JP2000304761A - 衝撃センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、衝撃検知部をセンサ本体に外付け
にして衝撃検知部をセンサ本体から離れた任意の位置に
設置することができ、しかも衝撃検知部を複数個、セン
サ本体に接続し、設置位置によらず検知信号を得ること
もできる衝撃センサを提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明に係わる衝撃センサは、衝撃検知
手段と、警報手段と、電源12と、ＣＰＵ13とを具備する
センサ本体10からなる衝撃センサであって、前記衝撃検
知手段がセンサ本体10に外付けとされ、前記衝撃検知手
段による電気的出力が低ノイズ低減衰信号線を介して前
記ＣＰＵ13に入力される。また、衝撃検知手段を複数個
設け、少なくとも１個をセンサ本体に外付けにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃センサに関す
る。さらに詳しくは、自動車等における衝撃を検知して
警報等を発する警報手段が付属せしめられた衝撃センサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の衝撃センサの構成を概略
的に示すブロック図である。この従来の衝撃センサは、
圧電素子を主体とする衝撃検知手段としての衝撃検知部
70を有しており、該衝撃検知部70は、加振錘が付与され
た圧電素子が基板上に固定され、機械的振動等の衝撃に
より生じた圧電素子の電気的出力をピックアップするリ
ード線が圧電素子の電極に接続されて構成されている。

【０００３】また、衝撃センサ本体60（以下、「センサ
本体」という）は、前記衝撃検知部70と、電源12と、中
央処理装置であるＣＰＵ13と、警報手段としてのスピー
カ14とによって構成されている。

【０００４】かかる衝撃センサは、例えば、自動車車内
に設置され、各種の路面凹凸による衝撃等を検知して警
報を発し、該警報により運転者に衝撃のあったことを知
らしめるという安全装置として有効なものである。

【０００５】然るに、従来の衝撃センサは、自動車車内
等において、運転操作に必要なスペースや運転者をはじ
め同乗者の居住性に影響しない位置に設けられる。この
設置位置に関し、衝撃検知部70だけをセンサ本体60から
離して、いわゆる「外付け」にし、最低限の大きさにし
ておいて自動車車内の任意の、例えば衝撃を検知しやす
い、所望の位置に設置すれば検知精度が上がるであろう
が、これがなかなか実現できないという問題がある。

【０００６】即ち、例えば、衝撃検知部70へのリード線
を５０ｃｍ以上に長くすると、このリード線自体におい
てノイズが発生し、圧電素子の電気的出力がこのリード
線において減衰してしまい、ＣＰＵ13において、信号処
理に必要なレベルが得られない。このため、前記電気的
出力を増幅するため、あらたに増幅器と、その電源とが
必要になるという問題がある。

【０００７】この場合、増幅器や電源を設けるとなると
衝撃検知部70の大きさはセンサ本体60と比較して、そう
変わらない大きさになってしまい、結局、最低限の大き
さで任意の所望の位置に衝撃検知部70を設けるというこ
とができなくなってしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した問
題点に鑑みてなされたものであり、衝撃検知部をセンサ
本体に外付けにして衝撃検知部をセンサ本体から離れた
任意の位置に設置することができ、しかも衝撃検知部を
複数個、センサ本体に接続し、設置位置によらず検知信
号を得ることもできる衝撃センサを提供することを課題
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決すべ
く、本発明の請求項１に係わる衝撃センサは、衝撃検知
手段と、警報手段と、電源12と、ＣＰＵ13とを具備する
センサ本体10からなる衝撃センサであって、前記衝撃検
知手段がセンサ本体10に外付けとされ、前記衝撃検知手
段による電気的出力が低ノイズ低減衰信号線を介して前
記ＣＰＵ13に入力されることを特徴とする。前述した構
成により、衝撃検知手段による電気的出力の減衰が低ノ
イズ低減衰信号線中において殆ど生じない。

【００１０】本発明の請求項２に係わる衝撃センサは、
前記低ノイズ低減衰信号線として２芯シールド線30が用
いられているので、柔軟性等の観点で、リード線との接
続や衝撃センサとしての配線がしやすい。

【００１１】本発明の請求項３に係わる衝撃センサは、
前記衝撃検知手段を、圧電素子21を用いた振動体20によ
って構成するので、衝撃による機械的振動を高精度且つ
高効率に電気信号に変換する。

【００１２】本発明の請求項４に係わる衝撃センサは、
複数個の衝撃検知手段と、警報手段と、電源12と、ＣＰ
Ｕ13とを具備するセンサ本体10からなる衝撃センサであ
って、少なくとも１個の衝撃検知手段がセンサ本体10に
外付けとされ、当該少なくとも１個の衝撃検知手段によ
る電気的出力が低ノイズ低減衰信号線を介してＣＰＵ13
に入力されることを特徴とする。前述した構成により、
衝撃検知手段を配設した如何なる位置でも衝撃を検知で
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施の形態について説明する。

【００１４】実施の形態１ 本実施の形態においては、図１に示したように、衝撃セ
ンサは、衝撃検知手段としての衝撃検知部25と、警報手
段と、電源12と、ＣＰＵ13とを具備するセンサ本体10か
らなり、衝撃検知部25は、センサ本体10から離れた外付
けとされ、衝撃検知部25の電気的出力が低ノイズ低減衰
信号線30を介してＣＰＵ13に入力される構成である。以
下、主要構成要素及び低ノイズ低減衰信号線30について
順次説明する。

【００１５】まず、衝撃検知部25の主要部は、従来と同
様の圧電素子21によって構成される。即ち、加振錘22が
付与された圧電素子21が基板23上に固定され、衝撃によ
る機械的振動により生じた圧電素子21の電気的出力をピ
ックアップするリード線25が圧電素子21の電極(図示せ
ず)に接続されている。

【００１６】かかる圧電素子21は、例えば、図２に示し
たように直径１２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ程度のチタン酸
ジルコン酸鉛等からなる圧電セラミックス板21aの両面
に電極(図示せず)が施され、該セラミックス板21aが金
属板21bに接合されている。そして、該圧電素子21に加
振錘22が接続されて振動体20を形成し、この振動体20が
取付部材24を介して基板23上で該基板23と所定の間隔を
保つようにして固定されている。

【００１７】そして圧電素子21は、衝撃による機械的振
動に対して、電気機械変換により電気的出力を生じる。
このように、圧電素子21を用いることにより、機械的振
動を高精度且つ高効率に電気信号に変換でき、電気信号
を利用して警報手段等を制御することができ、さらに、
振動体20と基板23と取付部材24とからなる衝撃検知部25
が小型にでき、その入手や組立も容易であるので、好ま
しい。

【００１８】また、加振錘22は、例えば、図２に示した
ような、直径４ｍｍ、長さ１７ｍｍ程度の金属円柱体22
aに直径５ｍｍ、厚さ５ｍｍ程度の金属ブロック22bが接
合されてなり、この加振錘22が圧電素子21に直付けされ
て接合されている。そして、加振錘22は、前述の機械的
振動を増幅させて圧電素子21による振動検出を容易にす
る。

【００１９】即ち、圧電素子21単体であると、その厚さ
方向の振動周波数の衝撃に対する感度は充分得られる
が、他の方向の振動周波数に対する感度がやや不足する
という意味で、振動方向に関する感度の指向性の偏りを
改善して振動方向によらず所要の検知感度を得るという
ものである。このようにして加振錘22は圧電素子21の機
械的振動を増幅させることができ、好ましい。

【００２０】このため、加振錘22の大きさや重量は、検
出対象とする衝撃の大小に応じて適宜設定する。このよ
うな金属材料としては、例えば、黄銅等を用いることが
でき、形状や重量等を任意に設定して削り出しやプレス
成形等、種々の加工方法によって高精度に且つ安価に作
製できるので、好ましい。

【００２１】次に、基板23はガラスエポキシ等からなる
基板を用い、振動体20の一端を固定して取付ける取付部
材24によって該基板23に取付ける。かかる取付部材24
は、振動体に自由に振動を生ぜしめる堅牢なものであ
り、合成樹脂又は金属等からなる。

【００２２】以上のように、本実施の形態においては、
衝撃検知部25は圧電素子21等を用いて構成したが、例え
ば、磁気回路中で導体が磁束を切る方向に運動したとき
に生じる起電力を利用する方式によって衝撃を検知する
等、他の原理に従って衝撃検知部を構成してもよい。

【００２３】次に、本発明に係わる低ノイズ低減衰信号
線について説明する。低ノイズ低減衰信号線は、信号線
の導体抵抗が低く、信号線同士のクロストークが小さ
く、絶縁体の絶縁抵抗が高く、しかもシールド性が良い
という要件の揃ったものを用いることができ、具体的に
は、２芯シールド線30や同軸ケーブル等が例として挙げ
られる。

【００２４】本実施の形態としては、例えば、図３に示
したような、２芯のリード線31a及び31bを、導体抵抗約
２５０Ω／ｋｍの導体、この導体を被覆する絶縁体の絶
縁抵抗約１０００ＭΩｋｍ、この絶縁体の静電容量約１
１０ｐＦとなるシールド32を具備する２芯シールド線30
を用いてリード線を構成し、衝撃検知部25内のリード線
26を介して圧電素子21と接続する。

【００２５】本実施の形態においては、前述の圧電素子
21、加振錘22、２芯シールド線30等を用いて衝撃検知部
を構成したので、２芯シールド線30の配設長さを約４ｍ
以上にも長くしても圧電素子21による衝撃検知感度の低
下なく、所要の感度レベルに維持できた。従って、この
ように２芯シールド線30を長くして任意の位置に衝撃検
知手段を配設できる。

【００２６】そして、２芯シールド線30は、適度の柔軟
性を有し、リード線26を介しての圧電素子21との接続
や、衝撃センサの全体としての配線がしやすいので、自
動車車内等において衝撃センサをアセンブリしやすい。

【００２７】最後に、他の構成要素について説明する。
ＣＰＵ13は、圧電素子21からの電気信号を受けて警報手
段が警報音を発するように制御する。本実施の形態にお
いては、小型のスピーカ14等を配設して、圧電素子21が
衝撃を検知したとき、この検知したことをユーザーに知
らしめる。

【００２８】このようにスピーカ14を用いたので、ユー
ザーが運転しているときであっても、表示を見たりする
必要がなく、運転に支障なく知らしめる。また、表示装
置を設けて表示してもよく、警報音を聞き落とすような
ことがあっても確実に視認することができる。

【００２９】また、電源12はＣＰＵ13及び警報手段を駆
動する。本実施の形態においては１２Ｖの小型電池を搭
載したので、センサ本体10を小型にでき、電源コードを
要しないので、センサ本体10の取付場所の制約が少な
い。また、自動車のバッテリー等の電源を共用すること
もでき、前記小型電池よりも消耗交換等のケアの必要が
殆どない。

【００３０】実施の形態２ 本実施の形態においては、図４に示したように、複数個
の衝撃検知手段20₁、……、20_nを複数個設け、少なくと
も１個の衝撃検知手段を、センサ本体10に外付けとし、
これらの衝撃検知手段の電気的出力が低ノイズ低減衰信
号線を介してＣＰＵ13に入力されるよう構成した。この
構成により、衝撃検知手段を複数箇所に配設でき、配設
した如何なる位置でも衝撃を検知でき、衝撃が生じた位
置によらず確実に衝撃を検知してこれを知らしめること
ができる。

【００３１】本実施の形態の構成において、センサ本体
にさらに、検知信号比較手段と衝撃位置表示手段とを付
加し、検知信号比較手段において複数個の衝撃検知手段
ごとの検知信号の相互比較を行ない、衝撃発生位置を特
定し、衝撃位置表示手段において、特定された衝撃位置
を表示することができる。従って、衝撃の大小及び発生
位置によらず衝撃を確実に検知し、発生した場所に対応
する対策を即座に採れる。

【００３２】尚、以上説明した実施の形態１及び２にお
いては、本発明に係わる衝撃センサを自動車車内に配設
する例に従って説明したが、本発明に係わる衝撃センサ
は、自動車以外の輸送や移動のためのユーティリティに
おいても手軽に配設して利用でき、実施の形態１又は２
と同様の効果を得る。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係わる衝撃センサは、衝撃セン
サにおいて衝撃検知手段がセンサ本体に外付けされ、前
記衝撃検知手段による電気的出力が低ノイズ低減衰信号
線を介してＣＰＵに入力される構成により、衝撃検知手
段による電気的出力の減衰が低ノイズ低減衰信号線中に
おいて殆どない。従って、低ノイズ低減衰信号線の配設
長さを長くして任意の位置に衝撃検知手段を配設でき
る。

【００３４】そして、前記低ノイズ低減衰信号線として
２芯シールド線を用いると、柔軟性等の観点で、リード
線との接続や衝撃センサとしての配線がしやすいので、
衝撃センサをアセンブリしやすい。

【００３５】また、前記衝撃検知手段を、圧電素子を用
いた振動体によって構成すると、機械的振動を高精度且
つ高効率に電気信号に変換でき、該電気信号を利用して
警報手段等を制御することができる。

【００３６】また、本発明に係わる衝撃センサは、複数
個の衝撃検知手段を具備するセンサ本体からなる衝撃セ
ンサにおいて、少なくとも１個の衝撃検知手段がセンサ
本体に外付けとされ、当該少なくとも１個の衝撃検知手
段による電気的出力が低ノイズ低減衰信号線を介してＣ
ＰＵに入力される構成により、衝撃検知手段を配設した
如何なる位置でも衝撃を検知でき、衝撃が生じた位置に
よらず確実に衝撃を検知してこれを知らしめることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わる衝撃センサのブ
ロック図。

【図２】本発明の一実施の形態に係わる衝撃検知部の構
成を概略的に示す斜視図。

【図３】本発明の一実施の形態に係わる２芯シールド線
の構成を示す斜視図。

【図４】本発明の他の実施の形態に係わる衝撃センサの
ブロック図。

【図５】従来の衝撃センサの一例を示すブロック図。

【符号の説明】

10…センサ本体、20…振動体、21…圧電素子、22…加振
錘、30…２芯シールド線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝撃検知手段と、警報手段と、電源(12)
   と、ＣＰＵ(13)とを具備するセンサ本体(10)からなる衝
   撃センサであって、前記衝撃検知手段がセンサ本体(10)
   に外付けとされ、前記衝撃検知手段による電気的出力が
   低ノイズ低減衰信号線を介して前記ＣＰＵ(13)に入力さ
   れることを特徴とする衝撃センサ。
2. 【請求項２】 前記低ノイズ低減衰信号線として２芯シ
   ールド線(30)が用いられてなる請求項１記載の衝撃セン
   サ。
3. 【請求項３】 前記衝撃検知手段が、圧電素子(21)を用
   いた振動体(20)からなる請求項１記載の衝撃センサ。
4. 【請求項４】 複数個の衝撃検知手段と、警報手段と、
   電源(12)と、ＣＰＵ(13)とを具備するセンサ本体(10)か
   らなる衝撃センサであって、少なくとも１個の衝撃検知
   手段がセンサ本体(10)に外付けとされ、当該少なくとも
   １個の衝撃検知手段による電気的出力が低ノイズ低減衰
   信号線を介してＣＰＵ(13)に入力されることを特徴とす
   る衝撃センサ。