JPH07181199A - 減速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 質量体の当接に伴う振動で接点の開閉状態が
変化することを防止する。 【構成】 速度の変化に起因する慣性力で移動する質量
体２，３が、その慣性力の作用方向とは反対方向に作用
する付勢力に抗して移動することにより、接点４，５を
開閉動作させる減速度センサにおいて、質量体２，３が
付勢力に抗して移動する移動経路６，７の側部に、その
質量体２，３によってその移動方向と直交する方向に撓
まされて接点の開閉状態を切り換える可動接点４，５が
配置されている。したがって質量体２，３の移動方向と
可動接点４，５の開閉動作方向が異なるから、質量体の
２，３の移動限界での当接に伴う振動によって接点が開
いてしまうことが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、減速度（負の値の減
速度を含む）に基づく慣性力によって接点を開閉するこ
とにより信号を出力する減速度センサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】車両の安全装置の一つとしてエアバッグ
装置が最近では広く採用されるようになってきている。
これは、衝突時に乗員とステアリングホィールや車体構
造材との間に、エアバッグを窒素ガス等の気体の圧力で
膨張させ、乗員を二次衝突から保護するものである。そ
の衝突の検出には、減速度に応じた信号を出力するセン
サや減速度が作用することによって接点を閉じるセンサ
等が一般に使用されているが、これと併せてセーフィン
グセンサと称されるセンサが使用されている。

【０００３】このセーフィングセンサは、衝突を感知す
る衝突センサの誤動作によるエアバッグの膨張を防止す
るためのセンサであり、衝突に先立つ減速時に回路を閉
じることにより、衝突センサが動作した場合のエアバッ
グの動作信号、具体的にはインフレータに対する着火信
号を出力させ、衝突センサが単独では着火信号を出力し
ないようにするものである。このようなセーフィングセ
ンサの一例が特開昭６２−１９８７６４号公報に記載さ
れている。

【０００４】この公報に記載されたセンサは、センシン
グマスを磁気力で保持しておき、加減速度に起因する慣
性力がその磁気力より大きくなった場合に、そのセンシ
ングマスが磁気力に抗して移動し、その前方に配置して
ある一対の接点にセンシングマスが当接してこれを撓ま
せることによりその接点を閉じるように構成し、さらに
その接点側の端部にクッション材を設けたものである。
そしてこのような構造のセンサでは、センシングマスの
速度をクッション材で緩和できるうえに、センシングマ
スの跳ね返る速度を遅くできるので、接点が閉じている
時間を長くすることができる、とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のセンサで
は、センシングマスの移動方向と接点が閉じる動作方向
とが一致しているために、以下のような問題があった。
すなわちセンシングマスに作用する慣性力は、加減速度
の大きさに比例するので、特に大きい減速度が作用した
場合には、センシングマスが高速度で接点側に移動し、
かつその移動端で跳ね返るから、たとえクッション材を
設けてあっても、センシングマスの跳ね返り速度が速い
ことに加え、センサの全体が衝撃力で振動するために、
接点が一時的に離れてＯＦＦ状態となることがある。こ
のようなＯＦＦ状態が衝突センサのＯＮ動作と時間的に
重なると、インフレータに対して着火信号が出力され
ず、エアバッグが所期どおりに膨張しなくなるおそれが
ある。

【０００６】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、所定以上の減速度が生じている場合には接点
の閉状態もしくは開状態を確実に維持する減速度センサ
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、減速度を受
けて移動する質量体の移動方向と可動接点の動作方向と
を異ならせることにより、上記の目的を達成するもので
あり、具体的には、この発明は、速度の変化に起因する
慣性力で移動する質量体が、その慣性力の作用方向とは
反対方向に作用する付勢力に抗して移動することによ
り、接点を開閉動作させる減速度センサにおいて、前記
質量体によってその移動方向と直交する方向に撓まされ
て接点の開閉状態を切り換える可動接点が、前記付勢力
に抗して質量体が移動する移動経路の側部に配置されて
いることを特徴とするものである。

【０００８】またこの発明では、質量体の移動を規制す
る摩擦力が、付勢力に抗した質量体の移動量が多くなる
ほど大きくなる摩擦手段を設けることができる。

【０００９】さらにこの発明では、質量体の移動経路の
中心軸線と前記可動接点との間隔を、前記慣性力の作用
方向での前方側ほど狭く設定することができる。

【００１０】

【作用】この発明の減速度センサでは、感知するべき加
減速度の作用方向とは反対方向に質量体が所定の付勢力
で付勢されており、加減速度に起因する慣性力がその付
勢力を越えれば、質量体が移動する。質量体がこのよう
に移動すると、可動接点が質量体の移動方向とは直交す
る方向に撓み、接点を閉じる。したがって大きい減速度
に起因して質量体がその移動端まで高速で移動し、かつ
跳ね返った場合であっても、質量体がその移動経路中に
あれば、可動接点は開閉状態を最初の状態から切り換え
た状態、すなわち閉状態もしくは開状態に維持される。

【００１１】また上記の摩擦手段を設けた場合には、質
量体がその移動経路中に位置する時間が長くなるので、
減速度が作用することによる接点の閉状態もしくは開状
態が長い時間継続する。

【００１２】さらに質量体の移動経路の中心軸線と可動
接点との間隔を、質量体の移動端側で狭くなるように設
定してあれば、両者の間の摩擦力が質量体の慣性力に基
づく移動量が大きくなるほど大きくなるので、減速度が
作用することによる接点の閉状態もしくは開状態の継続
時間が長くなる。

【００１３】

【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１ないし図３はこの発明の一実施例を示して
おり、ここに示す減速度センサは、１つのハウジング１
の内部に２つの質量体２，３および２対の可動接点４，
５を設けたものである。すなわち合成樹脂などの非導電
性材料で形成されたハウシング１の内部には、２つの有
底円筒状の中空部６，７が横方向に並べて設けられてお
り、これらの中空部６，７の側壁部分には、可動接点
４，５の変位を許容するための溝部８，９が、長手方向
に沿って形成されている。

【００１４】各中空部６，７にはその内径とほぼ等しい
外径の球状の質量体、具体的には、鋼球からなるセンシ
ングマス２，３が収容されている。なお、このセンシン
グマス２，３は、導電性を高めるための表面処理、例え
ば金メッキを施したものであることが好ましい。各中空
部６，７はこのセンシングマス２，３を収容した状態で
その開口部をキャップ１２，１３で密閉されており、そ
のキャップ１２，１３の内面とセンシングマス２，３と
の間にコイルバネ１４，１５が配置され、センシングマ
ス２，３はこのコイルバネ１４，１５によって各中空部
６，７の底部（図１および図２の右側端面）に押し付け
られている。

【００１５】またキャップ１２，１３には、それぞれ一
対の端子１６，１７が貫通して取り付けられており、そ
の中空部６，７側の端部に、前記各溝部８，９の開口部
に沿って延びた可動接点４，５が、片持ち状に取り付け
られている。この可動接点４，５は、好ましくは金メッ
キ等の導電性を高めるための表面処理を施した薄い帯状
のものであり、その自由端である先端部は、センシング
マス２，３がコイルバネ１４，１５によって押し付けら
れている底部の近くまで延びるとともに、その先端部
は、その間隔Ｌ1 がセンシングマス２，３の外径Ｄより
広くなるように外側（溝部８，９側）にわずか屈曲され
ている。したがって各可動接点４，５の先端部分はセン
シングマス２，３に接触しないようになっている。これ
に対して各可動接点４，５の前記屈曲させた箇所よりも
基端部側の間隔Ｌ2 はセンシングマス２，３の外径Ｄよ
り幾分狭く設定されている。したがってセンシングマス
２，３が前記屈曲部を越えてキャップ１２，１３側に移
動した場合に、センシングマス２，３が各可動接点４，
５を押し広げるようにこれらの間に入りこみ、各可動接
点４，５を導通させるようになっている。

【００１６】上記の減速度センサは、車両用のエアバッ
グ装置のセーフィングセンサとして使用でき、その場合
には、前記コイルバネ１４，１５の圧縮方向が減速度の
作用方向となるように所定位置に取り付けられる。また
これ使用した回路構成は、一例として図４に示すとおり
であり、一方の可動接点４が、運転席用エアバッグ装置
（図示せず）のスクイブ１８と、大きい減速度で動作す
る高Ｇセンサ１９とに直列に接続されている。また他方
の可動接点５が、助手席用エアバッグ装置（図示せず）
のスクイブ２０と前記高Ｇセンサ１９とに直列に接続さ
れている。さらにこれらの可動接点４，５は、スクイブ
１８，２０を点火するに充分な電流をそれぞれ蓄電する
バックアップコンデンサ２１，２２を介して電源２３に
接続されている。

【００１７】つぎに上記の減速度センサの作用について
説明する。図１および図２は、減速度が生じていない状
態あるいは減速度に起因する慣性力がコイルバネ１４，
１５の弾性力より小さい状態を示しており、この状態で
はセンシングマス２，３は各中空部６，７の底部に押し
付けられている。したがって各可動接点４，５の先端部
は、その間隔Ｌ1 がセンシングマス２，３の外径Ｄより
も広いために、センシングマス２，３に接触していな
い。すなわち各可動接点４，５は導通していず、ＯＦＦ
状態となっている。

【００１８】そして車両が衝突した場合あるいは衝突を
避けるために大きく減速した場合、減速度に起因してセ
ンシングマス２，３に作用する慣性力がコイルバネ１
４，１５の弾性力より大きくなるので、センシングマス
２，３はコイルバネ１４，１５を圧縮しつつキャップ１
２，１３側に移動する。図５はセンシングマス２，３が
可動接点４，５の屈曲箇所を越えた位置まで移動した状
態を示しており、この状態では、可動接点４，５の間隔
Ｌ2 がセンシングマス２，３の外径Ｄより小さいので、
センシングマス２，３が可動接点４，５を押し広げてそ
の間に入り込んだ状態、すなわち可動接点４，５によっ
てセンシングマス２，３が挟みつけられた状態になる。
その結果、それぞれの可動接点４，５同士がセンシング
マス２，３を介して導通する。すなわちＯＮ状態とな
る。なお、この場合、各可動接点４，５はその先端部に
近い箇所でセンシングマス２，３に接触しているから、
その接触圧は小さくなっている。

【００１９】センシングマス２，３がコイルバネ１４，
１５を更に圧縮してキャップ１２，１３に接触するまで
移動した状態を図６に示してあり、この状態ではセンシ
ングマス２，３が各可動接点４，５の基端部を押し広げ
ることになるので、その可動接点４，５とセンシングマ
ス２，３との接触圧が高くなる。したがってセンシング
マス２，３が移動している間の可動接点４，５との摩擦
力は、センシングマス２，３の移動量が多くなるに従っ
て増大することになり、その結果、コイルバネ１２，１
３の反発力がその圧縮量に応じて増大することと併せ
て、センシングマス２，３の移動速度を大きく減衰させ
ることができる。そのためセンシングマス２，３がキャ
ップ１２，１３側の端部にまで移動した後、図１に示す
状態に復帰するまでの時間が長くなる。そしてたとえセ
ンシングマス２，３が激しくキャップ１２，１３側の端
部に当接して衝撃が生じたとしても、その衝撃に伴う振
動方向に対して直交する方向にセンシングマス２，３と
各可動接点４，５とが接触しているから、衝撃に伴う振
動でセンシングマス２，３と可動接点４，５とが一時的
であるにしろ離れることはなく、ＯＮ状態を確実に継続
する。

【００２０】減速度センサが上記のようにＯＮ状態を維
持している間に図４に示す高Ｇセンサ１９が衝突を検出
すると、各スクイブ１８，２０に電流が流れてスクイブ
１８，２０が点火される。その場合、電源２３の電圧の
低下などの異常があっても、それぞれのスクイブ１８，
２０に対応して設けてあるバックアップコンデンサ２
１，２２が放電することにより、点火に充分な電流が保
証される。またこれらのバックアップコンデンサ２１，
２２は、減速度センサが各スクイブ１８，２０に対応し
て接点を備えていることにより、各スクイブ１８，２０
に対応して個別に設けられているから、１つのバックア
ップコンデンサを２つのスクイブで共用する場合の不都
合、すなわち各スクイブに過不足なく電流を分配する手
段を設けるなどの不都合を解消することができる。

【００２１】ところで減速度センサをエアバッグ装置の
セーフィングセンサとして使用する場合には、ＯＮ状態
の継続時間が長いことが好ましいので、上記の実施例で
は、各可動接点４，５の基端部側におけるセンシングマ
ス２，３との接触圧が高くなることにより、摩擦力が次
第に増大する構成とした。この発明では、このような摩
擦作用を更に顕著にするために、それぞれの可動接点
４，５同士の間隔、換言すれば、センシングマス２，３
の移動経路の中心軸線と可動接点４，５との間隔を、可
動接点４，５の基端部側で次第に狭くしてもよい。この
ような摩擦機構では、センシングマス２，３がキャップ
１２，１３側に移動するに従ってセンシングマス２，３
と可動接点４，５との間の摩擦力が増大するので、セン
シングマス２，３の移動速度を効果的に減じることがで
きる。またこれに替え、あるいはこれと併せて、コイル
バネ１４，１５として非線形特性のバネを使用してもよ
く、このような構成では、センシングマス２，３がコイ
ルバネ１４，１５を圧縮するに従ってバネ定数が増大し
てコイルバネ１４，１５の反発力が大きくなるので、セ
ンシングマス２，３の移動速度を効果的に減衰させるこ
とができる。

【００２２】つぎにこの発明の他の実施例について図７
ないし図９を参照して説明する。図７に示す例は、１つ
のセンシングマスについて２つの接点を設けるととも
に、各センシングマスを押圧するコイルバネのバネ定数
を異ならせたものである。すなわち各溝部８，９の内面
のうち各中空部６，７の底部側の部分には、各可動接点
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂに対応させて固定接点２４ａ，
２４ｂ，２５ａ，２５ｂが設けられている。これは、具
体的には、導電材料を溝部８，９の内面に貼り付け、も
しくは付着させることにより形成できる。またキャップ
１２，１３とは反対側の端部には、各固定接点２４ａ，
２４ｂ，２５ａ，２５ｂに導通させた端子２６ａ，２６
ｂ，２７ａ，２７ｂが設けられている。

【００２３】さらに各センシングマス２，３は非導電性
材料によって形成されており、そのうちの一方のセンシ
ングマス（図７の上側のセンシングマス）２を押圧する
コイルバネ１４の素線を他方のコイルバネ１５の素線よ
り太くすることにより、そのコイルバネ１４のバネ定数
が他方のコイルバネ１５のバネ定数より大きい値に設定
されている。

【００２４】したがって図７に示す減速度センサでは、
低減速度状態で先ず図７の下側のセンシングマス３がコ
イルバネ１５を圧縮して移動し、その結果、各可動接点
５ａ，５ｂがセンシングマス３によって押し広げられる
ため、その外側に配置してある固定接点２５ａ，２５ｂ
にそれぞれ接触し、導通する。この状態では図７の上側
のセンシングマス２は、これを押圧するコイルバネ１４
の弾性力が大きいために、中空部６の底部に押し付けら
れた状態に維持され、したがって各可動接点４ａ，４ｂ
はいわゆる閉じた状態にあって、それぞれに対応する固
定接点２４ａ，２５ｂから離れている。すなわちＯＦＦ
状態を維持する。そして減速度が更に大きくなると、セ
ンシングマス２，３の慣性力が増大するために、図７の
上側のセンシングマス２もそのコイルバネ１４を圧縮し
つつ移動し、その結果、その両側に配置してある可動接
点４ａ，４ｂを押し広げ、それぞれに対応して設けてあ
る固定接点２４ａ，２４ｂに可動接点４ａ，４ｂが接触
して導通する。

【００２５】このように図７に示す減速度センサでは、
各センシングマス２，３が移動し始める減速度の大きさ
を異ならせることができるので、図７の上側のセンシン
グマス２およびこれによって開閉動作させられる接点を
高Ｇセンサとし、かつ図７の下側のセンシングマス３お
よびこれによって開閉動作させられる接点を低Ｇセンサ
として使用することができる。

【００２６】なお、センシングマス２，３を押圧する弾
性力を異ならせるために、上述のようにコイルバネ１
４，１５の素線の径を異ならせる以外に、コイル径や線
間ピッチあるいは自由長などを各コイルバネ１４，１５
で異ならせることとしてもよい。

【００２７】また上述のように高Ｇセンサと低Ｇセンサ
とを並存させた構成とするには、要は、低い減速度で一
方のセンシングマスによって接点が閉じ、それ以上の減
速度で他方の接点が閉じるようにすればよいので、図７
に示す例におけるようにコイルバネ１４，１５のバネ定
数を異ならせる替わりに、図８に示すように構成しても
よい。

【００２８】すなわち図８に示す例では、その上側のセ
ンシングマス２によって押し広げられる一対の可動接点
４ａ，４ｂが、図８の下側に示す可動接点５ａ，５ｂよ
り短く形成されている。したがって図８に示す構成で
は、所定以上の減速度が作用することにより各センシグ
ンマス２，３がそれぞれのコイルバネ１４，１５を圧縮
しつつ移動するが、図８の下側の接点はそのセンシング
マス３がわずか移動することにより閉じられるが、上側
に示す接点は、センシングマス２がコイルバネ１４をあ
る程度大きく圧縮するまでは可動接点４ａ，４ｂが押し
広げられず、接点を閉じない。このように図８の上側に
示す接点が閉じるには、センシングマス２がある程度以
上コイルバネ１４を圧縮する減速度を必要とするから、
図８の上下の接点を閉じる減速度が相違することにな
り、上側の部分を高Ｇセンサとし、下側の部分を低Ｇセ
ンサとすることができる。

【００２９】また図９に示す例は、図７に示す構成のう
ちセンシングマス２，３の質量を異ならせたものであ
る。すなわち図９の上側に示すセンシングマス２には抜
き孔２ａが形成されており、その分、質量が小さくなっ
ている。したがって所定の減速度に対応して生じる慣性
力は、抜き孔２ａを形成したセンシングマス２で小さく
なり、図９の下側に示すセンシングマス３が移動するに
要する減速度以上の減速度が作用した場合に図９の上側
のセンシングマス２がコイルバネ１４を圧縮しつつ移動
することになる。すなわち図９の上側のセンシングマス
２を移動させるには、より大きい減速度を必要とするか
ら、この部分が高Ｇセンサとなり、図９の下側の部分が
低Ｇセンサとなる。なお、各センシグンマス２，３の質
量を異ならせるには、上記のように抜き孔を形成する替
わりに、比重の相違する材料で各センシングマスを形成
することとしてもよい。

【００３０】以上、この発明の各実施例について説明し
たが、この発明は上記の実施例に限定されないのであ
り、各種の変形例が可能である。すなわち例えば図１に
示す例においては、導電性のセンシングマスに対して可
動接点を離隔させて非導通状態としたが、これに替え
て、可動接点の先端部に絶縁処理を施して、減速度が作
用しない状態では非導通状態となるように構成してもよ
い。またセンシングマスを減速度の作用方向とは反対方
向に付勢する手段は、コイルバネに限られず、他の弾性
部材もしくは磁気力であってもよい。

【００３１】さらに図７ないし図９に示す例では、セン
シングマスを挟んで両側に可動接点を配置したが、この
発明では、いずれか一方に可動接点を配置した構成とし
てもよい。そして可動接点は、重力の影響を考慮する
と、センシングマスの側部に配置することが好ましい
が、この発明では、上下両側もしくはそのいずれか一方
に可動接点を配置することとしてもよい。そしてこの発
明のセンサは、減速度を検出する場合以外に、加速度を
検出するように使用してもよく、またさらにこの発明の
質量体は上記の各実施例で示した球状体に限定されず、
さらに減速度を検出して接点を開く構成としてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
減速度に起因する慣性力による質量体の移動方向とその
質量体による接点の開閉動作の方向とが異なっているか
ら、質量体がその移動限界位置に当接して振動が生じて
も、接点は質量体によって動作させられた状態を確実に
維持し、したがって例えばセーフィングセンサとして使
用した場合には、減速度状態を確実に検出することがで
きる。またこの発明では、質量体がその移動経路内をあ
る程度以上移動している状態では、接点が動作状態に維
持されるので、その動作継続時間を長くすることができ
る。

【００３３】またこの発明では、質量体の移動に抵抗と
なる摩擦手段を設ければ、質量体の移動速度を効果的に
減じて、接点の動作継続時間を長くでき、またその移動
限界位置からの跳ね返りを抑制できる。そしてその摩擦
手段として、可動接点と質量体との間隔を次第に狭くす
る構成を採用すれば、部品点数を増加させずに質量体の
移動速度を減衰させることができ、その結果、構成の簡
素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す縦断正面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

【図３】その側面図である。

【図４】使用状態を説明するための概略的な回路図であ
る。

【図５】センシングマスが移動を開始した状態を示す縦
断正面図である。

【図６】センシングマスが限界位置まで移動した状態を
示す縦断正面図である。

【図７】この発明の他の実施例を示す横断平面図であ
る。

【図８】この発明の更に他の実施例を示す横断平面図で
ある。

【図９】この発明の他の実施例を示す横断平面図であ
る。

【符号の説明】

２，３ 質量体 ４，４ａ，４ｂ，５，５ａ，５ｂ 可動接点 ６，７ 中空部 １４，１５ コイルバネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 速度の変化に起因する慣性力で移動する
   質量体が、その慣性力の作用方向とは反対方向に作用す
   る付勢力に抗して移動することにより、接点を開閉動作
   させる減速度センサにおいて、 前記質量体によってその移動方向と直交する方向に撓ま
   されて接点の開閉状態を切り換える可動接点が、前記付
   勢力に抗して質量体が移動する経路の側部に配置されて
   いることを特徴とする減速度センサ。
2. 【請求項２】 前記付勢力に抗した質量体の移動量が多
   くなるほど質量体の移動を規制する摩擦抵抗力が大きく
   なる摩擦手段が設けられていることを特徴とする請求項
   １に記載の減速度センサ。
3. 【請求項３】 前記質量体の移動経路の中心軸線と前記
   可動接点との間隔が、前記慣性力の作用方向での前方側
   ほど狭く設定されていることを特徴とする請求項１に記
   載の減速度センサ。