JPH09292406A - 衝撃センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接点部の閉成位置となる移動部材の停留時間
を長く安定して確保し得る上、簡素な構造で信頼性を向
上し得る安価な衝撃センサを提供すること。 【解決手段】 この衝撃センサも従来のものと同様に、
磁力の有無に開閉される接点部を含むリードスイッチ
１，チューブ２，永久磁石３，及びこの永久磁石３の一
面側に一方の端部が当接されて所定の加速度ａを受けた
ときに永久磁石３をチューブ２外面に沿って可動となる
ように付勢するスプリング４がケース７内に収納されて
成るが、ここではチューブ２における磁力により接点部
の閉成位置となる領域が段差部を成している。この段差
部は所定の加速度ａ未満の非移動状態における永久磁石
３側に寄った部分に設けられた滑らかな段差部ＤＭと、
永久磁石３の移動を衝突係止させるためのフロントスト
ッパ６の壁面に合致してフロントストッパ６の壁面局部
を成す壁面段差部ＤＳとを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車等
のエアバック，或いはシートベルト等の人体に対する防
護具を作動させるスイッチとして用いられると共に、物
同士の衝突等のように瞬時に大きな加速度が生じること
で作動する構造の衝撃センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の衝撃センサでは、衝突
や急ブレーキ等で負荷が与えられることにより生じる大
きな加速度を検知する。こうした加速度の検知に際し
て、エアバックとして用いられる場合には接点部が接触
する構造となっており、又防護具を作動させるスイッチ
として用いられる場合には防護具を作動させる電気回路
を付勢する構造となっている。

【０００３】従来の汎用的な衝撃センサとしては、例え
ば図５に示されるような構成のものが挙げられる。この
衝撃センサは、磁力の有無に応じて開閉する強磁性材料
で製作された接点部（図示せず）をガラス管内に内蔵し
て成るリードスイッチ１と、このリードスイッチ１の外
周囲を包む非磁性材の円筒状チューブ２と、このチュー
ブ２に嵌め込まれて接点部に磁力を与える円環状永久磁
石３と、この永久磁石３の一面側に一方の端部が当接さ
れて所定の加速度を受けたときに永久磁石３をチューブ
２外面に沿って可動となるように付勢するスプリング４
とが所定のケース７内に収納されて成っている。ここ
で、スプリング４の他方の端部はケース７の一方側の端
面に当接されており、永久磁石３の他面側はケース７の
ハウジングの他方側の端面であるバックストッパ５を付
勢し、ケース７のハウジングは永久磁石３の移動を衝突
係止させるためのフロントストッパ６を有している。

【０００４】この衝撃センサにおいて、衝撃等で大きな
加速度ａ（所定の加速度以上）が図中の矢印方向に生じ
ると、質量の大きな永久磁石３がチューブ２外面を一方
側（フロントストッパ６側）に移動してその磁力が作用
してリードスイッチ２の接点部を閉状態にするが、衝撃
が吸収されて加速度が無くなると、永久磁石３はスプリ
ング４の反発力で他方側に押し戻されて退き、その磁力
が作用しなくなるため、リードスイッチ２の接点部は復
元して開状態になる。

【０００５】ところで、このような衝撃センサでは、し
ばしば永久磁石３がケース７内の一方側に存在するフロ
ントストッパ６に衝突するとき、永久磁石３自体が跳ね
返り、スプリング４の反発力を伴って所望よりも早く他
方側に押し戻され、永久磁石３のリードスイッチ２の接
点部を閉成させる位置での停留時間が短くなってしまう
ことがある。このような衝撃センサを防護具を作動させ
るスイッチとして用いると、保護具を動作させる回路が
付勢されず、機能しなくなってしまう。

【０００６】そこで、このように移動部材としての永久
磁石３のリードスイッチ１の接点部に対する閉成位置で
の停留時間が短くなることを対策する技術として、様々
な工夫や改善が行われている。その一例としては、特開
平３−１１０７３１号報に開示された衝撃センサが挙げ
られる。

【０００７】この衝撃センサは、リードスイッチを包む
チューブ上を移動する上述したものと同様な構成の移動
部材を第１の移動部材とし、更に、この第１の移動部材
上を摺動し得る質量の大きい非磁性体の第２の移動部材
を設け、第１の移動部材の外付きフランジ部と第２の移
動部材の内付きフランジとの間にもう一つの大径スプリ
ングを挿入し、２つの移動部材が移動する二重の摺動機
構を有する構造としている。この衝撃センサにおいて、
衝撃等により大きな加速度が生じると、先ず第１の移動
部材がスプリングに抗して移動してハウジングの端面に
衝突し、次に同じ加速度により引き続いて移動する第２
の移動部材の大きな慣性力で大径スプリングを圧縮さ
せ、その反発力で第１の移動部材の衝突による跳ね返り
を抑えて第１の移動部材の停留時間が伸ばされるように
なっている。

【０００８】この二重摺動構造の衝撃センサでは、図５
に示した衝撃センサでは５ｍｓ（ミリ秒）程度しか得ら
れなかった接点部の閉成位置となる移動部材の停留時間
を３０ｍｓ程度にも伸ばすことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した二重摺動構造
の衝撃センサの場合、接点部の閉成位置となる移動部材
の停留時間を長くできる長所はあるが、その反面として
二重摺動構造であることにより構造が複雑であって、そ
れに要する部品点数も多く、部品の管理や組み立てに手
間がかかるため、製造コストが割高になってしまうとい
う問題がある。

【００１０】又、二重摺動構造の衝撃センサの場合、２
つの移動部材の何れかが引っ掛かりを起こす確率が高
く、こうした引っ掛かりを起こすと特に防護具を作動さ
せるスイッチとして用いた場合には非常に危険なものと
なるため、信頼性や適用性に乏しいという問題がある。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、接点部の閉成位置
となる移動部材の停留時間を長く安定して確保し得ると
共に、簡素な構造で信頼性を向上し得る安価な衝撃セン
サを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、磁力の
有無に応じて開閉する接点部を含むリードスイッチと、
リードスイッチの外周囲を包むチューブと、チューブに
嵌め込まれて接点部に磁力を与える永久磁石と、永久磁
石の一面側に一方の端部が当接されて所定の加速度を受
けたときに該永久磁石をチューブ外面に沿って可動とな
るように付勢するスプリングとが所定のケース内に収納
されて成り、更に、スプリングの他方の端部はケースの
一方側の端面に当接され、永久磁石の他面側はケースの
ハウジングの他方側の端面を付勢し、ケースのハウジン
グは永久磁石の移動を衝突係止させるためのストッパを
有する衝撃センサにおいて、チューブにおける磁力によ
り接点部の閉成位置となる領域は段差部を成す衝撃セン
サが得られる。

【００１３】又、本発明によれば、上記衝撃センサにお
いて、段差部は少なくとも所定の加速度未満の非移動状
態における永久磁石側に寄った部分に設けられた滑らか
な段差部を含む衝撃センサが得られる。

【００１４】更に、本発明によれば、上記衝撃センサに
おいて、滑らかな段差部は複数設けられて成る衝撃セン
サが得られる。

【００１５】加えて、本発明によれば、上記何れかの衝
撃センサにおいて、段差部はストッパの壁面に合致して
該ストッパの壁面局部を成す壁面段差部を含む衝撃セン
サが得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の衝
撃センサについて、図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例に係る衝撃セン
サの基本構成を示した側面断面図である。

【００１８】この衝撃センサも、図５に示した従来のも
のと比べてチューブ２を除く構成部分は同じになってい
る。即ち、この衝撃センサも、磁力の有無に応じて開閉
する接点部（図示せず）を含むリードスイッチ１と、こ
のリードスイッチ１の外周囲を包むチューブ２と、この
チューブ２に嵌め込まれて接点部に磁力を与える永久磁
石３と、この永久磁石３の一面側に一方の端部が当接さ
れて所定の加速度ａを受けたときに永久磁石３をチュー
ブ２外面に沿って可動となるように付勢するスプリング
４とがケース７内に収納されて成ると共に、スプリング
４の他方の端部がケース７の一方側の端面に当接され、
永久磁石３の他面側がケース７のハウジングの他方側の
端面であるバックストッパ５を付勢し、ケース７のハウ
ジングが永久磁石３の移動を衝突係止させるためのフロ
ントストッパ６を有している。

【００１９】但し、この衝撃センサでは、チューブ２に
おける磁力により接点部の閉成位置となる領域（永久磁
石３が摺動する領域）が段差部を成している。

【００２０】この段差部は、所定の加速度ａ未満の非移
動状態における永久磁石３側に寄った部分に設けられた
滑らかな段差部ＤＭと、永久磁石３の移動を衝突係止さ
せるためのフロントストッパ６の壁面に合致してフロン
トストッパ６の壁面局部を成す壁面段差部ＤＳとを含ん
でいる。

【００２１】この衝撃センサでは、衝撃により生じる大
きな加速度ａ（所定の加速度以上）を受けると、スプリ
ング４の弾性力に抗して永久磁石３が位置Ａから位置Ｂ
に移動してフロントストッパ６の壁面で衝突し、衝撃の
消滅後にはスプリング４の復元力で永久磁石３がバック
ストッパ５側へ戻るが、このときチューブ２に設けられ
た滑らかな段差部ＤＭに永久磁石３が衝突接触し、その
衝突力がスプリング４の復元力を抑制するため、永久磁
石３の位置Ｃでの停留時間が延ばされるようになってい
る。即ち、図中の位置Ｂ及び位置Ｃはチューブ２におけ
る磁力によりリードスイッチ１の接点部の閉成位置とな
る領域内であるため、ここでの存在時間が引き伸ばされ
る。

【００２２】因みに、この衝撃センサを衝撃試験機に取
付け、ハーフサイン波のパルス幅５ｍｓ，５０Ｇ程度の
衝撃条件下でリードスイッチ１の接点部における閉成継
続特性を閉成継続時間ｔ［ｍｓ］に対する正規確率σ
［％］の関係で従来のものと比較して測定したところ、
図２に示すような結果となった。

【００２３】図２からは、一実施例の衝撃センサの場
合、従来のものと比べ、停留時間を格段に引き伸ばせ、
約２８ミリ秒とできることが判る。又、このような長い
停留時間は、保護具を作動させるスイッチとして用いて
も十分であることが判った。

【００２４】図３は、本発明の他の実施例に係る衝撃セ
ンサの基本構成を示した側面断面図である。

【００２５】この衝撃センサは、先の一実施例の衝撃セ
ンサと比べ、チューブ２における磁力によりリードスイ
ッチ１の接点部の閉成位置となる領域（永久磁石３が摺
動する領域）に設けられた段差部が増設された点のみが
相違している。即ち、ここでは永久磁石３側に寄った部
分に複数（ここでは２つ）の滑らかな段差部ＤＭ１，Ｄ
Ｍ２が設けられている。

【００２６】この衝撃センサの場合、段差部ＤＭ１，Ｄ
Ｍ２により永久磁石３が衝突接触する回数が増えるた
め、停留時間を更に延ばすことが可能になっている。

【００２７】図４は、上述した各実施例の衝撃センサに
関して、ハーフサイン波のパルス幅５ｍｓ，５０Ｇ程度
の衝撃条件下で永久磁石３の衝撃変位特性を時間ｔ［ｍ
ｓ］に対する変位ｙ［ｍｍ］及び印加加速度Ｇ［Ｇ］指
数の関係で測定した結果を従来のものと比較して示した
ものである。

【００２８】図４からは、印加波形ＰＲの条件下で単数
段差（一実施例）の波形Ｐ１，複数段差（他の実施例）
の波形Ｐ２は、段差無し（従来）の波形ＰＰと比べ、そ
れぞれ領域Ｅ１，領域Ｅ２及び領域Ｅ３で永久磁石３の
変位が顕著に抑制されていることが判る。

【００２９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来品の構造を改良し、リードスイッチの接点部を
閉成させるための磁力を発生する永久磁石の可動範囲を
寄与するチューブに段差部を設け、所定の加速度を受け
たときに永久磁石を段差部に衝突させるようにして接点
部の閉成位置となる永久磁石の停留時間を長く安定して
確保できるようにしているので、簡素な構造で保護具を
作動させるスイッチとして用いても十分に信頼性を向上
し得る安価な衝撃センサが具現される。特に、この衝撃
センサでは複雑な機構を要すること無く、簡単な形状の
チューブを用いるだけで構成できるため、コスト面で有
利になっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る衝撃センサの基本構成
を示した側面断面図である。

【図２】図１に示す衝撃センサおけるリードスイッチの
接点部における閉成継続特性を閉成継続時間に対する正
規確率の関係で測定した結果を従来のものと比較して示
したものである。

【図３】本発明の他の実施例に係る衝撃センサの基本構
成を示した側面断面図である。

【図４】図１及び図３に示す各実施例に係る衝撃センサ
の衝撃変位特性を時間に対する変位及び印加加速度指数
の関係で測定した結果を従来のものと比較して示したも
のである。

【図５】従来の衝撃センサの基本構成を示した側面断面
図である。

【符号の説明】

１ リードスイッチ ２ チューブ ３ 永久磁石 ４ スプリング ５ バックストッパ ６ フロントストッパ ７ ケース ＤＭ，ＤＭ１，ＤＭ２ 滑らかな段差部 ＤＳ 壁面段差部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁力の有無に応じて開閉する接点部を含
   むリードスイッチと、前記リードスイッチの外周囲を包
   むチューブと、前記チューブに嵌め込まれて前記接点部
   に前記磁力を与える永久磁石と、前記永久磁石の一面側
   に一方の端部が当接されて所定の加速度を受けたときに
   該永久磁石を前記チューブ外面に沿って可動となるよう
   に付勢するスプリングとが所定のケース内に収納されて
   成り、更に、前記スプリングの他方の端部は前記ケース
   の一方側の端面に当接され、前記永久磁石の他面側は前
   記ケースのハウジングの他方側の端面を付勢し、前記ケ
   ースのハウジングは前記永久磁石の移動を衝突係止させ
   るためのストッパを有する衝撃センサにおいて、前記チ
   ューブにおける前記磁力により前記接点部の閉成位置と
   なる領域は段差部を成すことを特徴とする衝撃センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の衝撃センサにおいて、前
   記段差部は少なくとも前記所定の加速度未満の非移動状
   態における前記永久磁石側に寄った部分に設けられた滑
   らかな段差部を含むことを特徴とする衝撃センサ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の衝撃センサにおいて、前
   記滑らかな段差部は複数設けられて成ることを特徴とす
   る衝撃センサ。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の衝撃センサにおい
   て、前記段差部は前記ストッパの壁面に合致して該スト
   ッパの壁面局部を成す壁面段差部を含むことを特徴とす
   る衝撃センサ。