JPH08292204A - ショックセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 あらゆる方向の衝撃や振動を感度よく検出で
き、安価で利用性の高いショックセンサーを提供する。 【構成】 複数の端子１１を備えた導電性端子板１０と
導電性キャップ部材１２とによって画定された空間内に
可動自在に球体１４を収納し、導電性キャップ部材の外
面上には圧電素子板１５を貼着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両等の盗難防
止装置や移動体検知装置等に利用できるショックセンサ
ーに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、ショックセンサーの一例は添附図面
の図５に示され、一端を固定された片持ち梁状のばねま
たは金属片１の他端すなわち自由端に導電性おもり２を
取付け、この導電性おもり２を囲んで環状の固定接点部
材３を配置し、この固定接点部材３と金属片１との間に
検出回路４を接続し、衝撃による振動を受けた時、導電
性おもり２が揺動して環状の固定接点部材３に接触し、
検出回路４が閉成して衝撃の発生を検出するように構成
されている。電気接点をオン、オフさせる別の例として
は電極を備えたガラス管の中に水銀を入れ、水銀の移動
により接点をオン、オフさせる水銀スイッチや、可動磁
石の接近によりオン、オフするリードスイッチ等が知ら
れている。また図６には別の従来例を示し、この例では
金属製の振動板５に圧電素子６を貼り合わせ、振動や衝
撃を受けた時、振動板５と共に圧電素子６が変形し、そ
れに応じた出力電圧を発生するように構成されている。
この方式を加速度検出器に応用したものは実開昭49−12
6885号公報に開示されている。さらに、図７には、金属
薄板から成る多面体７の一面に圧電素子８を貼着し、多
面体７内に収容したは金属球９が衝撃に応じて多面体７
の内壁に衝突することにより圧電素子８に出力電圧を発
生させるようにしたものが示されている（特公昭59−16
475号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すような電気
接点をオン、オフさせる方式では、電気的接触の有無を
検出するだけであり、振動や衝撃の大きさを検出するこ
とができず、使用状態や使用目的に応じて検出感度を変
えることができない。また図６に示す方式は、基本的に
は一軸方向の検出しかできず、運動方向の定まっていな
い無指向性の衝撃や振動を検出するのには適さない。さ
らに、図７に示す方式のものでは、全方向に対して動き
の有無や衝撃の大きさを検出することはできるが、回路
基板上に自立させて実装することが困難であり、また多
面体を構成している金属薄板を多角形に成形することは
加工上コストが高くつき、製品のコストが高くなり、実
用性に劣るという問題点がある。そこで、本発明は、上
記のような従来の装置に伴う問題点を解決して、あらゆ
る方向の衝撃や振動及びその大きさを検出でき、しかも
回路基板に容易に実装できる低コストで応用性の大きい
ショックセンサーを提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるショックセンサーは、一側の開口し
た導電性キャップ部材内に、可動自在に球体を収納し、
該導電性キャップ部材の開口を、複数の端子を備えた導
電性端子板で閉塞して一体的に構成し、また導電性キャ
ップ部材の外面に、両面に電極を設けた圧電素子板を貼
着したことを特徴としている。好ましくは、導電性キャ
ップ部材及び導電性端子板の少くとも一方の金属球体と
接触する内面に凸部が形成され得る。その場合、凸部は
導電性端子板の内面側に突出した端子の基部から成るこ
とができ、代りに凸部は導電性端子板の内面と相対した
導電性キャップ部材の内面に設けることもできる。な
お、球体としては金属、セラミック、プラススチック等
の硬質材料より成るものが好適に用いられる。

【０００５】

【作用】このように構成した本発明によるショックセン
サーにおいては、導電性端子板と導電性キャップ部材と
によって画定された空間内に可動自在に球体を収納して
いるので、いずれの方向からの小さな振動や衝撃が加わ
っても、球体は容易に応動し、内壁に衝突する。その結
果、一体的に構成されている導電性端子板及び導電性キ
ャップ部材が振動し、導電性キャップ部材の外面上の圧
電素子板に電圧が発生されることになる。また、導電性
端子板は複数の端子を備えており、これらの端子が導電
性キャップ部材を介して圧電素子板の一方の電極に接続
されることになるので、これらの端子を介して装置自体
を自立させた状態でプリント回路基板に容易に実装する
ことができようになる。さらに、導電性キャップ部材及
び導電性端子板の少くとも一方の球体と接触する内面に
凸部を形成した場合には、装置が微弱な振動や衝撃を受
けて、内部の球体が内壁に衝突せずに内壁面上で単に転
がりながら移動している状態でも、球体がこれらの凸部
に当たることにより凸部が直接振動を受けるため、一体
的に構成されている導電性端子板及び導電性キャップ部
材には微小な振動が加わることになり、その結果微弱な
振動や衝撃に対しても確実に検知することが可能とな
る。さらにまた、該導電性キャップ部材の開口を導電性
端子板で閉塞して一体的に構成しているので、防水、防
湿のためにセンサーを含む回路を樹脂でポッティングす
ることができ、それにより種々の環境の下で使用できる
ようになる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図示実施例について説明す
る。図１及び図２には本発明の一実施例を示し、10は円
形の金属端子板で、二本の端子11、11を備えている。こ
の金属端子板10は例えばトランジスタ用パッケージの部
品であるベース端子から成り得る。12は導電性キャップ
部材を成す円筒形の金属キャップで、その一端13は開口
しており、この開口から内部へ鋼球体14が入れられ、そ
して開口の周縁部に金属端子板10が嵌合され、抵抗溶接
等の適当な接合手段を用いて一体的に接合される。15は
チタン酸ジルコン酸鉛から成る円盤状の圧電素子で、そ
の上下両面には電極16、17が設けられており、圧電素子
15は下側の電極16を介して導電性の接着剤により円筒形
の金属キャップ12の外部上面に貼着されている。従って
圧電素子15の下側の電極16は金属キャップ12及び金属端
子板10を介して金属端子板10に立植されている端子11、
11に電気的に接続されていることになる。また圧電素子
15の上側の電極17にはリード線18の一端がはんだ付けさ
れている。このように構成した図示装置は金属端子板10
に立植されている端子11を図示してないプリント基板に
自立させて実装され、ショックセンサーとして機能する
ことになる。すなわち、外部から何等かの振動または衝
撃を受けると、金属端子板10及び金属キャップ12で画定
された内部空間に遊置された球体14が転がってその内壁
に当たる。それにより一体に構成された金属端子板10及
び金属キャップ12は振動し、この振動に応じて圧電素子
15に電圧が発生されることになる。実際に行なった実験
によれば、微小な振動や衝撃をその方向に関係なく感度
よく検出できることが確認できた。

【０００７】図３は本発明の別の実施例を示し、この実
施例では金属端子板20の構成を除いて図１及び図２の装
置の構成と実質的に同じであり、図１及び図２と同じ符
号で示す。円形の金属端子板20は同一円周上にほぼ等間
隔に立植された８本の端子21（図面にはそのうちの５本
のみを示す）を備えており、各端子21の基端は図示した
ように、金属端子板20の内面すなわち上面から約0.5mm
程度突出させている。この実施例で使用した円形の金属
端子板20も上記の第１の実施例の場合と同様に市販され
ているトランジスタ用パッケージの部品であるベース端
子を利用して構成するができる。この実施例による装置
では、各端子21の基端を金属端子板20の内面すなわち上
面から約0.5mm程度突出させているので、振動や衝撃が
加わると、鋼球体14はこの突出した部分に当たりながら
動くことになり、装置にゆっくりとした円運動を加えた
場合にも図１及び図２に示す装置に比べて２〜５倍の出
力を得ることができることが認められた。そしてこのよ
うな効果を保証するために、静止時には、球体14が金属
端子板20側に位置するようにセンサーの取付け姿勢を設
定するのが好ましい。

【０００８】図４には図３に示す実施例の変形例を示
し、この場合には図３に示す構成に加えて金属キャップ
12の頂壁に高さ約0.5mm程度の複数の凹凸部12aが形成さ
れている。このような凹凸部12aは、金属キャップ12を
プレス成形する際に同時に形成することができ、加工コ
ストを実質的に増大させることなしに製作することがで
きる。このように金属端子板20の内面側に各端子21の基
端を突出させると同時に金属端子板20の内面に相対した
金属キャップ12の頂壁に複数の凹凸部12aを形成したこ
とにより、センサー自体の設置姿勢に関係なくいずれの
方向の微振動や微衝撃も非常に感度よく検出することが
できる。なお、各実施例において金属端子板及び金属キ
ャップを既存のトランジスタ用パッケージの部品を利用
して構成した場合にはセンサーの製造コストを大幅に低
減させることができ、センサーを低価格で提供すること
ができるようになる。

【０００９】ところで図示実施例では金属端子板に２本
と８本の端子を設けた場合について例示してきたが、端
子の数は本体の大きさや設置条件あるいは使用目的等に
応じて任意の数に設定することができる。また端子板及
びキャップはそれ自体金属からなっている例いについて
説明してきたが、端子板及びキャップ自体を金属以外の
材料例えばプラスチック材料や導電性プラスチック材料
で構成することもでき、導電性でない材料で構成した場
合には外表面全体または少くとも圧電素子15の下側の電
極16と接触する部位から端子板の各端子に接触する部位
にかけて導電性層を設けて圧電素子15の下側の電極16と
端子板の端子とを電気的に接続する必要がある。さら
に、各図示実施例ではキャップの形状は円筒状である
が、代りに多角形に形成することもできる。その場合に
は圧電素子は図示実施例の頂面に代えて側面に取付ける
ようにすることも可能である。

【００１０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、一側の開口した導電性キャップ部材内に、可動自在
に球体を収納し、該導電性キャップ部材の開口を、複数
の端子を備えた導電性端子板で閉塞して一体的に構成し
ているので、いずれの方向からの小さな振動や衝撃も検
出することができ、従来の装置に比べてセンサーの設置
姿勢に関係なく検出感度を大幅に向上させることができ
るショックセンサーを低コストで提供することができる
ようになる。また、導電性端子板は複数の端子を備えて
おり、これらの端子が導電性キャップ部材を介して圧電
素子板の一方の電極に接続されることになるので、これ
らの端子を介して装置自体を自立させた状態でプリント
回路基板に容易に実装することができるようになる。そ
して出力は振動や衝撃の大きさにほぼ比例した電圧とし
て得られるえられるので、電気回路により検出感度を容
易に設定することができ、応用性、利用性に優れたショ
ックセンサーを提供することができる。さらに、導電性
キャップ部材及び導電性端子板の少くとも一方の球体と
接触する内面に凸部を形成した構成を採用した場合に
は、微弱な振動や衝撃に対しても確実に検知することが
可能となり、より高感度のショックセンサーを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す概略部分縦断面図。

【図２】 （Ａ）は図１の装置の外形を示す概略正面
図、（Ｂ）は図１の装置の外形を示す概略平面図。

【図３】 本発明の別の実施例を示す概略縦断面図。

【図４】 図３の実施例の変形例を示す概略縦断面図。

【図５】 従来のショックセンサーの一例を示す概略斜
視図。

【図６】 別の従来例を示す概略断面図。

【図７】 さらに別の従来例を示す概略縦断面図。

【符号の説明】

10：円形の金属端子板 11：端子 12：金属キャップ 13：金属キャップ12の開口端 14：球体 15：円盤状の圧電素子 16：下側の電極 17：上側の電極 18：リード線 20：金属端子板 21：端子 12a：凹凸部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一側の開口した導電性キャップ部材内
   に、可動自在に球体を収納し、該導電性キャップ部材の
   開口を、複数の端子を備えた導電性端子板で閉塞して一
   体的に構成し、また導電性キャップ部材の外面に、両面
   に電極を設けた圧電素子板を貼着したことを特徴とする
   ショックセンサー。
2. 【請求項２】 導電性キャップ部材及び導電性端子板の
   少くとも一方の球体と接触する内面に凸部を備えている
   請求項１に記載のショックセンサー。
3. 【請求項３】 上記凸部が導電性端子板の内面側に突出
   した端子の基部から成っている請求項２に記載のショッ
   クセンサー。
4. 【請求項４】 上記凸部が導電性端子板の内面と相対し
   た導電性キャップ部材の内面に設けられている請求項２
   に記載のショックセンサー。