JPH07294550A

JPH07294550A - 移動体用衝撃センサ

Info

Publication number: JPH07294550A
Application number: JP8656394A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Uchida; 威内田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】移動体の安全装置駆動用のセンサに適した特性
を持ち、かつ、移動体の全安全装置を一台で駆動できる
小形軽量の衝撃センサの実現を目的とする。【構成】内端部に重錘部を有し、外端部が移動体に固定
され、所定荷重以上の衝撃荷重によって伸長する弾性渦
巻体と、この渦巻体の伸長域上に配設されたスイッチ手
段を有し、移動体に所定荷重以上の衝撃荷重が働いたと
き、重錘部の慣性力に基づく弾性渦巻体の伸長作用によ
って、スイッチ手段を作動させるようにした移動体用衝
撃センサ（６）に、スイッチ手段の動作により導通さ
れ、その導通状態を持続する状態保持手段（２）と、状
態保持手段（２）の導通状態中は負荷を駆動する電流を
出力する電流駆動手段（１）とを更に設け、これらの、
衝撃センサ（６）、状態保持手段（２）及び電流駆動手
段（１）を同一基板（９）、または同一筐体（１０）に
一体化しモジュール化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの移動体に
用いられる衝撃センサに関し、特に、移動体に所定値以
上の衝撃荷重が働いた場合に動作する定荷重弾性渦巻き
ばねの伸長動作に基ずいた導通状態を保持し、通電電流
を増幅するようにした衝撃センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、四輪自動車などの移動体に、
例えばエアバックシステムなどの安全装置を備えたもの
がある。例えば、衝突の際の乗員の安全対策として、前
部座席の運転席、助手席にそれぞれエアバックを１つづ
つ、後部座席にエアバックまたはプリテンショナーを２
ないし３個備えるのが、最善の方法と考えられている。
このような安全装置を衝突の際に動作させるためには、
衝撃を検知する衝撃センサが必要である。この様な衝撃
センサとしては、圧電素子などを用いた電子式のもの
や、ばねと錘で構成される機械式のものがある。

【０００３】このうち、電子式の衝撃センサは、衝撃を
受けて圧電素子が発生する電気信号波形を分析回路で解
析して衝突によるショックかどうかを判定し、衝突と判
定された場合には電気的な信号を出力して安全装置を働
かせるものである。この電子式衝撃センサの長所は、１
つの衝撃センサで複数の安全装置を駆動することができ
る点である。

【０００４】しかし、この電子式衝撃センサでは圧電素
子が発生する電気信号波形を分析回路で分析して衝突を
判定する方式であるので、波形を分析して判断するため
のＡ／Ｄ変換器やマイクロプロセッサー等の高級な電子
回路が必要であり、また、電子回路の動作の正常性を常
にチェック必要があり、そのため高価になるという問題
がある。また、回路が比較的大型となるため装備する場
所が限られ、装備場所と安全装置の設置場所との距離が
長くなりその分、配線ケーブルが長くなるなどの問題が
ある。

【０００５】また、機械式の衝撃センサは、内部に重錘
部を有する弾性渦巻きばねの伸長を利用し、これにより
フックを外すなどの方法で安全装置等を駆動させる純機
械的な方法と、弾性渦巻きばねの伸長を利用しスイッチ
接点を開閉させるようにして電気的な信号を発生させ、
それを安全装置等の駆動に用いる機械−電気的な方法が
あるが、前者は負荷の駆動方法に難点があり信頼性に乏
しいので、通常使い易さから後者が用いられる。

【０００６】ここで機械式の衝撃センサに用いられる弾
性渦巻きばねとして、普通は一定のばね定数を有する細
長い鋼帶を順次巻回して構成し、その内部に重錘部を備
え、かつその外端部を移動体に固定する。しかしこのよ
うな一定ばね定数のものでは、ばねの伸び量が比較的大
きく、その為センサそのものが大型になる。また渦巻き
ばねが移動体の通常移動時でも絶えず伸縮することにな
るため、長期に使用した場合、渦巻きばねに疲労がたま
って突然破断するなどの虞があった。

【０００７】そこで、この問題を解決するため、発明者
等は、弾性渦巻きばねとして所定荷重以上の衝撃荷重が
働いた場合に初めて伸長する定荷重ぜんまいを用いたも
のを提唱した（特開平４−３３５１６０）。定荷重ぜん
まいは、一定の板厚、一定の板幅の細長い鋼帯を一定の
曲率半径で渦巻状に巻いたばねは一定の荷重で伸長する
という性質を用いている。これにより所定荷重以下の荷
重による重錘部の移動が阻止され、所定荷重以上の荷重
が働いた場合は、その後荷重を増加させること無く定荷
重ぜんまいを伸長させることができ、スイッチの動作を
確実にし、センサを小型にでき、またセンサの耐久性を
向上することができた。

【０００８】しかし、この特開平４−３３５１６０で開
示されたセンサの電気的駆動力はそれ程大きくなく、エ
アバックまたはプリテンショナー１つに対して１センサ
が必要である。

【０００９】この為、１台の自動車に４乃至５個のセン
サが必要になり、結果的に高価なシステムとなり、また
センサを複数設置するために動作条件、動作時間に差が
生まれるなどの問題があり、部品の数が多くなるだけ故
障の発生頻度が増える問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
移動体用の衝撃センサは電子式のものは高価で大型であ
り、純機械式のものは負荷の駆動方法が複雑で信頼性に
乏しく、機械−電気的なものは駆動力に問題があって複
数個設ける必要があった。本発明はこの様な点を解決し
て、１個で移動体の全安全装置を駆動できる、比較的小
形で廉価な衝撃センサの提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、内端部に重錘部を有し、外端部が移動体
に固定され、所定荷重以上の衝撃荷重によって伸長する
弾性渦巻体と、前記弾性渦巻体の伸長域上に配設された
スイッチ手段を有し、前記移動体に所定荷重以上の衝撃
荷重が働いたとき、前記重錘部の慣性力に基づく前記弾
性渦巻体の伸長作用によって、前記スイッチ手段を作動
させるようにした移動体用衝撃センサにおいて、前記ス
イッチ手段の動作により導通され、その導通状態を持続
する状態保持手段と、前記状態保持手段の導通状態中は
負荷を駆動する電流を出力する電流駆動手段とを具備す
ることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、スイッチ手段が一旦動作する
とその状態を状態保持手段が保持し、電流駆動手段が電
流を増幅して出力する。これにより、移動体用衝撃セン
サとしての信頼性が高く、１個のセンサで移動体の全安
全装置を駆動でき、また全体を一体化しモジュール化し
て小形に構成することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明にかかる衝撃センサを添付図面
を参照にして詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例の構成を示す図
で、図１（ａ）が上面図、図１（ｂ）が図１（ａ）の矢
印Ａ側から見た側面図、図１（ｃ）が矢印Ｂ側から見た
側面図、図１（ｄ）が矢印Ｃ側から見た側面図である。
図１において、１はＦＥＴトランジスタ、２はＳＣＲ、
３はマイクロスイッチ、４は５ピンのコネクタ、５は抵
抗、６は定荷重ぜんまい、７はばねベース、８−１、８
−２はビス、９は実装基板、１０はセンサ筐体で、図１
（ａ）ではマイクロスイッチ３と定荷重ぜんまい６は取
り付け位置のみを示してある。

【００１５】図２は図１に示した実施例の回路図であ
る。図２では図１と同じ物には同じ番号をつけて示し
た。図２で分かるようにＦＥＴトランジスタ１のソース
（Ｓ）はコネクタ４の出力端子を経て外部負荷に、ゲー
ト（Ｇ）はＳＣＲ２のカソード（Ｋ）にそれぞれ接続さ
れ、ＦＥＴトランジスタ１のゲート（Ｇ）とＳＣＲ２の
カソード（Ｋ）の接続点は抵抗Ｒ３でＧＮＤに結ばれて
いる。ＳＣＲ２のゲート（Ｇ）は抵抗Ｒ２でＳＣＲ２の
カソード（Ｋ）と接続され、抵抗Ｒ３でマイクロスイッ
チ３のＮＯ（ノーマルオープン）端子に接続されてい
る。ＦＥＴトランジスタ１のドレイン（Ｄ）、ＳＣＲ２
のアノード（Ａ）、マイクロスイッチ３のＣＯＭ（コモ
ン）端子は電源の正電圧に接続され、電源の負電圧側は
ＧＮＤに接地されている。

【００１６】図３は、定荷重ぜんまい６の動作限界の概
略の特性を示したものである。この図では横軸に衝撃の
持続時間、縦軸に衝撃による速度の変化量（速度差）を
取って表示した。定荷重ぜんまいはこの図に示された曲
線の上の部分で働く。この曲線での部分は加速度一
定、つまり重錘部に一定の力が掛かる場合を示してお
り、この部分では定荷重ぜんまい６は一定以上の荷重で
動作する。またこの曲線のの部分は一定以上の加速度
が一定時間以上働いたとき、つまり重錘部に一定以上の
力と力積が働いた場合に動作する。

【００１７】貨車輸送中の衝撃や荒れた路面走行中に受
ける衝撃など遅い速度の現象は、衝撃の持続時間は長い
が速度の変化は小さく、また、ハンマで叩いたり、走行
中に小石などが当たったときなどの衝撃は速度の変化は
大きいが衝撃の持続時間は短い。この様な場合には定荷
重ぜんまい６は動作しない。

【００１８】定荷重ぜんまい６が動作するのは高速の現
象で、通常５ｍｓｅｃ乃至３０ｍｓｅｃの持続時間の８
ｋｍ／ｈ程度以上の速度変化を示す現象に対してであ
る。四輪自動車の高速の衝突による衝撃は持続時間が７
〜８ｍｓｅｃ程度でその間の速度変化は１５ｋｍ／ｈ前
後であり、低速の衝突はによる衝撃は持続時間が１５ｍ
ｓｅｃ程度でその間の速度変化は１０ｋｍ／ｈ前後と言
われている。従ってこの定荷重ぜんまい６は移動体用衝
撃センサとして理想的な特性を示していることが分か
る。

【００１９】本装置の動作を、図１及び図２に添って説
明する。定荷重ぜんまい６はばねベース７上に設置さ
れ、その弾性渦巻き帯の外端部はビス８−１によってば
ねベース７、実装基板９と共締めされている。さらにば
ねベース７は、ビス８−２によっても実装基板９に固定
されている。実装基板９はセンサ筐体１０に勘合により
固定され、センサ筐体１０は移動体である四輪自動車に
車両進行方向が図１（ａ）の矢印Ｄと一致するように取
り付け固着されている。

【００２０】先にのべた定荷重ぜんまい６の特性によ
り、移動体である四輪自動車が発車する場合、停車する
場合、通常の運転中などで定荷重ぜんまい６を伸長する
に足るだけの加重が掛からない場合には、定荷重ぜんま
い６は当初の停止位置から移動せず、マイクロスイッチ
３の接点は移動せず、ＳＣＲ２のゲート（Ｇ）の電位は
変化せず、ＳＣＲ２はＯＦＦ状態を保つ。

【００２１】一方、強度の衝突などによって、定荷重ぜ
んまい６を伸長するに足るだけの衝撃荷重が四輪自動車
の前方から（図１（ａ）で矢印Ｃ方向から）定荷重ぜん
まい６に加わると、定荷重ぜんまい６内部の重錘部の慣
性力がその鋼帯を渦巻状に巻いたばねの弾性力に打ち勝
ち、ばねが伸長して定荷重ぜんまい６の本体はばねベー
ス７のガイドに添って前方へ（図１（ａ）で矢印Ｄ方向
へ）移動する。また、後方から（図１（ａ）で矢印Ｄ方
向から）衝撃荷重が定荷重ぜんまい６に加わった場合で
も、最初の衝撃の後に必ず反発力による揺り返しがあ
り、これが最初の衝撃と同等の荷重を与えるので、やは
りばねが伸長して定荷重ぜんまい６の本体は前方へ（図
１（ａ）で矢印Ｄ方向へ）移動する。

【００２２】定荷重ぜんまい６が伸長すると、定荷重ぜ
んまい６の本体は前方に移動してマイクロスイッチ３の
スプリングを押さえるように動作し、これによりマイク
ロスイッチ３の接点を押圧当接させ、接点が切り替わっ
て図２においてマイクロスイッチ３のＣＯＭ（コモン）
端子とＮＯ（ノーマルオープン）端子が接続される。

【００２３】このマイクロスイッチ３のＣＯＭとＮＯが
接続された瞬間にはＳＣＲ２のゲート（Ｇ）およびカソ
ード（Ｋ）には電源電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で分割
した電圧が印加される。すなわちこの瞬間のＳＣＲ２の
ゲート（Ｇ）にかかる電圧Ｖｇは電源電圧をＶｃとする
とＶｇ＝Ｖｃ・（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）であり、この瞬間のカソード電位ＶｋＶｋ＝Ｖｃ・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）よりも高くなるためＳＣＲ２はＯＮとなり、一度ＯＮさ
れると、このＯＮ状態はマイクロスイッチ３の接点のそ
の後の状態にかかわらず持続される。

【００２４】ＳＣＲ２がＯＮ状態になると、ＳＣＲ２の
カソード電位Ｖｋ、すなわちＦＥＴ１のゲート（Ｇ）電
位は、直ぐに電源電圧Ｖｃにほぼ等しい値になり、これ
によりＦＥＴ１もＯＮ状態になる。これで、コネクタ４
のＯＵＴＰＵＴ端子に接続された負荷に電流を供給する
ことができる。ＦＥＴ１は数Ａから数十Ａ位の電流を流
すことができるので、本実施例の構成１台で５〜６個の
安全装置を駆動することは容易である。また、ＳＣＲ２
のＯＮ状態が保持されるため、安全装置の応答にばらつ
きがあったとしても、全装置が間違いなく動作する。

【００２５】この実施例は、試作によるとコネクタ４の
張り出しも含めて２５ｍｍ×２４ｍｍ×２１ｍｍの大き
さの中に構成できたので、非常に小形であり、重量も軽
く、従って、設置に特別の工夫が必要になる事もない。
また、使用している素子が市販の物だけであるので価額
的にも廉価である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、定荷重
ぜんまいを用いた移動体用衝撃センサに、スイッチ手段
の動作により導通され、その導通状態を持続する状態保
持手段と、状態保持手段の導通状態中は負荷を駆動する
電流を出力する電流駆動手段とを設けるようにし、移動
体用衝撃センサ、スイッチ手段、状態保持手段及び電流
駆動手段を同一基板または同一筐体に一体化しモジュー
ル化した。

【００２７】従って、本発明によれば、移動体に所定荷
重以上の衝撃荷重が働いたとき、初めてスイッチ手段が
働き、スイッチ手段が一旦動作するとその状態を状態保
持手段が保持し、電流駆動手段が電流を増幅して出力す
ることができる。

【００２８】従って、移動体の安全装置駆動用のセンサ
として理想的な特性を示し、かつ、移動体の全安全装置
を一台で駆動できる小形軽量の衝撃センサを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の衝撃センサの外観図。

【図２】図１の衝撃センサの回路図。

【図３】本発明に用いられる定荷重ぜんまいの動作特性
の概略図。

【符号の説明】

１ＦＥＴトランジスタ２ＳＣＲ３マイクロスイッチ４コネクタ５抵抗６定荷重ぜんまい７ばねベース８ビス９実装基板１０センサ筐体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内端部に重錘部を有し、外端部が移動体
に固定され、所定荷重以上の衝撃荷重によって伸長する
定荷重弾性渦巻体と、前記定荷重弾性渦巻体の伸長域上に配設されたスイッチ
手段を有し、前記移動体に所定荷重以上の衝撃荷重が働いたとき、前
記重錘部の慣性力に基づく前記定荷重弾性渦巻体の伸長
作用によって、前記スイッチ手段を作動させるようにし
た移動体用衝撃センサにおいて、前記スイッチ手段の動作により導通され、その導通状態
を持続する状態保持手段と、前記状態保持手段の導通状態中は負荷を駆動する電流を
出力する電流駆動手段とを具備することを特徴とする移
動体用衝撃センサ。