JPH0742111Y2

JPH0742111Y2 - モーション・インパクト・センサ

Info

Publication number: JPH0742111Y2
Application number: JP1990005644U
Authority: JP
Inventors: 春夫多賀
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1995-09-27
Anticipated expiration: 2005-01-26
Also published as: JPH0397637U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、自動車などに盗難防止などのために取付けら
れるモーション・インパクト・センサに係り、特にモー
ションまたはインパクトの２方向以上の力成分を検知す
ることができ、しかも構造が簡単で部品点数が少なく、
また検出できるモーションまたはインパクトの周波数帯
域が広いモーション・インパクト・センサに関する。

〔従来の技術〕

第11図は従来のモーション・インパクト・センサを示す
平面図、第12図はその側面図を示している。

図中符号１はシャーシ、２はこのシャーシ１に設けられ
た軸、３はこの軸に回転自在に支持されたロータ、４は
前記ロータ３とともに回動する連結体、５は連結体４の
他端に固定された重りである。また図示していないが、
ロータ３の外周には交互に逆の極性が着磁されたマグネ
ットが設けられている。このマグネットには、シャーシ
１の突部1aに固定された磁気センサ６が対向されてい
る。

この従来のモーション・インパクト・センサは自動車の
シャーシなどに取付けられる。そして、外部からモーシ
ョンまたはインパクトが加えられると、重り５が第11図
の矢印α方向に回動することによってロータ３が回動
し、磁気センサ６からの出力によってモーションまたは
インパクトの有無および量が検知されるようになってい
る。なおこの磁気センサ６の出力を図示しないブザーの
ドライブ回路に入力することによって、自動車の盗難等
の際にモーションまたはインパクトが加えられたときブ
ザー音が鳴るようにして、盗難等を防ぐことが行われて
いる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記のような従来のモーション・インパ
クト・センサにおいては、マグネットを有するロータ３
などが必要となるため装置が大きくなってしまうという
問題があった。

またこのセンサでは、重り５が矢印α方向に動くだけな
ので、検知できるモーションまたはインパクトの成分
は、α方向のみすなわち同一面内の同一方向への力成分
に限られている。したがって、このセンサにより２方向
以上のモーションまたはインパクトの力成分を検知する
場合には、センサを２組以上設ける必要があった。

さらに上記センサでは、重り５の回動によるロータ３の
回動によってモーションまたはインパクトを検知してい
るため、重り５およびロータ３が追従できない周波数帯
域のインパクトについては検知できないという問題があ
った。

本考案は上記のような課題を解決するためのものであ
り、１つのセンサでモーションまたはインパクトのうち
少なくとも２方向以上の力成分を検知することができ、
しかも構造が簡単で部品点数が少なく、また検出できる
モーションまたはインパクトの周波数帯域が広いモーシ
ョン・インパクト・センサを提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案のモーション・インパクト・センサは、たわみ変
形可能に支持された薄板と、この薄板の面に設置されて
薄板のたわみ変形を検出する素子と、基端が前記薄板に
連結されて薄板の面と交叉する方向へ延びるバネ部材
と、このバネ部材の先端部に支持された重りとを有し、
前記薄板の長辺方向をＹ方向とし、薄板のたわみ方向を
Ｘ方向としたときに、前記バネ部材は少なくともＸ−Ｙ
平面内でＹ方向へ変形可能であることを特徴とするもの
である。

〔作用〕

上記手段では、外部からモーションまたはインパクトが
作用すると、重りに力が与えられて薄板がたわみ変形す
る。このたわみ変形が圧電素子などの検出素子により検
出され、モーションまたはインパクトの有無および大き
さを検知できる。

また、重りにＸ方向への力成分が作用すると薄板が同方
向にたわみ、Ｘ方向へのモーションまたはインパクトの
成分が検出できるが、さらにＸ−Ｙ平面内で重りにＹ方
向への力成分が作用すると、バネ部材がＹ方向へたわ
み、薄板はバネ部材に引かれてＸ方向へたわむ。よって
前記Ｘ方向成分のみならず例えばＹ方向へのモーション
またはインパクトの成分の検知が可能である。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の第１実施例を示す側面図、第２図はそ
の正面図、第３図はその電気回路図である。

第１図〜第２図中、符号11は筐体、12は一端がこの筐体
11にねじで固定された薄板、13はこの薄板12に接着され
て薄板のたわみを検出する圧電素子である。なお、この
圧電素子13は、薄板12上に蒸着などの方法で形成するよ
うにしてもよい。また符号14は前記薄板12の他端に一端
が固定されたコイルバネ、15はこのコイルバネ14の他端
に固定された重りである。なお、前記コイルバネ14の代
わりに、線バネ等を使用してもよい。

この第１図〜第２図に示すモーション・インパクト・セ
ンサでは、筐体11にモーションまたはインパクトが加え
られると、重り15およびコイルバネ14が振動し、この振
動が薄板12に伝えられる。第１図に示すように、薄板12
の長辺方向をＹ方向、薄板12のたわみ方向をＸ方向とす
る。重り15にＸ方向への力（振動）成分が作用すると薄
板12がＸ方向へたわみ、圧電素子13によりこの変形振動
の大きさおよび周期に応じた電力が得られる。またＸ−
Ｙ平面内で重り15にＹ方向への力（振動）の成分が作用
すると、コイルバネ14のＹ方向へのたわみ振動に引かれ
て薄板12がＸ方向へたわみ変形し、圧電素子13に電力が
生じる。また、バネ部材として前記線バネを用いた場合
も同様であり、重り15にＸ方向への力の成分が作用した
ときと、Ｘ−Ｙ平面でのＹ方向の力の成分が作用したと
きに、薄板12がＸ方向へたわみ変形し、圧電素子13から
電力が得られる。

このように、コイルバネ14また線バネなどのバネ部材が
薄板12の面と交叉する方向に延び、このバネ部材の先端
部に重り15が支持され、前記バネ部材がＸ−Ｙ平面でＹ
方向へたわみ変形自在なものであると、この重り15に３
次元方向のモーションまたはインパクトが作用したとき
に、この３次元方向の力のうちの少なくともＸ方向の成
分と、Ｘ−Ｙ平面内でのＹ方向の成分により薄板12をＸ
方向へたわみ変形させることができ、圧電素子13から検
出出力を得ることができる。またＸ−Ｙ平面と直交する
Ｚ方向の力の成分が重り15に作用すると、薄板12にＹ軸
を中心としたねじり変形が作用するが、圧電素子13によ
りこのねじり変形を検出できるようにしてもよい。

以上のように、このモーション・インパクト・センサで
は、複数方向の力の成分を検出できるものであるため、
従来の１方向のみの力の成分を検出するものに比べ、外
部からのインパクトなどの検出精度を高めることができ
る。

本実施例では、このようにして圧電素子13に発生した起
電力は、第３図に示すように、アンプ16によって増幅さ
れ、さらにこの増幅された電圧は感度調整抵抗17を介し
てコンパレータ18に送られ、コンパレータ18によってハ
イまたはローの信号として出力される。したがって、こ
の出力をブザーのドライブ回路（図示せず）などに接続
することにより、筐体11にモーションまたはインパクト
が加えられたときブザー音が鳴るようにするなどが可能
となる。なお第３図中符号19は、このモーション・イン
パクト・センサの完成時または自動車等への取付時にお
ける動作の確認のために設けられた発光ダイオードであ
る。

以上のように本実施例によれば、重り15はコイルバネ14
によって３次元的に動作可能であり、また薄板12および
圧電素子13はあらゆる方向からの振動によってたわみ変
形し、起電力を発生させられるので従来に比してモーシ
ョンまたはインパクトの検出の方向性を軽減することが
できるようになる。

また、重り15およびコイルバネ14の振動により圧電素子
13を変形させることによってモーションまたはインパク
トを検知するようにしているので、検出できるモーショ
ンまたはインパクトの周波数帯域を従来よりも広くする
ことができるようになる。

さらに、薄板12、圧電素子13、コイルバネ14および重り
15だけで構成できるので、構造が簡単で部品点数の少な
いモーション・インパクト・センサを実現することがで
きるようになる。

次に第４図は本考案の第２実施例を示す側面図である。
この第４図中第１図と共通する部分には同一の符号が付
されている。

この第２実施例では、薄板12の両端がそれぞれ筐体11,1
1aにねじ止め固定され、薄板12の中央にコイルバネ14の
一端が固定されている。この第２実施例によっても、前
記第１実施例について述べたのと同様の作用効果を奏さ
せることができる。

また、第４図のコイルバネ14を、例えば第５図（ａ）に
示すように径Ｄを大きく形成すること、あるいは第５図
（ｂ）に示すように台形バネ形状にすることにより、重
り15の振動率を３次元方向にほぼ均一にすることがで
き、モーションまたはインパクトの検知感度の方向性を
より一層抑えることができるようになる。

次に第６図は本考案の第３実施例を示す側面図である。
図中第１図と共通する部分には同一の符号が付されてい
る。

この第３実施例では、それぞれ振動を抑える働きのある
材料、例えばゴムやスポンジなどで製造された制振部材
が各振動部分に設けられている点に特徴がある。すなわ
ち、図中符号20は薄板12の圧電素子13の反対側の面に接
着された板状の制振部材、21はコイルバネ14内に挿入さ
れ且つその両端がそれぞれ薄板12および重り15に固定さ
れた棒状の制振部材、22はその中にコイルバネ14が挿入
され且つその一端が薄板12に固定された筒状の制振部材
である。

次にこの第３実施例の作用を第７図に基づいて説明す
る。第７図（ａ）は第１図に示す第１実施例におけるモ
ーションまたはインパクトの周波数−圧電素子出力電圧
特性を示すグラフ、第７図（ｂ）は第３実施例における
モーションまたはインパクトの周波数−圧電素子出力電
圧特性を示すグラフである。

第７図（ａ）に示すように、第１実施例においては、コ
イルバネ14と重り15による振動系の共振（１次共振A₁お
よび２次共振A₂）と薄板12の共振Ｂにより、検出するモ
ーションまたはインパクトの周波数帯域内に鋭いピーク
ティブが発生し、誤検出などの原因となってしまってい
る。

これに対し第３実施例では、前記のような各制振部材2
0,21,22を設けることによって、前記振動系の共振A₁,A₂
およびＢは抑えられ、滑らかな周波数特性を得ることが
できるようになる。よって、誤検出を防止し、検出感度
を均一化することができるという効果が奏されるように
なる。

次に第８図は本考案の第４実施例を示す側面図である。
図中第１図と共通する部分には同一の符号が付されてい
る。

この第４実施例においては、薄板12を筐体11に直接固定
するのでなく、吸振部材23を介して固定している点に特
徴がある。

この第４実施例においては、この吸振部材23を設けるこ
とによって以下のような作用効果を生ずるようになる。
すなわち、第９図（ａ）は第１実施例における第３図の
Ｃ点の出力電圧とモーションまたはインパクトの周波数
の関係を示すグラフである。ところで、モーション・イ
ンパクト・センサが取付けられる自動車に加わるモーシ
ョンまたはインパクトの周波数帯域は、モーション（揺
れ）が１〜3Hz程度（第９図（ａ）のｄ参照）、インパ
クトが数Hz〜数百Hz程度（第９図（ａ）のｅ参照）であ
る。そして前記第１実施例においては、第９図（ａ）に
示されるように、モーション（揺れ）の帯域よりもイン
パクトの帯域の方が感度が高いので、相対的にモーショ
ン（揺れ）の感度が低くなってしまうという問題があっ
た。そこでこれを回避すべく、この第４実施例では前述
のように薄板12を筐体11に直接に固定するのではなく、
ゴムやスポンジ等からなる吸振部材23を介して固定する
ようにした。その結果、第９図（ｂ）に示すように、モ
ーションとインパクトの検出感度の差を縮めることが可
能となり、検出精度をより向上させることができるとい
う効果を奏するようになる。

次に第10図は本考案の第５実施例を示す電気回路図であ
る。図中第３図と共通する部分には同一の符号が付され
ている。

この第５実施例においては、アンプ16と感度調整抵抗17
との間にローパスフィルタ24が接続されている。アンプ
16によって増幅された圧電素子13からの出力電力は、こ
のローパスフィルタ24によって高い周波数部分が減衰さ
れる。その結果、第10図のＣ点における出力電圧は前記
第９図（ｂ）に示すようになる。したがって、この第５
実施例によっても、第４実施例と同様の効果を奏するこ
とができるようになる。

なお、この第５実施例においてはローパスフィルタ24を
アンプ16と感度調整抵抗17の間に接続しているが、この
ローパスフィルタ24を感度調整抵抗17とコンパレータ18
との間に接続するようにしてもよい。また、１つのモー
ション・インパクト・センサに第４実施例の吸振部材23
と第５実施例のローパスフィルタ24を両方備えるように
してもよい。

〔効果〕

以上のように本考案では、重りに３次元方向からのモー
ションまたはインパクトが作用したときに薄板にたわみ
を生じさせ、圧電素子などでこのたわみを検出すること
により、前記モーションまたはインパクトを検出するこ
とができる。また薄板から交叉する方向に延びるバネ部
材が例えばコイルバネや線バネであって、少なくともＸ
−Ｙ平面でのＹ方向へたわみ変形可能であれば、重りに
作用する２方向以上の力の成分を検出できることにな
り、モーションやインパクトの検出精度を高くすること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す側面図、第２図はそ
の正面図、第３図はその電気回路図、第４図は本考案の
第２実施例を示す側面図、第５図（ａ），（ｂ）は第４
図のモーション・インパクト・センサのコイルバネの変
形例を示す図、第６図は本考案の第３実施例を示す側面
図、第７図（ａ）は第１図に示す第１実施例におけるモ
ーションまたはインパクトの周波数−圧電素子出力電圧
特性を示すグラフ、第７図（ｂ）は第３実施例における
モーションまたはインパクトの周波数−圧電素子出力電
圧特性を示すグラフ、第８図は本考案の第４実施例を示
す側面図、第９図（ａ）は第１実施例における第３図の
Ｃ点の出力電圧とモーションまたはインパクトの周波数
の関係を示すグラフ、第９図（ｂ）は第４実施例におけ
るアンプの出力電圧とモーションまたはインパクトの周
波数の関係を示すグラフ、第10図は本考案の第５実施例
を示す電気回路図、第11図は従来のモーション・インパ
クト・センサを示す平面図、第12図はその側面図であ
る。 11……筐体、12……薄板、13……圧電素子、14……コイ
ルバネ、15……重り。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】たわみ変形可能に支持された薄板と、この
薄板の面に設置されて薄板のたわみ変形を検出する素子
と、基端が前記薄板に連結されて薄板の面と交叉する方
向へ延びるバネ部材と、このバネ部材の先端部に支持さ
れた重りとを有し、前記薄板の長辺方向をＹ方向とし、
薄板のたわみ方向をＸ方向としたときに、前記バネ部材
は少なくともＸ−Ｙ平面内でＹ方向へ変形可能であるこ
とを特徴とするモーション・インパクト・センサ。