JPH0827295B2 - 加速度計 - Google Patents

加速度計

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JPH0827295B2
JPH0827295B2 JP1054839A JP5483989A JPH0827295B2 JP H0827295 B2 JPH0827295 B2 JP H0827295B2 JP 1054839 A JP1054839 A JP 1054839A JP 5483989 A JP5483989 A JP 5483989A JP H0827295 B2 JPH0827295 B2 JP H0827295B2
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ウェーナー ベール レオナード
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オートモチブ システムズ ラボラトリー，インコーポレーテッド
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車のような物体の加速度状態を検出する
ための装置に関する。
従来の技術 従来の技術は、内部に形成されている円筒形の通路内
に内部錘、即ち検知錘、を有し、この検知錘が適当な押
し付け手段によつて通路の第１端部へ向けて押し付けら
れるようになされた加速度センサー、即ち加速度計、を
教示している。押し付け手段による押し付け力の閾値
（スレツシユホールド）を超える加速力をハウジングが
受けると、この検知錘は通路に沿つて第１端部から他端
部に於る第２位置へ向けて移動されるのであり、この動
きは適当な減衰手段によつて減速される。この加速度の
入力が検知錘を通路内で第２位置へ向けて移動させる程
に強力且つ継続する場合には、内部に備えられている一
対の電気的接点を検知錘がブリツジするようにしてセン
サー内のスイツチ手段をトリガーし、これによりこのス
イツチ手段と接続されている機器、例えば車輛乗員のた
めの束縛（拘束）装置、が作動されるのである。このよ
うにして、このセンサーはハウジングに対する加速度入
力を機械的に積分するのである。
従来の技術は、通路の第１端部へ向けて検知錘を押し
付け、且つ又、このセンサーに組み込まれているスイツ
チ装置から離れる方向へ検知錘を押し付けるようになす
ための、様々な「ばね」或いは磁気的押し付け手段を教
示している。しかしながら、「ばね」の使用は、破損に
よりハウジングが小さな加速力を受けたときに検知錘が
スイツチ手段をトリガーするような故障を生じる可能性
が高いことから望ましくないのである。
磁気的押し付け手段を使用する加速度計は、1982年５
月11日付けでブレツドに付与された米国特許第4,329,54
9号に教示されている。これに於ては、通路の第１端部
に接近させてハウジングに固定された磁石が磁気透過性
の検知錘に対して磁気的な押し付け力を作用させるので
あり、検知錘の動きは通路内に充填されているガスによ
つて減衰されるようになつている。検知錘のこのような
磁気的押し付け方法は、検知錘が通路内の第１端部に接
近された初期位置に位置するときに最大の押し付け力を
検知錘に作用させるという利点がある。しかしながら、
通路内のその初期位置から第２の位置へ向けて検知錘が
通路に沿つて移動する際、ガスによる減衰力が直ぐに優
勢となつて検知錘の動きを減衰させるのである。これに
より、通路内にガスを保持するように作用するシールが
損なわれて減衰用ガスの損失が生じると、初期の磁気的
な押し付け力の閾値を超える全ての加速力が検知錘を通
路内で第２の位置へ完全に変位させ、これによりセンサ
ーのスイツチ手段をトリガーするようにしてしまうこと
が、容易に認識されよう。換言すれば、上記米国特許第
4,329,549号によつて構成された加速度計は減衰用ガス
が無い状態で適正に機械的に加速度入力を積分すること
ができなくなるのである。更に、ガスによる減衰を行う
方法を採用するには、通路壁と検知錘との間隙の公差の
著しく厳密なコントロールが必要とされるので、製造コ
ストが高くなるということが重大である。
このような公知のスイツチ手段を組み込んだ電気回路
は、回路の診断を可能とするために、その回路から延在
するリード線を分路（shunt）するために抵抗を典型的
に使用している。しかしながらこの回路の診断は、
「開」（open）状態、例えば検知錘が通路内の第２位置
へ移動することができないような場合、にセンサーの欠
陥を検知することができず、或いは又、センサーの減衰
特性が変化した場合、分路抵抗は完全に機能するセンサ
ーとして表示を続けるので、センサーの欠陥を検知する
ことができない、ということが容易に認識されよう。こ
のように、センサー自体の作動をテストできることは、
作動を確認することのため、従つてそのセンサーを組み
込んだ装置の信頼性を確認することのため、に重要とな
るのである。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、従来技術のガスにより減衰される加
速度計に於る典型的な極端に厳しい製造公差を不要とす
るために、磁気的な減衰を利用する磁気的な押し付けを
採用した加速度計を提供することである。
本発明の他の目的は、その作動性をテストできるよう
にするための手段が組み込まれた加速度計を提供するこ
とである。
問題点を解決するための手段 後に説明する本発明の実施例に用いられている符号を
参考のために付記して記述すると、本発明は、内部に形
成された円筒形の通路50に接近して固定された磁気透過
性要素30を有するハウジング12と、前記通路50内に配置
された磁気検知錘70とを含み、該検知錘70は前記要素30
に向かって磁気的に押し付けられていて、前記ハウジン
グ12の加速によってこの磁気的な押し付けに打ち勝つ力
が作用するまでは、前記要素30に近接した前記通路50内
の初期位置に留まっており、前記検知錘70は前記ハウジ
ング12のかような加速に応動して前記通路50内の第２位
置へ向かって移動されるようになっており、前記の磁気
的な押し付けは前記第２位置の手前のどの位置からでも
前記検知錘70を前記初期位置に戻すに十分なだけ大きな
ものであり、また、前記検知錘70が前記通路50内の前記
第２位置へ移動される時前記検知錘70によって作動され
るよう前記ハウジング12に備えたスイッチ装置64と、前
記通路50内の前記第２位置へ前記検知錘70を移動させる
ように作動して前記ハウジング12の加速に関係なく前記
スイッチ装置64を作動させる電磁的なテスト装置80,82,
94,96とを含む加速度計を提供する。
本発明の実施例による加速度計は、内部に円筒形の通
路を形成されたハウジングと、ハウジング内の通路に接
近させてハウジングに固定されたスチールワツシヤーの
ような磁気透過性部材と、を含んで構成される。この通
路内に配置された磁性の検知錘はそのワツシヤーへ向け
て磁気的に押し付けられ、ハウジングにこの磁気的な押
し付け力より大きな加速度が作用される迄はワツシヤー
に接近された通路内の初期位置に保持されるようになさ
れるのであり、磁気的な押し付け力より大きな加速度が
作用されると、この加速度に応答して検知錘は通路内の
第２位置へ向けて変位されるようになされるのである。
この磁気的な押し付け力は、ハウジングに作用した加速
度入力が減衰されると、第２位置より手前の全ての位置
から通路内の初期位置へ検知錘を復帰させることができ
るような強さとされている。
この加速度計は更に、ハウジングに作用する加速度と
は無関係に通路内の第２位置へ検知錘を移動させるため
の、ハウジングを取り囲む電気コイル及びそのコイルを
通して一方向電流パルスを導くようになすためのスイツ
チ操作手段のような、スイツチ操作できる磁気的押し付
け手段と、通路内での検知錘の移動を減速させるため
の、通路を取り囲む複数の軸線方向に間隔を隔てた導電
性リングのような、磁気的減衰手段と、を含んで構成さ
れる。通路内での検知錘の動きは各リングに電流を誘起
する。この電流は、リングに対する検知錘の移動速度及
びリングからの検知錘の距離によつて変化する。各リン
グに誘起された電流は磁場を発生し、この磁場は検知錘
の動きを減速させるように作用するのである。
ハウジングに備えられたスイツチ手段は、検知錘が通
路内を第２位置へ移動したときに作動される。例えば、
この加速度計の好ましい実施例に於ては、このスイツチ
手段は一対の導電性ビームによつて構成されるのであ
り、これらの導電性ビームは通路内に突出されるように
ハウジングに固定され、通路内で検知錘が第２位置へ移
動することでその検知錘の導電性表面と係合されるよう
になされる。好ましくは、これらのビームはバイメタル
材料で作られてそれらの自由端部がセンサーの温度変化
に応じて通路の軸線方向へ移動できるようになされ、こ
れにより検知錘によつて発生される磁束密度及び磁気的
減衰リングの抵抗に影響する温度によつて生じる磁気的
減衰力の変化を補償するように、通路内の初期位置から
通路内の第２位置へ至る距離を調整できるようになされ
るのである。
発明の作用効果 本発明によれば、テスト装置を作動させることによっ
て、任意の時に、ハウジングの加速度とは無関係に、磁
気検知錘を第２位置に移動させることができ、これによ
って加速度計のスイッチ装置が確実に作動することを確
認することができる。
更に、このテスト装置は減衰装置としても作用させる
ことができて、従来の加速度計に要請されていた極端に
厳しい製造公差を不要として、製品を安価に製作するこ
とができる。
実施例 図面を参照すれば、本発明によつて構成された車両用
の加速度計10はハウジング12を含む。このハウジング12
は非磁性スチールやプラスチツクのような非磁性材料で
形成された本体部分14を有している。このハウジング本
体14には円筒形空間16が形成されており、この空間16は
ハウジング本体14の一端18からその内部を軸線方向に延
在されている。ハウジング12は更に、プラスチツクのよ
うな電気的絶縁材料によつて作られているキヤツプ20を
含む。このキヤツプ20はハウジング本体14の一端18に対
して適当な接着剤による等の方法で固定される。これに
より、ハウジング空間16は加速度計10の最終的な組み立
ての際にシールされることになる。このようにしてキヤ
ツプ20とハウジング本体14との間に形成される一体性
は、この加速度計10の連続作動に関して重大なことでは
ないということを付言することは重要である。ハウジン
グ本体14の外ねじ22及び外フランジ24はこの加速度計10
を車両（図示せず）に対して取り付け容易となすのであ
る。
ストツパー26は円筒形の絶縁プラグ28を含んでなり、
又、スチールワツシヤー30のような磁気透過性部材がハ
ウジング空間16内に圧力嵌めによつて固定されている。
銅のような非磁性の導電性材料によつて作られ、且つ
又、ハウジング空間16の内径よりも小さな外径を有する
第１スリーブ、即ちリング32、がハウジング空間16内で
ストツパー26に当接されて配置されている。第１リング
32と同じ内径及び外径を有する第２リング34がハウジン
グ空間16内に配置されており、これは第１環状スペーサ
ー36によつて第１リング32から軸線方向に間隔を隔てら
れている。第１スペーサー36はリング32及び34と同じ内
径を有し、又、圧力嵌めによる等の方法でハウジング空
間16内に固定されていて、第１リング32を第２リング34
から電気的に絶縁するように働く。このように電気的に
絶縁する理由は後述する。第２の絶縁スペーサー38もリ
ング32及び34と同じ内径を有していて、ハウジング空間
16内で第２リング34に当接するように該空間16内に配置
されている。又、第２絶縁スペーサー38は圧力嵌めによ
る等の方法でハウジング空間16内に固定されている。加
速度計10の最終的な組み立て作業によつて第２スペーサ
ー38はハウジング12のキヤツプ20に当接され、これによ
り第２スペーサー38のための付加的な支持が行われるこ
とになる。
リング32及び34はこのようにして第２図に示すように
それぞれストツパー26と第１スペーサー36及び第１と第
２スペーサー36及び38、によつてハウジング空間16に対
して軸線方向に固定される。更に、即ち26及び第１スペ
ーサー36は段付の内面及び外面40及び42をそれぞれ有
し、この面がそれぞれ第１リング32の内面44及び第２リ
ング34の外面46と係合して、両リング32及び34がハウジ
ング空間16と同心的に保持されるのである。
このようにして第１リング32、第１スペーサー36、第
２リング34及び第２スペーサー38のそれぞれの内面44,5
2,54及び56によつてハウジング12内に正確な円筒形の通
路50が形成されるのである。この通路50の第１端部58は
ストツパー26によつて形成され、これによりワツシヤー
30は通路50に対して接近配置されるが電気的には絶縁さ
れるのである。通路50の第２端部60はハウジング12のキ
ヤツプ20によつて形成される。
第３図〜第５図を参照すれば、第１の一対の電気ター
ミナル62がキヤツプ20を通して延在され、一体の導電性
ビーム、即ち接点、64を含むようになつている。このビ
ームの自由端部66はキヤリヤ20から第２端部60の付近で
通路50内へ突出されている。これらのビーム64は、例え
ば銅及びステンレススチールで作られたバイメタル板で
構成されるのが好ましい。このようにしてビーム64は通
路50内の温度変化に応じて通路50内を軸線方向へ移動
し、これによりこの加速度計の応答が後述するように温
度の影響に対して調整できるようになすのである。
例えばネオジム、鉄及びホウ素を含有する磁性材料で
作られた正確な円筒形の検知錘70がハウジング12の通路
50内に収容されている。この検知錘70は長手方向に磁化
されていて、磁極72及び74がそれぞれ長手方向の両端に
現れるようになされている。この検知錘70はストツパー
26に接近された、従つてワツシヤー30に接近された通路
50内の初期位置に、検知錘70及びワツシヤー30の間の磁
気作用力によつて保持されている。閾値を超える加速度
が検知錘70に作用する際に生じる作用力は検知錘70に作
用するこの磁気的押し付け力より大きく、これにより検
知錘70はその加速度の作用に応答して通路50の第２端部
60に近い通路内の第２位置へ向けて移動される。更に詳
しくは、通路50内に於る検知錘70のための第２位置は、
検知錘70の導電性表面72がビーム64と接触して、これに
よりビーム64が検知錘70によつて電気的にブリツジされ
るようになされる位置である。ビーム64は通路50の温度
変化に応じて通路50内を軸線方向に移動するので、検知
錘70の「ストローク」、即ち検知錘70が通路50内で第１
位置から第２位置へ移動しなければならない距離、はビ
ーム64によつて自動調整され、これにより検知錘70の磁
気的特性並びにリング32及び34による抵抗に影響する温
度作用を補償することができるのである。
検知錘70に作用する磁気的押し付け力、即ち検知錘70
とワツシヤー30の間の磁気的な作用力は、ハウジング12
に対する加速度入力に応じた第２位置より手前の全ての
位置からストツパー26に近い初期位置へ検知錘70を戻す
のに十分な強さを有している、ということが付言され
る。
加速度計10のリング32及び34は検知錘70に対して磁気
的な減衰を与えるのであり、これは検知錘70の移動速度
に比例して変化する。更に詳しくは、リング32及び34
は、検知錘70の磁場によつて電流を誘起することによつ
て検知錘70の移動に対抗する磁場、を形成する。
この実施例である加速度計10に於ては、検知錘70が通
路50内の初期位置に位置されているときは、第１リング
32は通路50の長手方向に、検知錘70の磁極74に接近され
るように配置されている。同様に、第２リング34は、検
知錘70が初期位置に位置するときはその検知錘70の他側
の磁極72に接近するように通路50を取り囲んでいる。リ
ング32及び34は第１スペーサー36によつて互いに電気的
に絶縁されており、異なる強さの直流電流が誘起できる
ようになされていて、検知錘70の両リングに対する移動
によつて第１リング32に誘起される電流は第２リング34
に誘起される電流と円周方向に反対に誘起されるように
なされている。温度変化に起因するリング32及び34によ
る抵抗並びに検知錘70により発生される磁束密度に於る
変化は上述したようにビーム64の軸線方向の移動によつ
て検知錘70のストロークが調整されることで補正される
のである。このようにして、加速度計10は作動温度の変
化に係わらずに、ハウジング12に作用する加速度入力を
正確に連続的に積分するのである。
リング32及び34と検知錘70との間の相互作用によつて
生じる磁気的減衰作用は、検知錘70と通路50を形成して
いる内面42,52,54および56との間の間隙に関して極端に
厳密な公差を不要となすことが明らかである。例えば、
磁性検知錘70と通路50を形成する表面との間隙78は、従
来技術のガスによる減衰を行うセンサーの典型的な要求
値20ミクロンに比較して、0.25〜0.50mm（10/1000〜20/
1000in）の程度とされることができる。更に、この加速
度計10に使用される磁気的押し付け力手段は、ハウジン
グ本体14とキヤツプ20との間に形成されるシールの不良
によつて悪影響を受けることはなく、従来技術によるガ
ス減衰式センサーのように固有の欠陥態様となり得な
い。
一対の第１及び第２の電気コイル80及び82がそれぞれ
第１及び第２のリング32及び34の回りに逆方向に巻回さ
れ、第１及び第２のリング32及び34の表面とハウジング
空間16との間に配置されている。このようにして、第１
コイル80は通路50内の検知錘70の初期位置に近い通路50
の部分を取り囲み、又、第２コイル82は通路50内の検知
錘70の第２位置に近い通路50の部分を取り囲んでいる。
第２の対の電気ターミナル86はキヤツプ20を貫通し、第
２スペーサー38内へ延在されていて、それぞれ第１及び
第２のコイル80及び82をワイヤー88及び90によつて第２
図に示すようにそれぞれ接続するようになつている。第
１コイル80の出力側はワイヤー92によつて第２コイル82
の入力側に接続されている。このワイヤー92は第１コイ
ル80の出力側と第２コイル82の入力側との間をのばされ
ている。この接続によつて、第２の対をなすターミナル
86の間の回路が完成されるのである。
第２図を参照すればこの加速度計の作動は、第２の対
をなすターミナル86を横断して電圧を印加させることに
より一方向電流パルスをコイル80及び82を通して流すこ
とによつてテストされる。この電圧の印加は、スイツチ
96によつてターミナル86の間にバツテリー94を接続する
ことによつて行われる。これにより形成される磁場は、
ワツシヤー30に対して検知錘70を磁気的に引き付けるよ
うに検知錘70に作用している磁気的な押し付け力に勝り
検知錘70はその初期位置から、或いは初期位置と第２位
置との間の何れかの位置から、通路50内の第２位置へ移
動されるのである。第２位置に到達することにより、検
知錘70の導電性表面72がビーム64の自由端部66をブリツ
ジし、これにより完全なセンサー機能が確認されるので
ある。
両コイルを通して流れる電流の方向は逆にされ、通路
内での初期位置へ向けた検知錘の押し付け力を増大して
いることが付言される。
第６図は筒状磁性囲い板98によつて収容された加速度
計10のハウジング本体14を示している。この囲い板98は
加速度計10の外部の磁場及び磁性物質から検知錘70をシ
ールドするように作用する。この囲い板98は検知錘70と
相互作用して、通路50を形成している面44,52,54及び56
と係合させるように検知錘を押圧するのであつて、この
ような係合は上述した外部の磁場及び磁性物質によりセ
ンサーの応答に作用する予期しない影響に対して好まし
いことである。更に、囲い板98は第６図に示すようにハ
ウジング12内で非対称配置され、囲い板98と検知錘70と
の間の磁気的相互作用が検知錘に作用する重力に対抗す
る傾向を示すようにされて、これにより検知錘70と通路
面44,52,54及び56との間の重力による係合が最小限とな
されるようにすることができるのである。
本発明の好ましい実施例がここに説明されたが、本発
明は特許請求の範囲の欄に記載した発明の精神及び範囲
から逸脱することなく変更することが可能であることを
認識しなければならない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明により構成された自動車用加速度計の
端面図。 第２図は、第１図の加速度計の線２−２に沿う横断面図
であつて、接点ビームが省略され、ストツパーに近い通
路内の初期位置にて磁性の検知錘を示しているととも
に、入力ターミナルを横断してスイツチ操作可能に接続
されたバツテリーを示す横断面図。 第３図は、第１図の線３−３に沿つて加速度計を部分的
に破断して断面で示す長手方向の断面図であり、加速度
計に作用する加速度入力によつて第２位置より手前の位
置へ通路内を移動されている検知錘を示す図面。 第４図は、第３図の線４−４に沿う加速度計の部分的に
破断した横断面図。 第５図は、第３図の線５−５に沿う加速度計の横断面
図。 第６図は、磁性囲い板内に収容された加速度計を示して
おり、該囲い板の長手方向軸線が通路の長手方向軸線と
平行であるが偏倚されていて、これにより重力並びに外
部の磁場が検知錘に与える影響を最小限に押えている状
態を示す図面。 10……加速度計、12……ハウジング、 14……ハウジング本体、16……ハウジング空間、 18……ハウジング空間の一端、20……キヤツプ、 26……ストツパー、28……絶縁プラグ、 30……磁気透過性部材即ちワツシヤー、 32,34……リング、36,38……スペーサー、 40,42,44,46,52,54,56……表面、 50……通路、58……通路の第１端部、 60……通路の第２端部、62……第１ターミナル、 64……ビーム、66……ビームの自由端部、 70……検知錘、72,74……磁極、78……間隙、 80,82……電気コイル、86……ターミナル、 90,92……ワイヤー、94……バツテリー、 96……スイツチ、98……囲い板。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部に形成された円筒形の通路（50）に接
    近して固定された磁気透過性要素（30）を有するハウジ
    ング（12）と、前記通路（50）内に配置された磁気検知
    錘（70）とを含み、該検知錘（70）は前記要素（30）に
    向かって磁気的に押し付けられていて、前記ハウジング
    （12）の加速によってこの磁気的な押し付けに打ち勝つ
    力が作用するまでは、前記要素（30）に近接した前記通
    路（50）内の初期位置に留まっており、前記検知錘（7
    0）は前記ハウジング（12）のかような加速に応動して
    前記通路（50）内の第２位置へ向かって移動されるよう
    になっており、前記の磁気的な押し付けは前記第２位置
    の手前のどの位置からでも前記検知錘（70）を前記初期
    位置に戻すに十分なだけ大きなものであり、また、前記
    検知錘（70）が前記通路（50）内の前記第２位置へ移動
    される時前記検知錘（70）によって作動されるよう前記
    ハウジング（12）に備えたスイッチ装置（64）と、前記
    通路（50）内の前記第２位置へ前記検知錘（70）を移動
    させるように作動して前記ハウジング（12）の加速に関
    係なく前記スイッチ装置（64）を作動させる電磁的なテ
    スト装置（80,82,94,96）とを含む加速度計。
  2. 【請求項２】前記テスト装置（80,82,94,96）が前記通
    路（50）内の前記初期位置に向けて前記検知錘（70）の
    押し付けを増大させるようにも作動可能である特許請求
    の範囲第１項記載の加速度計。
  3. 【請求項３】前記テスト装置（80,82,94,96）が前記通
    路（50）を取り囲む電気的コイル（80,82）と、前記コ
    イル（80,82）を通して直流を流す切換可能な装置（9
    6）とを含む特許請求の範囲第１項又は第２項記載の加
    速度計。
  4. 【請求項４】前記通路（50）内で前記検知錘（70）の移
    動を遅らせる磁気的減衰装置（32,34）を含む特許請求
    の範囲第１項から第３項までのいずれか１つに記載の加
    速度計。
  5. 【請求項５】前記磁気的減衰装置（32,34）は前記通路
    （50）を取り囲む電導リング（32,34）を含み、前記通
    路（50）内で前記磁気検知錘（70）が移動すると前記リ
    ング（32,34）に電流を誘導し、該リング（32,34）に生
    じた電流が前記検知錘（70）の移動に対抗する磁界を生
    じさせるようになっている特許請求の範囲第４項記載の
    加速度計。
  6. 【請求項６】前記スイッチ装置（64）は、前記通路（5
    0）内で前記検知錘（70）が前記第２位置に移動された
    際前記検知錘（70）の電導性表面（72）と接触するよう
    に、前記通路（50）内へ突出する一対の電導性ビーム
    （64）を含み、この一対のビーム（64）は前記検知錘
    （70）の電導性表面（72）によって電気的に接続される
    ようになっている特許請求の範囲第１項から第５項まで
    のいずれか１つに記載の加速度計。
  7. 【請求項７】前記ハウジング（12）を取り囲む管状の磁
    気的シュラウド（98）を含み、このシュラウド（98）の
    長手方向軸線は前記通路（50）の長手方向軸線と平行で
    ある特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１
    つに記載の加速度計。
  8. 【請求項８】前記磁気的シュラウド（98）の長手方向軸
    線は前記通路（50）の長手方向軸線と同軸である特許請
    求の範囲第７項記載の加速度計。
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