JPH05273226A

JPH05273226A - 衝撃検出装置

Info

Publication number: JPH05273226A
Application number: JP3060027A
Authority: JP
Inventors: Juhei Takahashi; 寿平高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】加速度センサ１０の機能を直接的に常に確認
することのできる衝撃検出装置を提供する。【構成】分割電極を有する圧電型Ｇセンサ１０を使用
し、このＧセンサに常に電気的な交流信号を加えること
によりＧセンサの振動子に機械的な振動を与え、このセ
ンサ出力から上記交流信号と同一周波数の信号レベルが
あらかじめ定めた閾値より大きいかどうかでＧセンサの
故障検出を直接的に常に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の衝突を検出す
る衝撃検出装置、特にエアバックシステムに最適な衝撃
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の衝撃検出装置は図１０に
示すように、主回路部１、診断回路部２があり、また、
電源としてバッテリ３、エアバック（図示せず）をふく
らませる窒素を発生させるための点火装置４、ボデーに
取付けられる２個のフロントＧ（加速度）センサ５とで
システムが構成されている。

【０００３】次に上記従来例の動作について説明する。
図１０において、自動車が衝突するとまずフロントＧセ
ンサ５に衝撃が加わり、片方又は両方のフロントＧセン
サ５の接点が閉じる。次に、回路部が収納されている車
のほぼ中央部に衝撃が加わり、主回路部１内のカウルＧ
センサ６の片方又は両方の接点が閉じ、点火装置４に着
火される。ここでＧセンサが２個ずつ並列になっている
のは信頼度を向上させるためであり、衝突の際の不動作
を防止する並列冗長系とするためである。さらに、２組
のＧセンサが直列になっているのは誤動作防止のためで
あり、例えば、検査、点検中のハンマリングでエアバッ
クがひらかないようにするためである。

【０００４】主回路部１の昇圧回路７とバックアップコ
ンデンサ８は、バッテリー電圧が下がった場合でも、ま
た衝突でバッテリーからの電源線が切られた場合でも点
火装置４に着火できるようにするためのものである。主
回路部１の接続回路９は、センサ及び点火装置の故障を
検出するために一時的に且つ独立に微小電流を流すため
のものである。診断回路部２は、主回路が故障していな
いかどうかを検出するものである。

【０００５】

【発明の解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の衝撃検出装置ではＧセンサに衝撃が加わった時、接
点が閉じる機械式のものであるため、実際に機械的に動
かして故障を検出することはできない。可能なことは、
接点がさびていないかどうかをチェックする間接的な故
障検出であり、また電源が投入された時、微小電流を流
す一時的な故障検出であるため、Ｇセンサの機能を直接
的に常に確認することができないという問題があった。
本発明の目的は、加速度センサの機能を直接的に常に確
認することのできる衝撃検出装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、分割電極を有する圧電型Ｇセンサを使用
し、このＧセンサに常に電気的な交流信号を加えること
によりＧセンサの振動子に機械的な振動を与え、このセ
ンサ出力から上記交流信号と同一周波数の信号レベルが
あらかじめ定めた閾値より大きいかどうかでＧセンサの
故障検出を直接的に常に行うようにするものである。

【０００７】即ち本発明は、加速度に比例した電圧出力
を出力する加速度センサと、この加速度センサからの出
力信号を受けて所望の動作をする動作部とを備えた衝撃
検出装置において、前記加速度センサの振動子をドライ
ブ用とセンス用の分割電極に形成し、該ドライブ用電極
に交流電圧を印加する手段をもうけ、前記交流電圧の印
加によって前記振動子を機械的に励振し、この励振によ
る加速度センサの出力信号に基づいて該加速度センサの
故障の有無を判定する判定手段を設けたことを特徴とす
る衝撃検出装置である。ここで、ドライブ用電極に印加
する交流電圧の周波数は、検出すべき衝撃の振動スペク
トルから離して設定されているのがよい。

【０００８】

【作用】本発明は上記のような構成により次のような効
果を有する。即ち、電気的な交流信号を加えることによ
りＧセンサの振動子そのものに直接振動をおこさせるた
め、振動子即ちトランスデューサ自体の故障検出が可能
である。また、上記交流信号と同一周波数の信号レベル
で故障検出するため、上記周波数を衝突時のスペクトル
より離しておけば、常時故障検出が可能である。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１０】図１は本発明の一実施例の構成を示すもの
である。図１において、昇圧回路７、バックアップコン
デンサ８、点火装置４は従来例と同一である。自動車の
ボディに取付けられるＧセンサ１０と内部に取付けられ
るＧセンサ１１の両方に発振器１２が接続されている。
この発振器１２はＧセンサの振動子に交流電圧を印加す
るものである。Ｇセンサ１０の出力信号はＥＭＩサージ
対策１３を経て低域濾波回路（ＬＰＦ）１４と帯域濾波
器（ＢＰＦ）１５に接続され、他のＧセンサ１１はＬＰ
Ｆ１６及びＢＰＦ１７に接続されている。そして、両Ｌ
ＰＦ１４，１６は衝撃検出部１８に接続され、ＢＰＦ１
５，１７はＧセンサの故障を判定するセンサフェール検
出部１９に接続されている。

【００１１】まず、本発明に使用する加速度センサ１
０，１１について説明する。この加速度センサは圧電デ
ィスク中心固定型であり、分割電極を持つ圧電セラミッ
クが金属振動板に接着されている。即ち、図５〜図９に
おいて５１は振動板、８１，８２は振動板５１に成形さ
れている圧電セラミック素子６０及び６１の位置決め用
環状突起、８３は振動板５１の中央に形成されたセンタ
穴、５５はサブ基台であり、その表面のほぼ中央部に環
状突起６８を有する。サブ基台５５はターミナル５４，
６９，７０と共に基台５３に一体成形されている。振動
板５１はサブ基台５５の環状突起６８に基台５３とは電
気的に絶縁されて固定されており、その表面にセンサ出
力用の圧電セラミック素子６０が固定され、その裏面に
焦電キャンセル用の圧電セラミック素子６１が固定され
ている。圧電セラミック素子６０はその裏面のマイナス
電極が振動板５１の表面に導通接着され、圧電セラミッ
ク素子６１はその表面のプラス電極が振動板５１の裏面
に導通接着されている。圧電セラミック素子６０のセン
サ出力用プラス電極６０ａと圧電セラミック素子６１の
マイナス電極は、それぞれリードフレーム７２，７３及
び回路基板６２を介してセンサ出力用ターミナル７４へ
と接続されている。６４，６６はそれぞれリードフレー
ム７２，７３と圧電セラミック素子６０及び６１との半
田付け部を示す。リードフレーム７２が接続される圧電
セラミック素子６０の電極は出力用電極６０ａとなる。
７５は回路基板６２の電源供給用ターミナルであり、７
６はグランド用ターミナルであり、それぞれ回路基板６
２に接続されている。ターミナル７４，７５，７６はい
ずれもハウジング６７に一体成形されている。８５は回
路基板６２を支持するためのピンである。５７は金属シ
ールドケースであり、ハウジング６７及び基台５３と接
着などによって固定されている。５８は金属シールドケ
ース５７に溶接部６５でリングプロジェクション溶接さ
れた上板である。７７は振動板５１から切起して形成さ
れた端子であり、半田付け（７８部）などの手段によっ
てリードフレーム７９に接続されている。５２はセンサ
特性の自己チェックの目的で圧電セラミック素子６０に
電圧を印加し、振動させるためのドライブ端子であり、
リードフレーム８０を介して圧電セラミック素子６０の
ドライブ用電極６０ｂと接続されている。

【００１２】以上の構成による加速度センサは取付穴５
６ａ、５６ｂで車輌に取付けられる。また、７１ａ，７
１ｂはそれぞれ取付穴５６ａ、５６ｂにインサートされ
ている金属リングを示す。自動車等の走行によって発生
した加速度は、ハウジング６７、基台５３及びサブ基台
５５を介して振動板５１に伝えられ、振動板５１に撓み
を与える。振動板５１の撓みは、圧電セラミック素子６
０及び６１に引張力と圧縮力とを交互に与えるため、圧
電セラミック素子６０及び６１に電荷が発生する。この
電荷は、回路基板６２のインピーダンス変換回路で電圧
に変換され、必要な帯域及び最適な出力レベルになるよ
うに濾波回路及び増幅回路を通って出力され、センサ出
力が得られる。

【００１３】次に上記実施例の作用を説明する。ドライ
ブ端子５２に交流電圧例えば、１KHzの正弦波又は矩形
波を印加すると、圧電セラミック素子６０び外側の電極
６０ｂの部分の圧電セラミックは圧電ブザーと同様、ア
クチュエータとして機能するため１KHzで伸縮する。す
ると、圧電セラミック素子６０の内側の電極６０ａの部
分の圧電セラミックも一緒に伸縮し、且つ振動板５１と
同様に伸縮し、振動子全体がたわむため、１KHzのセン
サ出力が得られる。

【００１４】上記の内容を図２と図３を用いて説明す
る。図２においてセンサ９１にコントローラ９０側から
１KHzの矩形波を電圧として印加すると、センサ９１の
周波数特性と同一の帯域濾波器を通ったような１KHzの
センサ信号が得られる。このセンサ信号を図３に示すよ
うに１KHzの帯域濾波器（ＢＰＦ）１５を通し、平滑整
流して１KHzの信号レベルを直流電圧に変換し、センサ
フェール検出部１９であらかじめ決めてある閾値と比較
し、この閾値より小さければＧセンサが故障であると判
定できる。衝突時は１例として、図４に示した如く、１
０〜２００Hzのスペクトルの振動になるとすれば衝突時
は１０〜２００Hzと１KHzの合成波形がセンサ信号から
得られる。この波形から低域濾波回路（ＬＰＦ）１４を
通せば、衝撃検出部１８での衝撃を判定する情報を得る
ことができる。

【００１５】また、衝突は車の耐用年数の間に１回ある
かないかであるから、Ｇセンサの故障検出の１KHzの帯
域濾波回路はなくてもよいものである。このように、上
記実施例によれば、衝突振動スペクトルから離れた周波
数の交流信号をＧセンサに常に印加しておき、衝突検出
は上記衝突振動スペクトルを抜き出せば、上記Ｇセンサ
の出力信号から衝突情報も得られ、且つＧセンサの故障
もトランスデューサ部、回路部すべて含んで検出可能で
ある。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、上記実施例より明らかなよう
に、加速度センサがドライブとセンスの分割電極を有す
る圧電セラミックを使用するため、ドライブ側の電極に
交流電圧を印加することによりトランスデューサ、即ち
振動子を直接機械的に励振し、これによりトランスデュ
ーサを含めて加速度センサ全体の故障検出が直接に且つ
常に可能である。

【００１７】また、衝突時の振動スペクトルとは離れた
周波数の交流電圧を印加することにより、衝撃も同時に
検出しながら、センサの故障検出を常時行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における衝撃検出装置の概略
ブロック図

【図２】同装置の動作説明図

【図３】同装置の動作説明図

【図４】本発明の周波数とセンサ出力の関係を示す図

【図５】本発明の一実施例における衝撃検出装置に使用
する加速度センサの平面断面図

【図６】図５のＡ−Ａ線に沿った正面断面図

【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図

【図８】同加速度センサの振動板の平面図

【図９】同正面断面図

【図１０】従来の衝撃検出装置の概略ブロック図

【符号の説明】

５１振動板５２ドライブ端子６０，６１圧電セラミック素子６０ａセンサ出力用プラス電極６０ｂドライブ用電極

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度に比例した電圧出力を出力する加
速度センサと、この加速度センサからの出力信号を受け
て所望の動作をする動作部とを備え、前記加速度センサ
の振動子をドライブ用とセンス用の分割電極に形成し、
該ドライブ用電極に交流電圧を印加する手段を設け、前
記交流電圧の印加によって前記振動子を機械的に励振
し、この励振による加速度センサの出力信号に基づいて
該加速度センサの故障の有無を判定する判定手段を設け
たことを特徴とする衝撃検出装置。
【請求項２】ドライブ用電極に印加する交流電圧の周
波数が、検出すべき衝撃の振動スペクトルから離して設
定されていることを特徴とする請求項１記載の衝撃検出
装置。