６０の基端側の鍔部６０ａと、前記インナーケース
の内向き鍔部３６ａとの間にはリターンスプリング６２
が介在され、可動鉄心５６を図の右方向に付勢している
。

第２のハウジング１２の端部には、ハウジング１０．１
２内に窒素ガス等の不活性ガスを封入するための開口６
４が設けられており、この間口６４は封入栓６６で封じ
られている。

このように構成された衝撃センサー１００は、第１のハ
ウジング１０が車両前方側を指向し、第２のハウジング
１２が車両後方側を指向するように車両に搭載される。

この衝撃センサー１００に車両停止方向の加速度が加え
られると、慣性体２２が圧電素子２０を圧迫し、これに
より圧電素子２０はこの圧迫力に応じた大きさの電位を
発生する。この電位は電極１８、フランジ１４、ビス３
８を介して回路アッセンブリ４４に伝達されると共に、
電極を兼ねている慣性体２２、ボルト２４、リード端子
３２及びリード線（図示路）を介して回路アッセンブリ
４４に伝達される。回路アッセンブリ４４では、この圧
電素子２０の発生電圧に応じた信号を接続端子４６を介
してインフレータ作動回路に出力する。

第５図に示すごとく、この衝撃センサー１００の検出信
号はインフレータ作動回路１０２に入力されており、検
出された衝撃が所定値（閾値）以上である時には、イン
フレーク作動回路１０２がインフレータ１０１に通電を
行ない、インフレータ１０１が作動される。これにより
エアバッグ１０３が展開される。また、衝撃センサー１
００の出力電圧が閾値よりも低いときには、インフレー
タ１０１は作動されない。

ところでこの衝撃センサー１００は、車両のイグニッシ
ョンスイッチがオンとされたときなどに電磁石装置５２
に通電が行なわれるよう車両の電気系統に接続されてい
る。電磁石装置５２のコイルに通電されると、可動鉄心
５６が第１図の左方向に前進される。そして、可動鉄心
５６に外嵌されているカバー６０がボルト２４の頭部２
４ａを叩く。そうすると、圧電素子２０はこの可動鉄心
５６の前進慣性力に応じた大きさの衝撃を受け、これに
対応した電圧を出力する。この出力電圧はインフレーク
作動回路１０２に設けられている判断回路にて判断され
、所定の電圧が出力されているか否かがチエツクされる
。

このように、ｉｉ磁石装置５２に通電を行なうことによ
り衝撃センサーの作動チエツクが行なわれる。なお、こ
のような衝撃センサーの作動チエツクは、車両に搭載さ
れ、イグニッションスイッチがオンされたときに常に行
なうばかりでな（、例えば衝撃センサーの製作工場にお
いて衝撃センサーの機能チエツクを行なう場合にも利用
できることは明らかである。

上記実施例ではボルト２４及びナツト２６により電極１
８、圧電素子２０及び慣性体２２が締め付けられて保持
されているが、本発明では第３図のごと（リベット７０
により電極１８、圧電素子２０及び慣性体２２を密着状
態に保持してもよい。

また、上記実施例では慣性体２２が金属等の導電材料よ
りなり、圧電素子２０に直に接触することにより電極と
しての機能を兼ねているが、本発明では第４図のごとく
慣性体２２と圧電素子２０との間に電極２１を介在させ
てもよい。

［発明の効果］ 本発明のセンサーでは、慣性体が圧電素子に畜着してい
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。

また、本発明では、慣性体を押圧す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。

本発明の衝撃センサーは、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。また、可動部分の摩耗や腐食に伴う作動不良が
全（発生しない。加えて、本発明では、大気に晒された
電気接点が存在しないので、接点の腐食による導通不良
が全くない。このようなことから、長い年月の間、本発
明の衝撃センサーが車両に搭載されていても特性が低下
する可能性が全くなく、きわめて耐久性に優れ、信頼性
が高い。

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、経時的な衝撃変動
波をインフレーク作動回路に設けたマイクロコンピュー
タによって分析することにより、衝突による衝撃である
のか又はハンマー等で叩いて与えた衝撃（疑似衝突）で
あるのかを判断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の衝撃センサーの平面断面図である。 第２図は該センサーの左側面図である。 第３図及び第４図はそれぞれ別の実施例に係る衝撃セン
サーの要部断面図である。第５図は衝撃センサーを用い
たエアバッグシステムの系統図である−０ １０．１２・・・ハウジング、１８・・・電極、２０・
・・圧電素子、　　　　２２・・・慣性体、２４・・・
ボルト、　　　　　　２６・・・ナツト、５２・・・電
磁石装置、　　　５６・・・可動鉄心、１００・・・衝
撃センサー。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第５

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　圧迫されると、圧迫力に応じた大きさの電圧を
   発生する圧電素子と、 該圧電素子に密着された慣性体と、 該圧電素子と慣性体とを密着状態に保持している保持手
   段とを備えた衝撃センサーにおいて、衝撃力が該衝撃セ
   ンサーに加えられると慣性体が衝撃力に応じた大きさの
   押圧力で圧電素子を圧迫し、圧電素子から圧迫力に応じ
   た大きさの電圧が発生されることを特徴とする衝撃セン
   サー。
2. （２）　前記保持手段は前記圧電素子と前記慣性体とを
   密着方向に押圧していることを特徴とする請求項（１）
   の衝撃センサー。
3. （３）　前記保持手段はボルトとナットにて構成されて
   いる請求項（１）又は（２）の衝撃センサー。
4. （４）　前記保持手段はリベットである請求項（１）又
   は（２）の衝撃センサー。
5. （５）　前記慣性体は電極を兼ねるように少なくとも圧
   電素子と接する面が導電材よりなり、圧電素子を挟んで
   慣性体と反対側に対極となる電極が設けられ、慣性体、
   圧電素子及び電極が前記保持手段で保持されている請求
   項（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の衝撃セン
   サー。
6. （６）　前記慣性体と圧電素子との間に電極が設けられ
   、圧電素子を挟んで該電極と反対側に対極となる電極が
   配置され、これら電極、圧電素子及び慣性体が前記保持
   手段で保持されている請求項（１）ないし（４）のいず
   れか１項に記載の衝撃センサー。
7. （７）　前記圧電素子の出力電圧を入力し、この出力電
   圧が予め設定された電圧よりも大きいかどうか判断し、
   所定電圧よりも大きい場合には、エアバッグを膨張させ
   るための信号を出力する手段を有している請求の範囲第
   １項記載の衝撃センサー。
8. （８）　前記慣性体に圧電素子を圧迫する方向に外力を
   加えるための可動鉄心を有した電磁石装置を備えており
   、この電磁石装置に通電して衝撃センサーの作動チェッ
   クをできるようにしてある請求の範囲（１）ないし（７
   ）のいずれか１項記載の衝撃センサー。