KR100253594B1

KR100253594B1 - 충격센서

Info

Publication number: KR100253594B1
Application number: KR1019920023026A
Authority: KR
Inventors: 노리유끼 고또; 야스노리 오쯔끼; 나오하루 야마모토; 히로유끼 사다; 아끼히꼬 구로이와; 히로시 모리야마
Original assignee: 또낀 코포레이션; 오오타니 야스히코; 센서 테크놀로지 가부시키가이샤
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 2000-05-01
Also published as: US5326945A; DE69218124T2; EP0545393A1; DE69218124D1; KR930012463A; EP0545393B1

Abstract

본 발명은, 신호처리에 필요한 충분히 긴 리드 스위치 접점부의 폐쇄시간을 확보함에 의하여, 가속도 검출을 안정하고 높은 정도로 행할 수 있는 충격센서를 제공하는 것이다. 따라서, 제2도에 도시한 충격센서에서는, 자석(2)이 서 있는 위치에서 리드 스위치(1)의 작동위치 근방까지의 행정에 있어서의 자석(2)의 외면과 자석(2)이 통과하는 통로의 하우징(7)의 내벽(8)과의 사이의 틈새를 제1의 틈새(G1)로 하고, 리드 스위치 작동 위치 근방에서 자석의 정치 위치까지의 행정에 있어서의 자석(2)의 외면과 자석(2)이 통과하는 통로의 하우징(7)의 내벽(8)과의 사이의 틈새를 제2의 틈새(G2)로 한경우, G1<G2로 되도록 하우징(7)의 내벽(8)을 형성하고 있다. 이에 따라, 제1의 틈새(G1)를 갖는 통로에서의 행정에 있어서 자석(2)에 작용하는 공기저항 보다도, 제2의 틈새(G2)의 행정에 있어서 자석(2)에 작용하는 공기 저항이 상승한다. 이 결과, 제2의틈새(G2)의 행정에서는 자석(2)의 이동속도가 저하하기 때문에, 리드 스위치(1)의 접점부의 폐쇄시간이 길어진다. 그밖의 방법으로서는, 리드 스위치의 폐쇄시간을 임의로 조정할 수 있도록, 예를들면 2개의 코일 스프링에 의한 각각 독립으로 2개의 자석을 반충돌 방향으로 가세하여 리드 스위치의 작동을 행하게 하면 좋다. 이 경우, 2개의 스프링의 스프링 정수와 이에 각각 대응한 2개의 자석의 자력 및 질량을 임의로 선정함과 동시에, 제1의 자석과 제1의 코일 스프링과의 계통의 충돌시의 운동 속도와, 제2의 자석과 제2의 코일 스프링의 계통의 충돌시의 운동속도의 사이에 차이를 가지게함에 의하여, 각종의 충격 형태에 대응시킬 수 있다.

Description

충격센서

제1도는 종래의 충격센서를 보여주는 종단면도.

제2도는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도.

제3도는 본 발명의 제2의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도.

제4도는 본 발명의 제3의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도.

제5도는 본 발명의 제4의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도.

제6도는 제5도에 도시된 충격센서를 보여주는 평면도.

제7도(a)는 제5도에 도시된 충격센서의 주요부를 보여준 사시도

제7도(b)는 그 주요부의 변형예를 보여준 사시도.

제8도는 충격센서를 포함하는 종래의 에어백 시스템의 회로를 보여주는 도면.

제9도는 종래의 충격센서를 보여주는 종단면도.

제10도(a)는 본 발명의 제5의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도, 제10도(b)는 그의 A-A'방향에서의 단면도.

제11도(a)~(c)는, 제11도에 도시된 충격센서에 비치된 강자성체의 자화의 모양을 각각 단계별로 설명하기 위해서 보여주는 도면.

제12도(a)는 본 발명의 제6의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도, 제12도(b)는 제12도(a)의 B-B'방향에서의 단면도.

제13도(a)는 본 발명의 제7의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도, 제13도(b)는 제13도(b)의 C-C'방향에서의 단면도.

제14도(a)는 본 발명의 제8의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도, 제14도(b)는 제14도(a)의 D-D'방향에서의 단면도.

제15도(a)는 본 발명의 제9의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도, 제15도(b)는 제15도(a)의 E-E'방향에서의 단면도.

제16도는 종래의 다른 충격센서를 보여주는 종단면도.

제17도는 본 발명의 제10의 실시예에 따른 충격센서를 보여주는 종단면도.

제18(a)~(d)는 제17도에 도시된 충격센서의 동작을 각각 단계별로 설명하기 위하여 보여준 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 리드 스위치 1a, 1b : 자성설편

2 : 원통형상구멍자석 2a : 중심구멍

3 : 코일 스프링 4 : 통체

5 : 스토퍼 5a : 홈

6 : 출력단자 7 : 하우징

7a : 프레임 8 : 내벽

10 : 공기통로 20 : 점화 스위치

22. 23. 24. 25. 26 : 강자성체 30 : 작동장치

31 : 캐릿지 32 : 스프링

33 : 비자성군 41 : 자성부재

47 : 제2의 통체 48 : 제2의 자석

49 : 코일스프링 50 : 에어백

60 : 가스발생기 80 : 주충격센서

90 : 보조용 충격센서 221 : 비자성 발란스부재

222 : 비자성 고정부재 400 : 에어백 모듈

본 발명은, 예컨대 자동차 등의 이동체에 탑재되는 동시에 이동체의 충돌시에 탑승원을 보호하기 위한 에어백 시스템 등의 탑승원 보호장치에 사용되고, 상세히는 예를 들어서 충돌에 이한 충격을 받았을때 생기는 가속도를 검출하는 리드 스위치를 사용한 충격센서에 관한 것이다.

종래, 이와같은 충격센서는, 리드스위치, 자석, 및 하우징을 포함하고 있다. 자석은 충돌에 따라서 하우징의 내면에 의하여 규정된 통로에서 서있는 위치(靜止位置)로 부터 정지위치(停止位置)까지 이동한다. 자석은 리드스위치의 접점부분에 자장을 공급하도록 작동하고, 자석이 리드스위치의 근방에 도착했을 때에 접점부분을 폐쇄한다. 이 접점부분을 폐쇄하는 영역을 작동영역이라고 한다. 자석이 작동영역에 있는 동안, 접점부분은 계속 폐쇄되고 있다. 이와 같이 하여, 일정이상의 가속도가 검출된다. 종래의 리드스위치를 사용한 충격센서는, 자석의 외면과 자석이 통과하는 통로를 형성하는 하우징의 내벽과의 사이의 틈새가 자석의 서있는 위치로 부터 정지(停止)위치 까지의 행정에서 동일하게 형성되어 있다. 이 틈새가 동일하기 때문에, 자석은 순간적인 가속도에 대응해서 이동 행정에 따라서 규칙적이고 신속하게 이동한다.

이와같이, 자석의 이동 행정이 동일한 형상으로 되어 있으면, 순간적으로 가속도가 가해진 경우에는, 리드스위치의 접점부의 폐쇄시간이 짧아서 정확하고 안정된 전기신호를 얻을 수가 없다. 이와같은 충격센서를, 에어백시스템으로 사용했을 경우, 충돌시에 탑승원 보호장치를 시동하기 위하여 필요한 충분한 신호를 처리회로로 전달할 수 없을 때가 있다.

또한, 종래의 충격센서는, 가속도에 의하여 야기되는 자석의 운동을 제어하지 않고 자석을 벽면(스토퍼)에 당접시키는 구조로 되어 있으며, 벽면에서의 반발과 스프링 탄성력에 관한 복귀력에 의한 리드스위치 동작위치에서의 자석의 바운드 진폭이 크게 된다. 이 때무에, 리드스위치의 접점부가 진동을 일으키고, 그릇된 동작을 초래하기 쉽다.

더우기, 충격센서에 따라서는, 자석과 코일스프링이 갖는 관통구멍 내에 통체(홀더)를 설치하고, 이 통체내에 리드스위치를 배치시킨 것이 있다. 이 경우, 리드스위치의 뻗어나간 방향이 자석의 이동행정 방향에 일치하기 때문에, 충격센서 본체의 가속도 검출방향에서의 칫수를 리드 스위치의 칫수보다도 크게 하지 않으면 않된다. 따라서, 이와 같은 충격센서는, 칫수가 제약되어 버린다.

한편, 충격센서에 있어서는, 리드스위치가 작동하는 일정구간에 자석을 길게 존재시켜서 리드스위치의 접점 폐쇄시간을 길게하는 것이 필요하다. 따라서 필요한 접점폐쇄 시간을 얻기 위하여 코일스프링이 스프링 정수를 적절하게 하거나, 자석과 통체의 마찰계수를 크게하는 등의 대책이 강구되고 있다. 그러나 이와같은 대책만으로는, 예컨대 정면충돌이나 측면충돌 등의 각종 충격형태에 대응할 수 없으며 적당한 접점폐쇄시간이 얻어진다는 문제가 있다.

다시, 충격센서에 따라서는, 리드 스위치를 작동시키는 위치에 자석을 유지하는 비자성군을 설치하고, 이 비자성군의 관성력을 충격에 수반하는 가속도 변화에 의존시킴으로써, 자석을 일정구간에 오래 존재시킨 것이 있다. 이 구성의 경우도 각종 충격형태에 대응시켜서 오랜 접점 폐쇄시간을 얻기가 곤란하게 된다.

더구나, 이 충격센서의 경우, 비자성 군을 캐리지 위에 올려놓은 구성으로서, 비자성 군의 움직임이 완전하게 캐리지의 운동에 종속시키기 때문에 캐리지의 운동방법에 따라서는 필요할 때에 비자성 군의 관성력이 충분히 활용되지 않는수가 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이다.

본 발명의 제1의 기술적 과제는, 신호처리에 필요한 충분히 오랜 리드 스위치 접점부의 폐쇄시간을 확보할 수 있는 충격센서를 제공하려는데 있다.

또한, 본 발명의 제2의 기술적 과제는, 자석이 스토퍼 벽면에 충돌했을 때의 자석의 바운드 현상에 의한 리드스위치 접점부의 진동의 발생을 억제해서 그릇된 동작을 회피할 수 있는 충격센서를 제공하는데 있다.

더우기, 본 발명의 제3의 기술적 과제는, 가속도 검출방향으로의 규격의 축소화를 도모할 수 있으며, 또한 가속도 검출을 안정되게 고도로 행할 수 있는 충격센서를 제공하는데 있다.

한편, 본 발명의 제4의 기술적 과제는, 리드스위치를 포함하며 필요한 접점 폐쇄시간이 얻어지는 충격센서를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 제5의 기술적 과제는, 리드스위치를 포함하는 충격센서로서, 접점 폐쇄시간을 자유로 조정할 수 있는 충격센서를 제공하는데 있다.

요컨대, 본 발명은 리드스위치 접점부의 폐쇄시간이 길고, 가속도 검출을 안정되게 고도로 행할 수 있는 동시에, 격의 축소화를 도모할 수 있는 충격센서를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 리드스위치, 자석 및 탄성부재와, 이러한 리드 스위치, 자석, 및 탄성부재를 수용하는 하우징을 가지며, 가속도가 부여되었을 때에 자석을 탄성부재의 탄성력에 대항해서 서 있는 위치로부터 정지위치까지 이동시킴으로써 리드스위치를 동작시키는 충격센서에 있어서, 서있는 위치로 부터 정지위치 까지의 행정에 있어서의 자석의 외면과 자석이 통과하는 통로를 형성하는 하우징의 내벽과의 틈새를, 행정에 따라서 변화시킨 충격센서가 얻어진다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 충격센서에 있어서 하우징은, 자석이 이동할 때에 자석이 이동하는 통로중의 공기를 순환시키기 위한 공기통로를 갖는 충격센서가 얻어진다.

한편 본 발명에 의하면, 가속도를 받았을때에 일정방향에서 상대적인 이동을 일으키는 자장발생수단 및 리드스위치를 포함하고, 자장방샐 수단은 자장을 발생시키는 것이며, 리드스위치는 자장에 따라서 작동하는 충격센서에 있어서, 통축을 갖는 동시에 접점부를 구비하고 이 통축은 소정 방향에 대해서 직교하는 방향으로 뻗어있는 충격센서가 얻어진다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 충격센서에 있어서 리드스위치를 고정한 프레임을 가지며, 자장발생 수단은 프레임에 대하여 일정방향에서 가동하는 영구자석을 구비하고, 접점부는 영구자석의 이동로의 옆쪽에 놓여진 충격센서가 얻어진다.

더우기 본 발명에 의하면, 상기 충격센서에 있어서 영구자석은 리드 스위치 쪽에 면착자(面着紫)된 충격센서가 얻어진다.

첨가해서, 본 발명에 의하면 상기 충격센서에 있어서, 영구자석은 적어도 착자면의 인접한 면의 하나에 자성부재를 구비한 충격센서가 얻어진다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 충격센서에 있어서 자성부재의 리드스위치에 마주향하는 끝단면은, 영구자석의 착자면(着磁面) 보다도, 리드스위치 쪽으로 돌출된 충격센서가 얻어진다.

한편 본 발명에 의하면, 리드스위치와, 가속도로 인한 충돌을 감지해서 이동함과 동시에 리드스위치를 작동시키는 자석과, 이 자석을 가세하는 코일 스프링을 구비한 충격센서에 있어서, 자석이 리드스위치를 작동시키는 위치로서 이 자석의 외주근접 위치에 강자성체를 배설한 충격센서가 얻어진다.

또한 본 발명에 의하면, 리드스위치와, 이 리드스위치를 내설하는 제1의 통체와, 이 제1의통체의 바깥쪽에 겉돌게 끼워져 있는 동시에 충돌을 감지해서 이동하고 리드스위치를 작동시키는 제1의 자석과, 이 제1의 자석을 반충돌 방향으로 가세하는 제1의 코일 스프링과, 제1의 통체와 동심원형상에 제1의 자석을 수납하는 제2의 통체와, 이 제2의 통체의 외측에 겉돌도록 끼워져서 충돌을 감지하여 이동하고 리드스위치를 작동시키는 제2의 자석 또는 자석군과, 이 제2의 자석 또는 자성군을 반충돌방향에 가세하는 제2의 코일스프링과, 이 제2의 자석 또는 자성군을 반충돌방향에 가세하는 제2의 코일스프링과를 구비하고, 제1의 코일스프링과 제2의 코일스프링과의 각각의 스프링 정수 K1, K2를 K1<K2로 하는 동시에 제1의 자석과 제2의 자석 또는 자성군의 각각의 질량 m1, m2를 m1≥m2로 하든가, 혹은 제1의 코일스프링과 제2의 코일스프링과의 각각의 질량 m1, m2를 m1≤m2로 함으로써, 제1의 자석 및 제1의 코일스프링의 계(系)의 충돌시의 운동속도와, 제2의 자석 또는 자성군 및 제2의 코일스프링계의 충돌시의 운동속도와의 사이에 차이를 갖도록 한 충격센서가 얻어진다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 충격센서에 있어서, 자장 발생수단과 리드스위치중 적어도 어느 한쪽에 접속되어 소정방향으로의 상대적인 이동을 제어하는 제어수단을 갖춘 충격센서를 얻을 수 있다.

[실시예]

본 발명의 구체예를 설명하기에 앞서, 본 발명의 이해를 돕도록, 제1도를 참조하여 종래의 충격센서를 설명한다. 제1도에 도시한 종래의 충격센서는, 가속도를 받고있지 않을때의 모양을 도시한 것이며, 그 좌측이 자동차 등의 이동체(도시하지 않았음)의 진행방향과 일치하도록 이동체에 탑재된다.

이러한 충격센서는, 비어있는 하우징(7)내에 리드스위치(1), 원통형상 구멍자석(2), 코일스프링(3) 및 통체(4)를 수납한 구성으로 되어 있다. 제1도에 있어서, 하우징(7)내의 좌측면에는 통체(4)의 외경에 동일한 구멍이 설치되고, 이 구멍에 통체(4)의 좌측 외주 가장자리가 고정되어 있다. 리드스위치(1)은, 통체(4)내의 거의 중심위치에 리드스위치(1)의 중심축과 통체(4)의 중심축이 일치하도록 고정되어 있다. 통체(4)의 외주부에는 코일스프링(3)과 자석(2)이 배치되어 있다.

리드스위치(1)의 출력단자(6)는, 리드스위치(1)의 축방향을 따라서 통체(4)의 좌측으로 부터 외부로 노출되어 있다. 이 출력단자(6)는 처리회로(도시하지 않았음)에 접속된다.

이러한 충격센서에 있어서, 코일스프링(3)은 하우징(7)의 빈공간내에 통체(4)의 좌측에서, 코일스프링(3)의 좌측 가장자리가 하우징(7)의 내벽(8)의 좌측에 접촉한 상태로, 리드스위치(1)를 덮도록 배치되어 있다. 또, 자석(2)은 하우징(7)의 빈공간내에 통체(4)의 좌측에서, 좌석(2)의 우측 가장자리가 하우징(7)의 내벽(8)의 좌측에 접촉한 상태로 배치되어 있다. 또한, 코일스프링(3)의 우측 가장자리와 자석(2)의 좌측 가장자리는 서로 접촉하고 있다. 따라서, 하우징(7)내에 있어서, 자석(2)은 통체(4)의 좌측이며 통체(4)의 외주부에 통체(4)의 축방향을 따라서 접동 가능하게 배치되고, 코일스프링(3)은 통체(4)의 좌측이며 통체(4)의 외주부에 통체(4)의 축방향을 따라서 신축자재로 배치된 상태로 된다.

이 상태에 있어서, 자석(2)는 코일스프링(3)에 의하여 좌측으로 가세되어 정지되어 있고, 이때의 자석(2)의 위치는 정지위치로 된다. 정지위치에서는, 제1도에 도시된 바와같이, 자석(2)이 리드스위치(1)의 접점부로 부터 떨어져 있기 때문에, 리드스위치(1)의 접점부는 개방하고 있다.

한편, 리드스위치(1)의 좌측에는 하우징(7)의 내벽(8)면에서 돌출한 스토퍼(5)가 형성되어 있고, 이 스토퍼(5)에 의하여 자석(2)의 축방향의 이동이 규제된다. 이에따라, 자석(2)는 그 좌측끝이 스토퍼(5)에 접촉하는 위치까지 이동할 수 있기 때문에, 이 자석(2)이 스토퍼(5)에 접촉하는 위치가 정지위치로 된다.

또한 충격센서에 있어서, 자석(2)는 서있는 위치(靜止位置)와 정지위치(停止位置)의 사이에서 이동가능하게 되지만, 이 서있는 위치 및 정지위치의 사이에서 자석(2)이 제1도의 좌측으로 이동했을때에, 자석(2)의 자장에 의하여 리드스위치(1)의 접점부가 폐쇄를 개시하는 위치가 존재한다. 이 리드스위치(1)의 접점부가 폐쇄를 개시하는 자석(2)의 위치가 작동위치로 된다.

이러한 구성의 충격센서는, 도시한 화살표(X)로 가리키는 방향(이하, 이 방향을 가속도 작용방향(X)라 한다)에 소정이상의 가속도가 부여되면, 이 방향과는 반대방향(이하, 이 방향을 가속도 검출방향(Ad)라 한다)으로 자석(2)이 코일스프링(3)의 탄성력(가세력)에 저항하여 서 있는 위치로 부터 정지위치까지 이동하여 리드스위치(1)을 작동(폐쇄)시킨다. 그후 가속도가 해제되면, 자석(2)는 코일스프링(3)의 탄성력에 의하여 서 있는 위치로 부터 정지위치로 복귀이동한다.

다음으로, 이러한 충격센서에 의한 가속도의 검출동작에 관하여 설명한다. 우선, 가속도 검출기에 가속도가 작용하고 있지 않을 경우, 자석(2)는 제1도에 도시한 바와같이 서있는 위치에 있고, 이 상태에서 리드스위치(1)의 접점부는 개방을 유지한다.

이 상태에서 충격센서에 소정이상의 가속도가 가속도 작용방향(X)로 작용할 경우, 자석(2)은 서 있는 위치로 부터 정지위치의 방향으로 이동을 개시하고, 자석(2)이 리드스위치(1)의 작동위치에 도달하면, 작동위치로 붙 정지위치 까지의 구간에 있어서, 리드스위치(1)의 접점부는 계속 폐쇄한다.

또한 이 상태에서, 가속도가 해제될 경우, 코일스프링(3)의 탄력성(가세력)에 의하여 자석(2)는 정지위치로 부터 서 있는 위치의 방향으로 복귀 이동한다. 이 복귀과정에 있어서, 자석(2)는 정지위치에서 작동위치까지의 사이의 구간에 있어서도 리드스위치(1)의 접점부를 계속 폐쇄한다. 소정이상의 가속도의 검출은, 리드스위치(1)내에 설치된 도전성 스위치의 접점부가 자석(2)에서의 자장을 받아서 접촉될때, 전기신호가 발생함에 따라서 얻을 수 있다.

그러나, 제1도에 도시한 충격센서의 경우, 자석(2)의 외면과 자석(2)이 통과하는 통로를 형성하는 하우징(7)의 내벽(8)과의 사이의 틈새(G)가, 자석(2)이 서 있는 위치에서 정지위치까지의 행정에 있어서 동일하게 형성되어 있고, 순간적으로 가속도가 가해질 경우에는 리드스위치(1)의 접점부의 폐쇄시간이 짧기 때문에, 정확하고 안정한 전기신호를 얻을 수 없다. 또 이 충격센서는, 가속도에 의하여 일어나는 자석(2)의 운동을 제어하지 않고, 자석(2)을 스토퍼(5)의 벽면에 맞닿게 하고 있기 때문에, 이 벽면에서의 반발 및 스프링 탄성력에 걸리는 복귀력에 의한 리드스위치의 작동위치에서의 자석(2)의 바운드의 진폭이 커진다.

이러한 충격센서는, 리드스위치(1)의 접점부의 폐쇄시간이 짧고, 충돌시에 탑승원보호장치를 작동하기 위하여 필요한 충분한 신호를 처리회로에 전달할 수 없는데다가, 리드스위치(1)의 접점부가 진동을 일으키기 쉽고, 잘못된 동작을 불러오는 결점이 있다.

그래서, 제2도에 도시한 본 발명의 제1의 실시예에 따른 충격센서를 참조하면, 리드스위치(1)의 작동위치 근방을 경계로, 자석(2)의 외면과 자석(2)이 통과하는 통로의 하우징(7)의 내벽(8)의 사이의 틈새의 칫수가 변경(이하에 상술한다)되어 있다. 그밖의 구성은, 제1도에 도시한 충격센서와 같게 구성되어있다. 따라서, 제1도에 도시한 충격센서의 구성요소와 같은 기능을 갖는 것에는, 동일의 참조부호를 붙여서 설명을 생략한다.

본 발명에 있어서 틈새의 칫수를 바꾼 목적은, 자석(2)가 왕복하는 과정에 있어서 리드스위치(1)의 접점부의 폐쇄시간을 가능한 한 길게하기 위하여, 이 과정에서 자석(2)의 이동속도를 저하시키기 위한 것이다.

즉, 본 발명의 제1의 실시예에서는, 자석(2)의 정지위치에서 리드스위치(1)의 작동위치 근방까지의 행정에 있어서의 자석(2)의 외면과 자석(2)이 통과하는 통로의 하우징(7)의 내벽(8)과의 사이의 틈새를 제1의 틈새(G1)이라 하고, 리드스위치 작동위치 근방에서 자석이 서 있는 위치까지의 행정에 있어서의 자석(2)의 외면과 자석(2)이 통과하는 통로의 하우징(7)의 내벽(8)과의 사이의 틈새를 제2의 틈새(G2)로 한 경우, G1>G2로 되도록 하우징(7)의 내벽(8)을 형성하고 있다.

따라서, 제1의 틈새(G1)을 갖는 통로에서의 행정에 있어서 자석(2)에 작용하는 공기저항 보다도, 제2의 틈새(G2)의 행정에 있어서 자석(2)에 작용하는 공기저항이 상승한다. 이 결과, 종래와 같이, 틈새(G)가 작은 충격센서(제1도참조)보다도 본 발명의 충격센서(제2도 참조)쪽이, 자석(2)의 이동속도가 저하하게 된다. 그래서, 본 발명의 충격센서쪽이 종래의 충격센서 보다도 리드스위치(1)의 폐쇄시간이 길어진다.

제1의 틈새(G1)의 칫수를 크게해 두면, 정지위치에서 작동위치 근방까지의 행정에 있어서는 자석(2)의 공기저항이 작기 때문에, 자석(2)의 이동속도가 빨라지고, 응답시간이 빨라진다. 또, 가속도에 의하여 일어나는 자석(2)의 운동과, 스토퍼(5)의 벽면에서의 반발과 코일스프링(3)의 탄성력에 걸리는 복귀력에 의한 운동이, 이 공기저항의 증대에 수반하는 자석(2)의 속도 감송 의하여 제어된다.

이 결과, 작동위치에서의 자석(2)의 반발 진폭이 작아지고, 종래의 충격센서에 있어서 발생한 리드스위치(1)의 접점부가 단시간에 폐쇄와 개방을 반복하는 진동이 회피된다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 제2의 실시예에 의한 충격센서는, 공기통로(10)을 갖고 있는 점을 제외하고, 제2도에 도시한 것과 같은 구성을 갖는다. 따라서, 제2도에 도시된 구성요소와 같은 기능을 갖는 것에는, 동일의 참조부호를 붙여서 설명을 생략한다.

공기통로(10)은, 이 충격센서에 가속도 작용방향(X)에서 가속도가 작용하고, 자석(2)가 이동할때 자석(2)가 이동하는 통로중의 공기를 순환시키기 위한 것이다. 이 실시예에서는, 공기통로(10)가 하우징(7)의 내벽(8)에서 좌측면부와 우측하면부와의 사이를 접통하도록 설치되어 있다.

또한, 공기통로(10)의 형상은 제3도에 도시한 것에 한정되지 않고, 적절히 선택되어도 좋다. 또, 공기통로(10)의 수도 임의로 선정해도 좋다. 이렇게, 공기통로(10)의 형상과 그 수를 변화시키면, 충격센서에 가속도가 작용했을때의 자석(2)의 이동속도를 제어할 수 있다. 다라서 리드스위치(1)의 접점시의 폐쇄시간을 조정할 수 있다.

본 발명의 충격센서의 경우, 제4도에 도시한 바와같이 하우징(7)의 내벽(8)에 있어서의 틈새를 여러곳에서 변형시키면, 자석(2)의 이동속도를 한층 세밀히 조정할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 충격센서는, 제2도 내지 제4도에 도시한 구성, 즉 자석(2)의 이동방향과 리드스위치(1)의 축방향이 일치한 것에 한정되지 않는다. 예를들면, 충격센서가 가속도를 받아서 자석이 이동하는 방향과 리드스위치의 축방향이 수직으로 배치된 구성의 것이라도 좋다. 또한, 상술한 각 실시예에서는, 코일스프링으로 압축스프링(가세수단)을 이용하고 있으나, 이것에 대신하여 인장스프링을 이용하여도 혹은 스프링 이외의 탄성부재를 이용하여도 좋다.

결국 본 발명의 충격센서는, 적어도 리드스위치, 자석, 및 탄성부재(가세수단)을 갖는 충격센서에 있어서, 리드스위치를 동작시키는 위치를 경계로, 자석외면과 자석이 통과하는 통로를 형성하는 하우징의 내벽과의 틈새칫수를 변화시킴에 의하여, 자석에 대한 공기저항을 증가시켜서 리드스위치 접점부의 폐쇄시간을 길게하고, 진동을 회피할 수 있는 구성으로 하면 좋다.

이러한 충격센서의 경우, 자석(2)과 코일스프링(3)의 관통구멍내에 통체(4)를 설치하고, 이 통체(4)내에 리드스위치(1)를 배치시키고 있기 때문에, 리드스위치(1)의 연결방향이 자석(2)의 이동행정의 방향에 일치 하기 때문에, 충격센서 본체의 가속도 검출방향(Ad)에 있어서의 칫수를 리드스위치(1)의 칫수 보다도 크게해야 된다. 따라서, 이 구성이라면 충격센서의 칫수를 축소할 수 없는 문제가 있다.

그래서, 제5도에 도시한 본 발명의 제4의 실시예에 있어서의 충격센서와, 제6도에 도시한 충격센서의 평면도를 참조하면, 이 충격센서는 하우징(7)내의 한쪽 방향의 내벽(8)면에 관통구멍을 갖는 자장발생수단으로서의 면착자형의 원통형상 영구자석(2)를 장착하고, 이 내벽(8)면에 대향하는 다른 방향의 내벽(8)면에서 가세수단으로서의 코일스프링(3)에 의하여, 자석(2)를 한쪽 방향의 내벽(8)면 측으로 탄성적으로 가세함으로써, 정상상태의 평형을 유지하여 자석(2)의 정지위치를 규정하고 있다.

코일스프링(3)은, 자석(2)를 탄성적으로 유지함에 따라 가속도가 부여된 때의 신축변위에 수반하는 자석(2)의 이동 행정을 규정하는 것이고, 외부로 부터의 충격등에 의하여 가속도가 부여되면, 신축변위하여 정상상태의 서 있는 위치로 부터 리드스위치(1)의 작동에 기여하는 작동위치 및 정지위치로 자석(2)을 이동시킨다.

자석(2)는, 리드스위치(1)의 측에 착자면(A)를 갖고, 리드스위치(1)에 지장을 주어서 작동시킨다. 또, 자석(2)과 코일스프링(3)의 사이에는, 자석(2)에서 발생하는 불필요한 누설자속을 차단함과 동시에 자석(2)을 이동 행정 범위내에서 효율적으로 안내하기 위하여, 적어도 착자면(A)보다도 리드스위치(1)측으로 끝면이 돌출한 자성부재(41)가 사이에 끼워져 있다. 즉, 자성부재(41)은 자석(2)의 착자면(A)의 인접한 면에 설치되어 있다.

한편, 자석(2) 및 코일스프링(3)의 관통구멍 내에는 샤프트(60)가 설치되고, 하우징(7)의 내벽(8)에는 가속도 검출방향(Ad)에 대하여 자석(2)의 과잉이동을 규제하기 위한 스토퍼(5)가 설치되어 있다. 또한, 하우징(7)의 내벽(8)의 가속도 검출방향(Ad)에 대하여 수직방향의 한쪽에는, 도시한 바와같이 넓은 측면 프레임(7a)이 형성되고, 이 측면프레임(7a)내에는 자석(2)의 이동 행정 방향(가속도 검출방향(Ad)과 일치한다)에 대하여 인접되는 동시에 이 이동행정의 방향에 대하여 공간상으로 교차하는 위치에 있으며 도면에서는 직교하는 방향으로 도시된 리드스위치(1)가 매설되어 있다.

리드스위치(1)은, 가늘고 긴 통체와 이 통체의 내부에 배치된 접점부를 갖는 것이고, 통체(4)내에 고정되고 자석(2)의 착자면(A)로 부터 자장을 받아서 작동한다. 즉, 리드스위치(1)은 통축이 소정방향으로 직교하는 방향으로 늘어진 형상을 갖고, 그 통체 내부에 설치된 도전성 스위치의 접점부는 정상상태로 자석(2)이 서 있는 위치로 부터의 자장의 영향에 의하여 접촉작동하지 않도록, 가속도가 부여되었을 때의 코일스프링(3)에 의한 신축변위에 수반하는 자석(2)의 이동행정(이동로)의 측방도중에 놓여져 있다. 또, 리드스위치(1)에는 출력단자(6)가 접통되고, 이 출력단자(6)은 이동행정의 방향으로 일치하여 하우징(7)외의 다른 방향으로 외벽에 돌출되어 있다. 이것에 의하여, 리드스위치(1)은 출력단자(6)을 사이에 두고 외부와 전기적인 접통을 행할 수 있다.

이러한 구성에 의한 충격센서는, 가속도 검출방향(Ad)와 이동행정의 방향을 일치시키고, 이것들의 연결방향(제6도에서는 상하방향)에 직교하는 위치에 리드스위치(1)를 설치하고 있기 때문에, 충격센서 본체에 있어서의 가속도 검출방향(Ad)의 칫수가 축소화 되어져 있다. 또, 자석(2)의 이동 행정 방향으로 가속도 검출방향(Ad)를 일치시키고 있기 때문에, 가속도의 검출을 종래대로 행할 수 있다.

이 실시예에서는, 자석(2)과 코일스프링(3)의 사이에는, 코일스프링(3)측에 자석(2)로 부터의 누설자속을 차단하는 자성부재(41)가 사이에 끼워져 있기 때문에, 자석(2)의 이동에 대하여 리드스위치(1)가 자성부재(41)보다 코일스프링(3)측에 있을 경우는, 리드스위치(1)에 인가되는 자속은 차단되고, 리드스위치(1)가 자성부재(41)에 대하여 수평,혹은 자석(2)측에 위치할때에, 리드스위치(1)에는 자속이 많이 인가된다. 그러므로, 자성부재(41)는 이동행정의 범위에 있어서 폐쇄영역이 중복하는 부분의 히스테리시스를 착자면(A)의 누설자속을 흡수, 차단함에 의하여 제어한다.

제7도(a)는, 자석(2) 및 자성부재(41)를 사시도에 의하여 도시한 것이고, 제7도(b)는 그 변형예를 사시도에 의하여 도시한 것이다. 각 도면 모두에서, 자석(2)는 착자면(A) 및 관통구멍을 갖고, 그 착자면(A)내에 있어서 자극(N)으로 부터 작극(S)로 향하는 자속(밀도)의 방향(B)을 공통으로 하고 있다.

제7도(a)에 도시한 자석(2)은 직방체의 형상을 나타낸 것이지만, 제7도(b)에 도시한 변형예에서는 자성부재(41)위에 자석(2) 및 비자성 바란스 부재(221)을 서로 대향이간시키고, 이들의 위에 관통구멍을 갖는 비자성 고정부재(222)를 둔 구성으로 되어 있다. 어느것의 경우에도, 자석(2)의 착자면(A)이 리드스위치(1)측에 설치되고, 동시에 자성부재(41)의 끝면이 자석(2)의 착자면(A)보다도 리드스위치(1) 측에 돌출하여 있기 때문에, 히스테리시스가 작아진다. 따라서, 리드스위치(1)의 접점부의 안정한 접촉동작을 얻을 수 있고, 높은 정밀도로 가속도를 검출할 수 있다. 또한, 자석(2)은 착자면(A)을 리드스위치(1)측에 갖는 것이라면 좋기 때문에, 이들의 형상에 한정되지 않는다.

그런데, 이러한 충격센서는, 범용적으로 에어백 시스템 충격센서이며, 특히 주충격센서에 대한 보조용 충격센서(안전 충격센서)로서 사용된다. 보조용 충격센서는 에어백 시스템의 작동실수를 방지하고, 시스템의 신뢰성을 향상시키기 위한 것이다.

제8도는, 종래의 에어백 시스템의 회로도를 도시한 것이다. 이 에어백 시스템의 회로는, 차량전원(10)과, 점화스위치(20) 및 작동장치(30)로 구성되어 있다. 작동장치(30)는 주충격센서(80), 보조용 충격센서(90), 및 에어백 모듈(400)에 의하여 구성되어 있다.

에어백 모듈(400)은 에어백(50)과, 이 에어백(50)을 팽창시키는 가스발생기(60)와, 이 가스발생기(60)를 시동시키는 스크입(70)으로 되어 있고, 핸들이나 조수석 앞의 계기박스등에 장착된다.

작동장치(30)는, 주충격센서(80)와 보조용 충격센서(90)의 직렬접속회로를 갖고 있다. 주충격센서(80)는, 충돌시에 기계적으로 전기접점을 폐쇄하는 것으로서 구성되든가, 혹은 압전소자 또는 반도체 소자에 의하여 구성되고, 가속도의 크기에 비례한 전기신호를 낸다. 기계식 센서는 엔진룸등, 전기식 센서는 실내등의 각 충격검지특성에 적합한 장소에 설치된다.

보조용 충격센서(90)는, 에어백 시스템의 오차동작을 방지하고, 시스템의 신뢰성을 향상시키기 위한 것이며, 기계식의 주충격센서(80)의 설치장소와는 다른 실내등에 두지만, 전기식의 주충격센서(80)과는 일괄하여 같은 장소에 설치된다. 기계식의 주충격센서(80)와의 관계에서는, 엔진룸의 점검시 등에 실수로, 주충격센서(80)에 충격을 가하여 온으로 했다 하더라도, 보조용 충격 센서(90)가 오프의 상태 그대로이면, 에어백 시스템이 시동하지 않도록 되어 있다. 전기식의 주충격센서(80)와의 관계에서는, 전자장해등으로, 주충격센서(80)가 온으로 되어도, 보조용 충격센서(90)는 오프상태 그대로이면, 에어백 시스템이 시동하지 않도록 되어 있다. 즉, 에어백 시스템은, 주충격센서가 기계식이거나 전기식이거나에 관계없이, 주충격 센서와 보조용 충격센서가 동시에 온상태로 되었을 경우만 시동한다.

주충격센서(80)는 여러 충격형태에 대응하고, 특정의 가속도 파형을 검지하면 온상태로 되는 것이다. 보조용 충격센서(90)는 어떠한 충격형태이건간에 주충격센서(80)의 충격검지시간 내에는 반드시 온으로 되어져 있지 않으면 안되고, 긴 충격검지시간이요구된다. 즉, 보조용 충격센서(90)에 요구되는 요건으로서는, 낮은 가속도라도 작동할것, 충격검지시간(접점폐쇄시간)이 길것, 구조가 간단하고 신뢰성이 높을것 등을 들 수 있다.

이러한 요건을 어느정도 충족시키는 종래의 보조용 충격센서(90)으로서는, 제10도에 도시한 바와 같이 리드스위치(1)를 이용한 충격센서가 있다.

제9도를 참조하여 보조용 충격센서(90)의 상세한 구조와 그 동작을 설명한다. 보조용 충격센서(90)은 리드스위치(1)와, 이 리드스위치(1)를 설치하는 통체(4)와, 이 통체(4)의 외측에 유동가능하게 끼워져서 충격을 감지하여 이동하고 리드스위치(1)를 작동시키는 원통형상의 자석(2)과, 이 자석(2)을 반충격방향으로 가세하는 코일스프링(3)과, 통체(4)가 고정되는 하우징(7)로 되어있고, 통체(4)의 외측에는 코일스프링(3)이 끼워넣어져 있고, 자석(2)의 이동방향에는, 이동범위를 제어하기 위하여 스토퍼(5)가 설치되어 있다. 즉, 이 보조용 충격센서(90)는 제9도에 기재한 참조부호에서 명확한 바와같이, 제1도에 도시한 가속도 검출기와 거의 같은 구성으로 되어있다.

이 충격센서의 동작을 설명하면, 통상의 충돌이 없는 상태에서는 통체(4)의 속에 고정되어 있는 리드스위치(1)의 접점을 구성하는 자성설편(1a), (1b)이 도시한 것과 같이 열려있고, 자석(2)은 코일스프링(3)의 가세력에 의하여 도면우측에 위치하고 있다. 이 상태에서 충돌에 수반하여 소정이상의 가속도가 부여되면, 자석(2)은 코일스프링(3)의 가세력에 대향하여 도면좌측방향으로 이동한다. 자석(2)이 리드스위치(1)에 어느정도 가까워지면, 자석(2)의 자력선이 접점을 구성하는 자성설편(1a), (1b)을 가로질러, 자성설편(1a), (1b)이 자화하여 폐쇄된다.

제9도에 도시한 충격센서에 있어서는 자석(2)이 가속도의 변화에 대응하여 이동하고, 위치(e)에 이르면 리드스위치(1)가 폐쇄된다. 또, 자석이 위치(f)에 이르면, 자력선과 자성절편(1b)와의 이루어진 각도가 변화하여 평행으로 가까워지기 때문에, 리드스위치(1)가 개방된다. 즉, 자석(2)이 위치(e)에서 위치(f)까지의 구간(L)내에 위치하는 시간동안만 접점이 폐쇄하고 있는 것으로 된다. 이 충격센서에 있어서는 자석(2)이 구간(L)에 존재하는 시간을 길게함에 의하여, 긴 접점 폐쇄시간을 얻을 수 있다.

그러나, 제9도에 도시한 충격센서에 있어서는 자석(2)이 구간(L)에 존재하는 시간을 길게함에 따라 접점 폐쇄시간을 길게해야하고, 필요한 접점 폐쇄시간을 얻기 위하여 코일스프링(3)의 스프링 정수를 적절한 것으로 하거나, 자석(2)과 통체(4)의 마찰관수를 크게하는 등의 고안을 요한다. 그러나, 이 구성의 경우, 모든 충격형태에 대응하여, 특정의 필요한 접점 폐쇄시간을 얻기가 곤란한 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 제5의 실시예에 따른 충격센서를 제10도(a)에 도시한 그 종단면도 및 제10도(b,)에 도시한 A-A' 방향에 있어서의 단면도를 참조하여 설명한다. 제10도(a), (b)에 있어서, 제9도와 같은 기능을 하는 구성부위에는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다. 이 충격센서가 제9도에 도시한 것과 다른 점은, 자석(2)이 리드스위치(1)를 작동시키는 위치에 있고, 자석(2)의 외주근접 위치에 강자성체(22)를 배설한 것이다.

이 강자성체(22)는, 페로자성체와 같이 강한자성을 나타내는 강자성의 원통형상이고, 하우징(7)에 고정되어 있다. 강자성체(22)는 자석(2)의 외경 보다 약간 큰 내경을 갖고, 자석(2)이 강자성체의 속에 들어가도록 되어 있다. 또, 강자성체(22)의 길이와 위치와는 리드스위치(1)의 접점이 폐쇄하는 자석(2)의 작동구간(L)내에 설치되어 있다. 강자성체(22)는 리드스위치(1) 및 자석(2)과의 상대적인 이동을 제어하는 제어수단으로서 작용한다.

계속하여, 이 강자성체(22)를 갖춘 충격센서의 동작을 설명한다. 통체(4)의 속에 고정되어 있는 리드스위치(1)은, 접점을 구성하는 자성설편(1a), (1b)을 갖고 있으나, 이들의 자성설편(1a)(1b)은 통상 도시한 바와같이 열려있고, 자석(2)은 코일스프링(3)의 가세력에 의하여 도면우측에 위치하고 있다. 이 상태에서 충격에 수반하는 소정 이상의 가속도가 부여되면, 자석(2)은 코일스프링(3)의 가세력에 극복하고, 도면 좌측으로 이동한다. 이때, 강자성체(22)는 자석(2)의 전방이동 방향으로 이치하고 있기 때문에, 강자성체(22)는 자석(2)에 의하여 자화하기 시작한다.

제11도(a)~(c)는, 이 충격센서에 갖추어지는 강자성체(22)의 자속선에 의한 자화의 모양을 단계별로 도시한 것이다.

최초에 자석(2)이 위치(e)에 이르면, 자석(2)의 중심구멍(2a)에서 방사되는 자력선이 제11도(a)에 도시한 바와같이 리드스위치(1)의 접점을 구성하는 자성설편(1a), (1b)에 작용하고, 이들의 자성설편(1a), (1b)이 자화됨에 따라 리드스위치(1)가 폐쇄한다. 계속하여, 제11도(b)에 도시된 바와같이 자화된 강자성체(22)는, 자석(2)의 외주근접 위치에 있고, 자석(2)을 흡인한다. 또한 제11도(c)에 도시한 바와같이, 강화된 강자성체(22)에 자석(2)이 흡인되면서 구간(L)내에 들어가면(즉, 자화된 강자성체(22)중에 들어간다), 자화된 강자성체(22)는 자석(2)의 운동을 방해하고, 자석(2)의 운동속도를 감속시킨다.

이 결과, 자석(2)은 강자성체(22)에 흡인되어 리드스위치(1)를 작동시키는 위치에 길게 존재하게 되고, 필요한 접점 폐쇄시간을 얻을 수 있게 된다.

덧붙여 말하면, 이 실시예에서는 강자성체(22)로서 자석(2)의 외경방향에서 접근하는 원통형상을 이용하였으나, 예를들면 다른 강자성체를 이용하여도 동등의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 차폐를 겸한 센서커버(강자성체로 제조됨)나 하우징(강자성체로 제조됨)을 사용해도 동등한 효과를 얻을 수 있다.

제12도~제15도는, 각각 개별의 강자성체를 갖춘 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 충격센서를 도시한 것이다. 단, 여기에서도 제9도에 도시한 충격센서와 같은 기능을 하는 구성부위에는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다.

제12도(a)는 본 발명의 제6의 실시예에 있어서의 충격센서를 도시한 종단면도이며, 제12도(b)는 그 B-B' 방향에 있어서의 단면도를 도시하고 있다. 이 강자성체(23)는 원반형상의 구멍형이고, 충돌을 감지하여 이동하여온 자석(2)과 직접 맞닿지 않는 위치, 즉 스토퍼(5)의 홈(5a)내에서 자석(2)의 두께 방향전방에 배설되어 있다.

제13도(a)는 본 발명의 제7의 실시예에 있어서의 충격센서를 도시한 종단면도이고, 제13도(b)는 그 C-C' 방향에 있어서의 단면도를 도시하고 있다.

이 강자성체(24)는 컵형상의 구멍형이고, 충돌을 감지하여 이동해온 자석(2)과 직접 맞닿지 않는 위치, 즉 스토퍼(5)의 선단(5b)이 강자성체(24)의 속에 들어가는 위치이고, 자석(2)의 외부방향과 두께방향에서 접근 가능하게 배설되어 있다.

제14도(a)는 본 발명의 제8의 실시예에 있어서의 충격센서를 도시한 종단면도이고, 제14도(b)는 그 D-D' 방향에 있어서의 단면도를 도시하고 있다. 이 강자성체(25)는 플레이트 형상이고, 충돌을 감지하여 이동하여온 자석(2)의 전방의 하우징(7)의 가장자리면의 상부로 자석(2)이 리드스위치(1)를 작동시키는 구간(L)을 포함한 거리이고, 자석(2)의 외주방향에서 접근 가능하게 배치되어 있다.

제15도(a)는 본 발명의 제9의 실시예에 있어서의 충격센서를 도시한 종단면도이고, 제15도(b)는 그 E-E' 방향에 있어서의 단면도를 도시하고 있다. 이 강자성체(26)도 플레이트 형상이고, 충돌을 감지하여 이동해온 자석(2)이 리드스위치(1)를 작동시키는 구간(L)내에서 하우징(7)의 측면으로 자석(2)의 외주방향에서 접근가능하게 배설되어 있다.

어느 경우에도, 자석(2)는 자화된 강자성체(23~26)에 흡인되어 작동구간(L)내에 들어가면, 자화된 강자성체(23~26)의 속에 들어가든가 혹은 가까워진다. 따라서, 자석(2)은 강화된 강자성체(23~26)에 의하여 운동이 방해되고 운동속도가 감속된다. 이 결과, 자석(2)은 리드스위치(1)를 작동시키는 위치에 길게 존재하게 되고, 필요한 접점 폐쇄시간을얻을 수 있게 된다.

따라서, 제5에서 제9까지의 실시예에 있어서의 충격센서는, 어느것도 모든 충격형태에 대응할 수 있기 때문에, 리드스위치(1)에 긴 접점 폐쇄시간을 요하는 보조용 충격센서의 적용이 최적하게 된다. 또, 이들 제5에서 제9까지의 실시예에 있어서의 충격센서에 있어서, 먼저의 제1에서 제3까지의 실시예에 있어서의 충격센서의 구성을 더하면, 한층 리드스위치(1)에 긴 접점폐쇄시간을 가져오게 할 수 있다.

또한, 이들 제5에서 제9까지의 실시예의 충격센서에 있어서, 필요에 따라 먼저의 제4의 실시예에 있어서의 충격센서의 구성을 가하면 충격센서 본체의 가속도 검출방향(Ad)의 칫수를 축소할 수 있다.

또, 종래는 필요한 접점 폐소시간을 얻기 위하여, 제16도에 도시된 충격센서(일본국 특허공개공보 평3-48169호 참조)가 제안되고 있다. 이 충격센서는 리드스위치(1)와 이 리드스위치(1)를 내설하는 통체(4)와, 이 통체(4)의 외측에 유동 가능하게 끼워지고 리드스위치(1)를 작동시키는 원통형의 자석(2)과, 이 자석(2)을 반충돌방향으로 가세하는 제1의 코일스프링(3)과, 자석(2)을 통체(4)의 축방향으로 유지하고 통체(4)의 양끝에 접동 가능한 캐릿지(31)와, 이 캐릿지(31)의 외측에 유동 가능하게 끼워져 충돌을 감지하여 이동하는 비자성군(33)과, 이 비자성군(33)을 반충돌방향으로 가세하는 제2의 코일스프링(32)과, 통체(4)가 고정되는 하우징(7)으로 구성되어있다.

이하는, 이 충격센서의 동작을 설명한다. 충돌이 발생하면, 충돌에 수반하는 가속도가 부여죈 자석(2)이 제1의 코일스프링(3)의 가세력에 극복하면 도면 좌측으로 이동한다. 자석(2)이 리드스위치(1)를 작동시키는 위치에 오면, 캐릿지(31)은 하우징(7)의 끝에 맞닿고 있기 때문에 반충돌방향으로 이동하려고 하지만, 그때, 비자성군(33)이 제2의 코일스프링(32)의 가세력에 극복하여 도면좌측의 캐릿지(31)의 끝에 이동하기 때문에, 캐릿지(31)의 끝에 전달된 비자성군(33)의 관성력에 의하여, 비자성군(33)의 전이동시간 중에는 캐릿지(31) 및 자석(2)이 리드스위치(1)를 작동시키는 위치로 유지된다.

그러나, 제16도에 도시된 충격센서에 있어서는, 리드스위치(1)를 작동시키는 위치에 자석(2)을 유지하는 비자성군(33)의 관성력이 충돌에 수반하는 가속도 변화에 의존하고 있고, 정면충돌이나 비스듬한 충돌등의 각종 충격형태에 대응하여, 특정의 긴 접점 폐쇄시간을 얻는것이 곤란하다는 문제점을 갖고 있다. 또, 비자성군(33)이 캐릿지(31)의 위에 설치되어 있는 구조로 인하여 비자성군(33)의 움직임이 완전히 캐릿지(31)의 운동에 종속하고 있기 때문에, 캐릿지(31)의 움직임의 형태에 따라서는, 필요한 경우에 비자성군(33)의 관성력을 충분히 활용할 수 없는 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 제10의 실시예에 있어서의 충격센서를 제17도에 도시한 그 종단면도를 참조하여 설명한다. 이 충격센서가 제9도에 도시한 충격센서와 다른점은, 2개의 코일스프링에 의하여 각각 독립적으로 2개의 자석을 반충돌 방향으로 가세하여 리드 스위치를 작동시키도록 한 것이다.

이 충격센서는, 리드스위치(1)와, 이 리드스위치(1)를 내설하는 제1의 통체(4)와, 이 제1의 통체(4)의 외측에 유동 가능하게 끼워짐과 동시에 가속도에 의하여 충돌을 감지하면 이동하여 리드스위치(1)를 작동시키는 제1의 자석(2)과, 이 제1의 자석(2)을 반충돌 방향으로 가세하는 제1의 코일스프링(3)과, 제1의 자석(2)의 이동량을 한정하기 위하여 제1의 자석(2)의 이동방향으로 설치된 스토퍼(5b)를 포함하고 있다. 또, 이 충돌센서는, 제1의 통체(4)를 수납하는 제2의 통체(47)와, 이 제2의 통체(47)이 이측에 유동가능하게 끼워짐과 동시에 가속도에 의하여 충돌을 감지하면 이동하여 리드스위치(1)를 작동시키는 제2의 자석(48)과, 이 제2의자석(48)을 반충돌 방향으로 기세하는 제2의 코일 스프링(49)과, 제2의 자석(48)의 이동량을 한정하기 위하여 이 제2의 자석(48)의 이동방향으로 설치된 스토퍼(5c)와, 제1의 통체(4) 및 제2의 통체(47)를 고정한 하우징(7)을 포함하여 구성되어있다. 또한, 제1의 통체(4)와 제2의 통체(47)의 외측에 각각 코일스프링(3), (49)이 끼워넣어져 있다.

여기에서는, 제1의 자석(2)과 제2의 자석(48)의 사이에, 제1의 자석(2)이 제2의 자석(48) 보다도 빨리 이동하도록 하는 속도의 차를 가져 오기 위하여, 제1의 코일스프링(3)과 제2의 코일스프링(49)에 있어서의 각각의 스프링 정수 K1, K2를 K1<K2로 하고, 제1의 자석(2)과 제2의 자석(48)에 각각의 질량 m1, m2를 m1≥m2가 되도록 조정하고 있다. 또 이들의 자석(2), (48)에 있어서는 서로 리드스위치(1)를 작동시키는 위치에 길게 존재하도록 자력이 조정되어 있으나, 그 자극의 방향성은 상관없다.

다음에, 이 구성의 충격센서의 동작을 제18도(a)~(d)를 참조하여 설명한다. 단, 제18도(a)~(d)는 충격센서의 동작을 각각 단계별로 도시한 것이고, 여기에서는 각 자석(2), (48)의 자극의 서로 다른 방향으로 잘려서 배치되어 있다.

통상의 충돌이 없는 상태에서는, 제18도(a)에 도시된 바와 같이 제1의 통체(4)의 속에 고정되어 있는 리드스위치(1)이 접점을 구성하는 자성실편(1a), (1b)은 열려있고, 제1의 자석(2)은 제1의 코일스프링(3)에 의하여, 제2의 자석(48)은 제2의 코일 스프링(49)의 가세력에 의하여 각각 도면 우측에 위치하고 있다.

충돌이 발생하면, 충돌에 수반하는 가속도를 받아서 각 자석(2), (48)이 각각 제1의 코일스프링(3)과 제2의 코일스프링(49)의 가세력에 극복하여, 도면 좌측으로 이동한다. 여기에서, 제1의 코일스프링(3), 제2의 코일 스프링(49)의 각각의 스프링 정수 K1, K2를 K1<K2이고, 제1의 자석(2), 제2의 자석(48)의 각각의 질량 m1, m2는 m1≥m2로 되도록 조정되어 있기 때문에, 제1의 자석(2)가 제2의 자석(48) 보다도 빨리 이동하고, 제19도(b)에 도시된 바와같이, 제1의 자석(2)이 먼저 리드스위치(1)를 작동시키는 구간 L에 들어가고 리드스위치(1)의 접점을 폐쇄한다.

계속하여, 제2의 자석(48)이 리드스위치(1)를 작동시키는 구간(L)에 들어갈려고 하지만, 이때 각 자석의 자극이 도시한 바와같이 다른 방향으로 잘라져 배치된 경우에는, 동일 자석이 근접하기 때문에 서로 반발하고, 제2의 자석(48)은 속도가 감소하여 구간(L)에 들어간다. 덧붙여 말하면, 각 자석(2), (48)의 자극이 동 방향으로 잘라져 배치된 경우는, 제1의 자석(2)이 제2의 자석(48)에 흡인되어, 리드스위치(1)를 작동시키는 구간(L)에서 벗어나는 방향으로 향하는 속도가 감소하게 된다.

또한 각 자석(2), (48)의 이동이 진행하면, 제18도(c)에 도시된 바와같이, 제2의 자석(48)은 제2의 통체(47)의 끝에 설치되어 스토퍼(5c)에 맞닿은 다음 방향을 바꾸어 반충돌 방향으로 이동하기 직전의 상태로 되고, 제1의 자석(2)은 구간(L)에서 벗어나는 방향으로 이동한다. 이때에도, 각 자석의 자극이 도시한 바와같이 다른 방향으로 잘려져 배치된 경우에는, 제1의 자석(2)은 구간(L)밖으로 향하는 반발력을 받지만, 리드스위치(1)의 접점은 제2의 자석(48)의 자계에 의하여 폐쇄상태를 유지한다. 다시말하면, 각 자석(2), (48)의 자극이 같은 방향으로 잘려 배치된 경우에는, 제1의 자석(2)이 제2의 자석(48)에 흡입되어, 리드스위치(1)를 작동시키는 구간(L)에서 벗어나는 방향으로 향하는 속도가 감소하게 된다. 단, 이 사이에는 제1의 자석(2)이 구간(L)내에 존재하고 있기때문에, 리드스위치(1)의 접점의 폐쇄는 유지된다.

또, 다시금 각 자석(2), (48)의 이동이 진행하면, 제18도(d)에 도시된 바와같이 제1의 자석(2)과 제2의 자석(48)이 겹친다. 이때, 각 자석의 자극이 도시한 바와 같이 다른방향으로 잘려져 배치될 경우에는, 각 자석(2), (48)의 자극이 다른 극끼리로 되기 때문에, 흡인력이 작용하여 일체로 되고, 각 자석(2), (48)의 각각의 질량 m1, m2를 합친 총화질향(m1+m2)이 이동하게 되기 때문에 한층 이동속도가 늦어진다. 다시말하면, 각 자석(2), (48)의 자극이 같은 방향으로 잘리어 배치될 경우는, 처음은 서로 흡인한 각 자석(2), (48)도 중복이 진행하는 정도로 접근하면 서로 반발하고, 각 자석(2), (48)의 이동속도가 한층 늦어진다. 단, 이 사이에도 각 자석(2), (48)이 구간 L에 존재하고 있기 때문에, 리드스위치(1)의 접점의 폐쇄는 유지된다.

이와같이 이 실시예의 충격센서에 의하면, 충돌에 즈음하여 제1의 자석(2)이 리드스위치(1)를 작동시키는 위치에 길게 존재하게되고, 긴 접점 폐쇄시간을 얻을 수 있게 된다.

또한 이 제10의 실시예에서는, 각 자석(2), (48)의 속도의 차이를 제1의 자석(2)이 제2의 자석(48)보다도 빨리 이동하도록, 제1의 코일스프링(3)과 제2의 코일 스프링(49)의 각각의 스프링 정수 K1, K2를 K1<K2로 함과 동시에, 제1의 자석(2)과 제2의 자석(48)과의 각각의 질량 m1, m2를 m1≥m2로 하도록 하였으나, 제2의 자석(48)이 제1의 자석(2) 보다도 빨리 이동하도록 조정하여도 같은 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 제1의 3과 제2의 코일 스프링(49)의 각각의 스프링 정수 정수 K1, K2를 K1<K2로 함과 동시에, 제1의 자석(2)과 제2의 자석(48)과의 각각의 질량 m1, m2를 m1≤m2로 되도록 조정하면 좋다. 또, 제10의 실시예에 있어서, 제2의 자석(48)대신에 자성군을 이용하여도 좋다. 단, 이 경우는 제1의 자석(2)의 자력에 의하여 자화되는 범위내에 자성군이 존재하도록, 각 코일스프링(3), (49)의 스프링 정수와, 제1의 자석(2)의 질량 및 자력과 제1의 자석(2)의 이동량 등의 조정을 요한다.

이 실시예에 있어서의 충격센서는 접점 폐쇄시간을 자유로 조정함에 의하여 각종의 충돌형태에 대응시킬 수 있기 때문에, 리드스위치(1)에 충분한 폐쇄시간을 요하는 보조용 충격센서로의 적용이 최적으로 된다. 또, 이 제10의 실시예에 따른 충격센서에 있어서도, 먼저의 제1에서 제3까지의 실시예에 있어서 충격센서의 구성을 더하면, 한층 리드스위치(1)에 긴 접점 폐쇄시간을 가져올 수 있다. 또한, 제10의 실시예의 충격센서에 있어서, 필요에 응하여 제4의 실시예의 충격센서의 구성을 더하면, 충격센서 본체의 가속도 검출방향(Ad)의 칫수를 축소할 수 있다.

Claims

리드 스위치, 자석, 탄성부재, 및 상기 리드 스위치, 자석 및 탄성부재를 수용하는 하우징을 가지고 있으며, 가속도가 주어졌을때에 상기 자석을 탄성부재의 탄성력에 대항해서 출발위치로부터 정지위치까지 이동시킴으로써 상기 리드 스위치를 동작시키는 충격센서에 있어서, 출발위치로부터 정지위치까지의 행정에서의 상기 자석의 외면과 상기 자석이 통과하는 통로를 형성하는 상기 하우징의 내벽과의 틈새를 상기 행정에 있어서 변화시킨 것을 특징으로 하는 충격센서.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 자석이 이동할때에 상기 자석이 이동하는 통로중의 공기를 순환시키기 위한 공기통로를 갖는 것을 특징으로 하는 충격센서.
가속도를 받았을때에 일정방향에서 상대적인 이동을 일으키는 자자발생수단 및 리드 스위치를 포함하고 있으며, 상기 자장발생수단이 자장을 발생시키고, 상기 리드 스위치는 자장에 따라서 동작하는 충격센서에 있어서, 상기 리드 스위치가 동축을 갖는 동시에 접점부를 구비하고 있으며, 상기 통축은 일정방향에 대하여 직교하는 방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 충격센서.
제3항에 있어서, 상기 리드 스위치를 고정시키는 프레임을 더 포함하며, 상기 자장발생수단은 상기 프레임에 대해서 일정방향으로 움직일 수 있는 영구자석을 구비하고 있고, 영구자석의 이동로의 옆쪽에 접점부가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 충격센서.
제4항에 있어서, 상기 영구자석이 상기 리드 스위치쪽으로 면착자(面着磁)된 것을 특징으로 하는 충격센서.
제5항에 있어서, 상기 영구자석이 적어도 착자면에 인접한 면의 하나에 자성부재를 구비한 것을 특징으로 하는 충격센서.
제6항에 있어서, 상기 자성부재의 리드 스위치에 마주 향한 단부면이 상기 영구자석의 착자면 보다도 상기 리드 스위치쪽으로 돌출된 것을 특징으로 하는 충격센서.
리드 스위치와, 가속도에 의하여 충돌을 감지해서 이동하는 동시에 상기 리드 스위치를 작동시키는 자석과, 상기 자석을 가세하는 코일 스프링과를 구비한 충격센서에 있어서, 상기 자석이 상기 리드 스위치를 작동시키는 위치에 있으며, 상기 자석의 외주부의 근접위치에 강자성체를 설치한 것을 특징으로 하는 충격센서.
리드 스위치와, 상기 리드 스위치를 내설하는 제1의 통체와, 상기 제1의 통체의 외측에 겉돌도록 끼워지는 동시에 충돌을 감지해서 이동함으로써 상기 리드스위치를 작동시키는 제1의 자석과, 상기 제1의 자석을 반충돌방향으로 가세하는 제1의 코일스프링과, 상기 제1의 통체와 동심원 형상으로 상기 제1의 자석을 수납하는 제2의 통체와, 상기 제2의 통체의 외측에 겉돌도록 끼워져서 충돌을 감지해서 이동하여 상기 리드 스위치를 작동시키는 제2의 자석 또는 자성군과, 상기 제2의 자석 또는 자성군을 반충돌방향으로 가세하는 제2의 코일 스프링과를 구비하고 있으며, 상기 제1의 코일 스프링과 상기 제2의 코일스프링과의 각각의 스프링 정수 K1, K2를 K1<K2로 하는 동시에, 상기 제1의 자석과 상기 제2의 자석 또는 자성군과 각각의 질량 m1, m2를 m1≤m2로 함으로써, 상기 제1의 자석과 상기 제1의 코일스프링과의 계(系)의 충돌시의 운동속도와, 상기 제2의 자석 또는 자성군과 제2의 코일 스프링과의 계(系)의 충돌시의 운동속도와의 사이에 차이를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 충격센서.
제3항에 있어서, 상기 자장 발생수단과 상기 리드스위치 중 적어도 어느 한쪽에 접속되어 상기 소정방향으로의 상대적인 이동을 제어하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충격센서.