JPH07165010A - 車両乗客拘束装置を起動するための慣性センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサ本体の休止位置から起動位置までの動
程を大きくすることによって衝撃による誤起動を防止さ
れかつ電子式センサに匹敵するその顕著により急速な応
答性によって優れている車両乗客拘束装置を起動する慣
性センサを提供する。 【構成】 本慣性センサはハウジング１０内で並進摺動
すべく案内されもどしばね１８によって休止位置におい
て予荷重をかけられるセンサ本体１２を有する。センサ
本体１２は作動ピン１６によって一対の接触子を作動す
る。もどしばね１８の予荷重をかける力は約２Ｇの低い
加速度で克服される。約２ｍｍの初期行程に続いて、セ
ンサ本体の運動は、そのばね力がもどしばね１８より数
倍大きい追加の圧縮ばね２４によって抗される。その後
の作動行程は約０．５ｍｍになるにすぎない。誤起動の
防止の良好な信頼性とともに急速な応答性が保証され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はハウジング内で並進摺動
自在に案内されそしてもどしばねの使用によって休止位
置において予荷重をかけられるセンサ本体であってその
慣性が作動位置へ向かって動くとき前記もどしばねの力
に抗して作用するものを有する車両乗員拘束装置を起動
するための慣性センサないし重錘の慣性を利用した加速
度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】車両
乗員拘束装置、例えば、ベルト緊張装置または可膨エア
バッグ、を起動するため、電子式センサ、電気機械式セ
ンサおよび機械式慣性センサが知られている。電子式セ
ンサは加速度センサの信号を処理する複雑な処理回路で
あって加速度センサの信号を処理しそして時間積分され
た加速度信号が規定閾値を超えるとき電気的起動パルス
を供給するものを備えている。そのような電子慣性セン
サは起動の高反復可能性および車両において生じる衝撃
によって誤起動されることからの高信頼度によって優れ
ている。しかし、それは高い技術経費によってのみ達成
され得る。

【０００３】また、機械式および電気機械式慣性センサ
の誤起動の防止における信頼性を達成するためには、使
用されるセンサ本体は、それによって電子処理回路の積
分応答（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）
がシミュレートされ得るもどしばねの作用にうち勝つこ
とにおいて起動に至るまである作動行程を遂行しなくて
はならない。起動応答の良好な反復性を保証するため、
この作動行程は少なくとも数ｍｍにならなくてはならな
い。センサ本体は、もし加速度が持続するならば、起動
が要求される平均加速度値よりわずかに小さい加速度値
でそれが最初に動き始めるような、その休止位置におけ
る予荷重下で前記もどしばねによって荷重をかけられ
る。ベルト緊張装置またはエアバッグ装置においては、
これら平均加速度値は概ね１２Ｇ（Ｇは重力加速度）に
なる。しかし、起動にいたるまでの時間の長さはセンサ
本体の動程に正比例（既知法則によれば、Ｓ＝１／２ｂ
・ｔ２）しそして比較的大きな動程が適正な反復性を達
成するため要求されるから、急速な応答は在来の電気機
械式加速度センサによっては達成され得ない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は電子式センサの
それに匹敵する、その顕著により速い応答によって優れ
ている慣性センサを提供する。本発明によれば、その作
動位置に達する直前に、センサ本体はその休止位置の方
向へ追加のばねの力を及ぼされる。センサ本体の作動行
程の非常に大きい部分は、もどしばねの力のみに対して
指向される。センサ本体は、従って、既に低い加速度、
好ましくは例えば概ね２Ｇ（Ｇは重力加速度），に応答
しそして、持続する加速度によって、有効加速度と生じ
る動程のため要求される時間との積から計算され得る速
度を以て作動行程の開始を達成する。好ましくはもどし
ばねのそれの多数倍である追加のばねの力もまたセンサ
本体の更なる運動に対抗するように働く。次いで、両ば
ねの総合した力（合力）は、センサ本体が適当な衝撃を
発揮するときおよび／または十分に高い慣性の力が持続
する加速度の結果として生じるときうち勝たれる（克服
される）。もしこの条件が満たされないならば、作動
（ａｃｔｕａｔｉｏｎ）は生じない。従って、センサ本
体は加速度が減少するときその休止位置へ戻される。

【０００５】本発明による慣性センサにおいては、セン
サ本体のその休止位置から起動位置までの動程は、衝撃
による誤起動が防止されるように十分に大きく寸法を選
ばれる。しかし、センサ本体は比較的低い加速度値でそ
の休止位置から起動位置の方向に既に動かされているか
ら、起動を生じる高い加速度値の発生と起動位置の達成
との間の時間の長さは、在来の慣性センサより顕著に短
い。

【０００６】本発明の第１の実施例によれば、センサ本
体は一対の電気接触子を起動する。第２の実施例によれ
ば、センサ本体は衝撃点火器のばね荷重をかけられた打
撃ピンを釈放する。

【０００７】本発明のさらなる特徴および利点は添付図
面を参照してなされる本発明の三つの実施例の説明から
以下明らかになるであろう。

【０００８】

【実施例】平行六面体のハウジング１０内にはやはり平
行六面体または円筒形のセンサ本体１２が並進移動可能
に配置されている。ハウジング１０の一端部に面するそ
の端部においてセンサ本体１２はハウジング１０の止め
片１４によって支持されている。センサ本体１２の反対
端部には作動ピン１６が設けられている。さらに、この
端部において、もどしばね１８が支持されており、もど
しばね１８は反対端部において環状の支持壁２０によっ
て支持されており、支持壁２０はハウジング１０の内側
へ突出している。コイルばねである前記もどしばね１８
は圧縮ばねとして働らいてセンサ本体１２に、止め片１
４と接触するその休止位置において、規定予荷重をかけ
る。センサ本体１２に対面しないその側面において支持
壁２０は、圧縮ばね２４によって支持壁２０に対して押
し付けられる概ね円板形の伝達体２２に対する止め手段
を構成する。この追加の圧縮ばね２４はやはりコイルば
ねとして形成されており、伝達体２２と、伝達体に対向
するハウジング１０の内面との間に支持されている。こ
の伝達体２２は接触ピン２６を担持しており、該接触ピ
ンは図１に示される休止位置において約０．５ｍｍ離れ
た間隔を以てばね接触子２８の自由端に対向して配置さ
れている。ばね接触子２８は絶縁材３０を中間に配して
ハウジング１０の壁の孔に挿通されそしてピン３２によ
って固定されており、ピン３２にはさらに接続電線３４
が結合されている。もう一つの接続電線３６が良好な導
電性を有する材料から成る前記ハウジング１０に結合さ
れている。

【０００９】もどしばね１８は、センサ本体１２が図１
における矢印Ｆによって示される方向へのハウジング１
０の加速度の作用下で、該加速度が概ね２Ｇの値を超え
るやいなや、もどしばね１８の力に抗して止め片２４か
ら動き続けるように寸法を選ばれている。持続する加速
度によってセンサ本体１２は初期行程を完了し、ついに
作動ピン１６の自由端は伝達体２２に当接するにいた
る。この初期行程の大きさは約２ｍｍであるが、関連す
る型によって１〜３ｍｍの範囲内であり得る。また、止
め片１４も可変に形成され得、かくして調整を可能にす
る。この初期行程間、生じる加速と動程との間の関係
は、図２の（ａ）に示されるグラフにプロットされるよ
うに体現する。作動ピン１６の自由端が伝達体２２に当
接するまでのセンサ本体１２の並進変位間、もどしばね
１８のみが有効である。

【００１０】図２の（ｂ）のグラフは追加の圧縮ばね２
４のみが有効であるとき生じる加速度と動程との間の関
係を示す。圧縮ばね２４はもどしばね１８の約５倍の予
荷重をかけられており、従って変位は１０Ｇより大きい
加速度が存在するまでは生じない。

【００１１】しかし、実際においては、センサ本体１２
が伝達体２２との接点を越えて動かされるとき、もどし
ばね１８と圧縮ばね２４とは機能的に並行して結合され
るから両ばねが有効である。追加の圧縮ばね２４と総合
されたもどしばね１８の効果は図２の（ｃ）に図示され
ている。Ａによって示される初期行程においては、もど
しばね１８のみが有効であり、その後の作動行程Ｂにお
いては両ばねが有効である。従って伝達体２２の変位は
１２Ｇの加速度が超えられるまでは生じない。もし高加
速度が持続するならば接触ピン２６の前端は作動行程Ｂ
の終わりにおいてばね接触子２８の自由端と接触して、
火工式ガス発生装置などの電気点火器に対する起動信号
を発生させる。もし加速度が持続せずまたはより小さく
なるならば、伝達体２２はこの起動位置に到達せず、支
持壁２０におけるその原位置に復帰する。加速度のさら
なる減少とともに、センサ本体１２すなわち本体おもり
もその休止位置に戻る。

【００１２】加速度センサのハウジング１０は車両の車
体に結合されている。もし車両が障害物に衝突するなら
ば、著しく波動する減速度と加速度とが加速度センサの
長手方向に生じる。ばね荷重をかけられたセンサ本体１
２は統合部材（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｍｅｍｂｅ
ｒ）として機能し、従って起動作用は主として図２の
（ｃ）に示されるように図解され得る。

【００１３】本発明による加速度センサの起動のための
基準は、超えられるある平均加速値ではなく、作動行程
Ｂの開始時におけるセンサ本体１２の速度である。もし
この速度が十分に高いならば、接触が生じる。そうでな
ければ、センサ本体１２は加速度が減るときその休止位
置へ復帰する。

【００１４】図３に示される実施例は、伝達体が無くさ
れていることと、追加の圧縮ばねがばね接触子４０の形
式にされ該ばね接触子がそれが突出する内部空間内へハ
ウジング１０上において張力をかけられていることとに
おいて、図１に示された実施例と異なる。ばね接触子４
０は一対の接触子の可動接触子を構成しており、固定接
触子４２もまたそれが突出する内部空間内へハウジング
１０上において張力をかけられている。これら接触子の
間の間隔は約０．５ｍｍでありそして約０．３〜０．８
ｍｍの範囲内であり得る。センサ本体１２すなわちセン
サおもりの作動ピン１６の自由端は、センサ本体１２が
その休止位置に在るとき、ばね接触子４０の対向面から
約２ｍｍ離されている。もどしばね１８のそれに比較す
ると、ばね接触子４０のばね硬さはより高く、従ってこ
の型においてもまた図２の（ｃ）に図示されたごとき加
速度と生じる動程との依存関係を結果として生じる。作
動行程Ｂは作動ピン１６の自由端がばね接触子４０に当
接するやいなや始まりそしてばね接触子４０が固定接触
子４２に接触するやいなや終わる。

【００１５】接触子の跳ね返りは両実施例において前記
ばね接触子の柔軟性によって防がれる。

【００１６】図４に示される実施例において、センサ本
体１２およびその作動ピン１６の配置および構造は図３
による実施例におけるそれらと概ね一致しており、従っ
て新たな説明は以下においてなされない。しかし、この
実施例は衝撃点火器によって火工式ガス発生装置を作動
するために意図される。図４に単に概略的に図示されて
いるにすぎない衝撃点火器５０は、センサ本体１２の軸
線に対して垂直に配置されたハウジング１０の孔５２の
端部に位置されている。孔５２はセンサ本体１２から遠
くへ面するハウジング１０の端壁１０ａと、作動ピン１
６の自由端に対し開いているハウジング１０の隔壁２１
との間に位置する。打撃ピン５４が端壁１０ａの内側面
に対し隙間を画成して孔５２内に受容されている。張力
をかけられた圧力ばね５６が孔５２の床壁と、対向して
位置する打撃ピン５４の端面との間に支持されている。
対向して位置する打撃ピン５４の自由端は衝撃点火器５
０から例えば約１０ｍｍの距離に保たれている。さら
に、打撃ピン５４は斜面５８を形成された側片５４ａで
あって作動ピン１６の自由端に対向して位置するものを
設けられている。前記斜面５８によって、打撃ピン５４
は図４に示される安全位置において隔壁２１の内縁にお
ける対応する支持面６０上に支持されている。斜面５８
と支持面６０は、打撃ピン５４がセンサ本体１２の方向
に働く圧力ばね５６によって生じる軸方向力成分によっ
て隔壁２１の隣接面と接触して確保されるような、セン
サ本体１２の軸線に対する角度を以て傾斜している。斜
面５８の軸方向延長距離は打撃ピン５４と端壁１０ａの
内側面との間の距離より少し小さく、従って、打撃ピン
５４はそれが端壁１０ａの方向に支持面６０の縁を超え
て移動されるとき支持面６０から釈放されそして圧力ば
ね５６によって衝撃点火器５０の方向に加速される。

【００１７】センサ本体１２が車両の減速によるその慣
性の作用下で打撃ピン５４に向かって移動されるとき、
単にもどしばね１８と共に出発することが効果的であ
る。作動ピン１６の自由端が打撃ピン５４の側片５４ａ
に当接するやいなや、支持面６０上に支持された斜面５
８の作用下で圧力ばね５６に生じる軸方向力成分はまた
センサ本体１２をさらに動かすために、もどしばね１８
の力に加えて、うち勝たれ（克服され）なくてはならな
い。圧力ばね５６はもどしばねと比較するとより剛性を
有するように構成されており、従って有効な力の和は図
２の（ｃ）に示されたグラフに一致する。この実施例に
おいてはまた、もしセンサ本体１２の衝撃が十分に大き
い値を有しないならば結果として作動は生じない。従っ
て、打撃ピン５４は隔壁２１の側面と接触するその安全
位置に復帰する。

【００１８】この実施例においては、作動特性に影響を
及ぼすための幾つかのパラーメータ、特に、もどしばね
１８の寸法選択、圧力ばね５６の硬さおよび斜面５８の
軸方向範囲、が利用できる。

【００１９】本発明による加速度センサによって、電子
起動装置のそれに匹敵する驚くほど速い起動が在来の構
成と比較して達成される。センサ本体１２は一方向、す
なわちハウジング１０の長手方向、における加速度に対
してのみ応答するから、どんな横方向加速度に対しても
敏感性は無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速度センサの第１の実施例の概略縦
断面図。

【図２】その（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において有効
ばね力がセンサ本体の動程の関数としてそれぞれプロッ
トされているグラフ。

【図３】本発明の加速度センサの第２の実施例の概略縦
断面図。

【図４】本発明の加速度センサの第３の実施例の概略縦
断面図。

【符号の説明】 １０ ハウジング １０ａ 端壁 １２ センサ本体 １４ 止め片 １６ 作動ピン １８ もどしばね ２０ 支持壁 ２１ 隔壁 ２２ 伝達体 ２４ 圧縮ばね ２６ 接触ピン ２８ ばね接触子 ３２ ピン ３４ 接続電線 ４０ ばね接触子 ４２ 固定接触子 ５０ 衝撃点火器 ５２ 孔 ５４ 打撃ピン ５６ 圧力ばね

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（１０）内で並進摺動自在に
   案内されそしてもどしばね（１８）によって休止位置に
   おいて予荷重をかけられるセンサ本体（１２）であって
   その慣性が作動位置へ向かって動くとき前記もどしばね
   （１８）の力に抗して作用するものを有する車両乗員拘
   束装置を起動するための慣性センサにおいて、前記作動
   位置に隣接してかつ前記作動位置に達する前に前記セン
   サ本体（１２）が前記休止位置の方向に追加のばね（２
   ４；４０）の力を受けるように構成された慣性センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の慣性センサにおいて、
   前記休止位置から、前記追加のばねが有効になるところ
   まで、前記センサ本体が概ね２±１ｍｍの初期行程を遂
   行し、それに続いて前記作動位置に達するまで概ね０．
   ３〜０．８ｍｍの作動行程を遂行するように構成された
   慣性センサ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の慣性センサにおいて、
   前記センサ本体の前記休止位置では、概ね２Ｇの加速度
   の作用下で前記センサ本体に生じる慣性力によって、前
   記もどしばねのばね力に、うち勝ち得るように構成され
   た慣性センサ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の慣性センサにおいて、
   概ね１２Ｇの加速度の作用下で前記センサ本体において
   生じる慣性力によって、前記もどしばねと前記追加のば
   ねとの合成ばね力に、うち勝ち得るように構成された慣
   性センサ。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の慣性センサにおいて、
   前記センサ本体（１２）によって作動されるようにされ
   た一対の接触子（４０、４２）を有する慣性センサ。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の慣性センサにおいて、
   前記センサ本体（１２）に面する方向に前記ハウジング
   上の止め手段に対して前記追加のばね（２４）によって
   荷重をかけられている中間衝撃伝達体（２２）を有する
   慣性センサ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の慣性センサにおいて、
   前記中間衝撃伝達体（２２）が一対の接触子の一方を担
   持し、他方の接触子が前記ハウジングに固定されている
   慣性センサ。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の慣性センサにおいて、
   前記追加のばねが前記一対の接触子（４０、４２）の一
   方の接触子であってその一端を前記ハウジング（１０）
   に固定されたばね接触子として形成されたものによって
   形成されている慣性センサ。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の慣性センサにおいて、
   衝撃点火器（５０）を起動するため前記センサ本体（１
   ２）によって安全位置から釈放位置へ動かされ得るばね
   荷重をかけられた打撃ピン（５４）を有する慣性セン
   サ。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の慣性センサにおい
    て、前記打撃ピン（５４）が前記センサ本体（１２）の
    軸線に対して横方向に前記追加のばね（５６）によって
    作用されそして前記ハウジング（１０）上の対応する支
    持面（６０）上の側片（５４ａ）上に形成された斜面
    （５８）によってその安全位置に支持されている慣性セ
    ンサ。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載の慣性センサにおい
    て、前記センサ本体（１２）が前記作動位置に面するそ
    の側面に作動ピン（１６）を有する慣性センサ。