JP4809680B2

JP4809680B2 - 衝撃検知センサ

Info

Publication number: JP4809680B2
Application number: JP2006008703A
Authority: JP
Inventors: 盛久福士; 明鈴木; 重徳小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Denso Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Denso Corp
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: JP2007192567A

Description

本発明は、車両が歩行者などと衝突したときの衝撃を検知する衝撃検知センサに関する。

車両が歩行者や他の車両、障害物などと衝突したときの衝撃を検知する衝撃検知センサとして、例えば、光ファイバを用い、衝撃による光ファイバの曲げ、歪みに伴う光伝送損失から衝撃を検知するものがある（例えば、特許文献１）。

特開２００５−１４０７５２号公報

光ファイバを用いた衝撃検知センサとして、感度を上げるために、図５に示すような、光ファイバの長手方向に沿って凹凸部を有する金属板を設けたものが検討されている。図５の衝撃検知センサ５１は、光ファイバ５２と、打ち抜き加工により凹凸部を設けた金属板５３と、光ファイバ５２と金属板５３とを覆うシリコーンゴムなどの樹脂で形成されたモールド部５４とから構成されている。モールド部５４は断面略長方形に成型されている。

金属板５３を設けた衝撃検知センサ５１には以下のような問題があった。

光ファイバ５２に金属板５３を沿わせた構成としているため、製造工程において一度に製造できる衝突検知センサ５１の長さが制約され、金属板５３の部品費を含め、コスト高となっていた。また、この衝撃検知センサ５１は、金属板５３を設けているため、可撓性が良くなかった。また、検知できる衝撃の印加方向が限られていた（図５においては、図の上下方向が検知可能）。

一方、車両等に衝撃検知センサを設置する場合、衝撃検知センサの誤動作の影響を防止するために、別途、衝突による衝撃が加わったことを検知するON、OFF方式の検知センサ（例えば、コードスイッチなど）を設置していた。

本発明の目的は、金属板を用いずに感度を向上させた構成を有するとともに、誤動作防止用の検知センサを備えた衝撃検知センサを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の衝撃検知センサは、プラスチック光ファイバと、上記プラスチック光ファイバの一端に接続された光源と、上記プラスチック光ファイバの他端に接続された受光器と、上記プラスチック光ファイバに巻き付けたコードスイッチと、上記コードスイッチは、少なくとも２本の電極線が相互に電気的に接触しない状態で復元性ゴム又は復元性プラスチックからなる断面中空絶縁体の内面に沿って長手方向に螺旋状に配置されたコードスイッチであり、上記プラスチック光ファイバと上記コードスイッチとを覆うモールド部と、を備えたことを特徴とする衝撃検知センサである。

また、上記モールド部の断面形状を略円形とすることが好ましい。

本発明の衝撃検知センサは、光ファイバと、光ファイバに巻きつけたコードスイッチと、光ファイバとコードスイッチとを覆うモールド部とを備えた構成により、感度を向上させるとともに、コードスイッチによる誤動作防止用の感知センサを備えた構成を実現できる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に、本発明の衝撃検知センサの一実施形態を示す。衝撃検知センサ１は、光ファイバ２と、光ファイバ２に巻き付けられたコードスイッチ３と、光ファイバ２及びコードスイッチ３を覆うモールド部４とを備えたものである。コードスイッチ３は光ファイバ２の周囲に長手方向に沿って螺旋状に巻き付けられている。

光ファイバ２として、好適に、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）、特に耐熱性プラスチックファイバ（ＨＰＯＦ）が使用できる。本実施形態では光ファイバ２としてＨＰＯＦを用いている。ＨＰＯＦ２は、光を伝搬するための断面円形のコア５と、コア５の外周を同心円状に覆う断面円筒形のクラッド６とから構成される。コア５の材料としては、耐熱性に優れた合成樹脂、例えば、アクリル樹脂、架橋アクリル樹脂（熱硬化アクリル樹脂）、シリコーン樹脂が用いられる。クラッド６の材料としては、耐熱性、耐水性、機械的特性に優れた合成樹脂、例えば、フッ化エチレンプロピレン樹脂などのフッ素樹脂が用いられる。ＨＰＯＦ２は、曲げや圧縮に応じて光伝送損失が生じる。なお、光ファイバ２としては、プラスチック光ファイバの他に、ガラス光ファイバを用いることができる。

コードスイッチ３として、特再平９−２１２３５号公報に記載されているコードスイッチを用いている。コードスイッチ３は、電極線８、中空絶縁体７からなる。電極線８は、所定の間隔を保ちながら復元性ゴム又は復元性プラスチックからなる中空絶縁体７の内面に沿って長手方向に螺旋状に配置されている。中空絶縁体７は、電極線８を電気的に接触しない状態で螺旋状に保持固定すると共に、外力により容易に変形し、外力がなくなれば直ちに復元するものである。電極線８は、銅線や銅合金などの金属導体や金属素線を複数本撚合せた金属撚線からなる。更に、電極線８は、復元性の向上および中空絶縁体３による電極線の保持固定力の向上をはかるため、金属導体線の外周に導電性ゴム層又は導電性プラスチック層を設けた構造としている。中空絶縁体７が外力によって変形すると電極線８同士が接触するので、予め電極線８に電圧を印加しておき、電圧や電流の変化から電極線８同士が短絡したことを検知することにより、コードスイッチ３の変形を検知するものである。なお、コードスイッチ３としては、本実施形態のものに限られるものでなく、光ファイバ２に巻き付けることができる可とう性を有し、巻き付けた状態でスイッチ機能を有するものであれば、他の形態のコードスイッチを用いることができる。

モールド部４は光ファイバ２（本実施形態ではＨＰＯＦ２）よりも柔らかい合成樹脂（例えば、シリコーンゴム）を用いて、ＨＰＯＦ２にコードスイッチを巻き付けたものの周囲にモールド成型して形成する。モールド部は断面略円形となるようにモールド成型する。なお、モールド部４の断面形状は、衝撃検知センサ１の応用に従って、楕円形、長円形などとしても良い。

図２に、本発明の衝撃検知センサを車両のバンパに敷設する時の図を示す。衝撃検知センサ１は、車両のバンパにＵ字状に折り曲げて敷設される。衝撃検知センサ１は、衝撃検知センサ１から剥き出したＨＰＯＦ２の一端にＬＥＤまたはＬＤからなる光源２２が接続され、同様に剥き出したＨＰＯＦ２の他端にＰＤからなる受光器２３が接続される。光源２２及び受光器２３は、電線（電源線、接地線、信号線）２４により図示しない衝撃解析装置に接続されている。また、コードスイッチ３から剥き出した電極線（図示せず）が圧力感知装置（図示せず）に接続されている。

次に、本発明の衝撃検知センサの動作を説明する。

衝撃検知センサ１に衝撃が加わらない平常時は、ＨＰＯＦ２に伝送される光は曲げや歪みによる伝送損失はなく、コードスイッチ３の電極線８同士は互いに絶縁されている。

衝撃検知センサ１に衝撃が加わると、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、衝撃検知センサ１が長手方向のある領域において矢印で示す一方向からの荷重を受けて変形する。コードスイッチ３は荷重を受けて変形し、電極線８が短絡する。短絡による電圧や電流、抵抗値の変化が短絡信号として圧力感知装置に送られる。これにより、実際に衝撃検知センサ１に衝撃が加わったことを検知する。ＨＰＯＦ２にはコードスイッチ３が巻き付けてあるため、ＨＰＯＦ２にはコードスイッチ３による曲げ、歪みが生じる。この曲げ、歪みにより、衝撃に応じた光伝送損失が生じる。図４に示すように、ＨＰＯＦ２における透過光量は、衝撃が印加されたとき急激に減少し、その後、緩やかに減少して元の光量に戻る。衝撃解析装置は、透過光量の波形形状により、衝撃を与えた物体の性状、重さ、大きさなどを推定する。

次に、本発明の衝撃検知センサの作用を説明する。

本発明の衝撃検知センサは、光ファイバを伝送する光の光量の変化より衝撃を検知できるとともに、コードスイッチを有しているので、別途誤動作防止用の感知センサを設けることなく、衝撃の印加の有無を検知できる。

また、本発明の衝撃検知センサは可とう性を有しているため、折り曲げが容易であり、設置箇所への取り付け性に優れている。

また、本発明の衝撃検知センサは、検知できる衝撃の印加方向が限定されない。

また、本発明の衝撃検知センサは、コードスイッチを光ファイバに巻き付け、その外周にモールド部を形成するという構成を有しているので、長尺に製造することができ、コストの低減が可能である。

本発明の一実施形態を示す衝撃検知センサの構造図であり、（ａ）は長手方向に直角な断面の断面図、（ｂ）は側面視透視図である。本発明の衝撃検知センサの敷設図である。本発明の衝撃検知センサの衝撃印加時における構造図であり、（ａ）は長手方向に直角な断面の断面図、（ｂ）は側面視透視図である。本発明の衝撃検知センサが出力する透過光量と抵抗値の時間波形図である。衝撃検知センサの一例の図である。

符号の説明

１衝撃検知センサ
２光ファイバ（例えば、ＨＰＯＦ）
３コードスイッチ
４モールド部

Claims

プラスチック光ファイバと、
上記プラスチック光ファイバの一端に接続された光源と、
上記プラスチック光ファイバの他端に接続された受光器と、
上記プラスチック光ファイバに巻き付けたコードスイッチと、
上記コードスイッチは、少なくとも２本の電極線が相互に電気的に接触しない状態で復元性ゴム又は復元性プラスチックからなる断面中空絶縁体の内面に沿って長手方向に螺旋状に配置されたコードスイッチであり、
上記プラスチック光ファイバと上記コードスイッチとを覆うモールド部と、
を備えたことを特徴とする衝撃検知センサ。
上記モールド部の断面形状を略円形としたことを特徴とする請求項１に記載の衝撃検知センサ。