JPH04312725A - 加速度検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加速度検出器に関する。 詳しくは、移動体などに搭載して加速度や衝撃力を容易
に検出できる堅牢で，かつ、安全性の高い新規な加速度
検出器の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体，とくに、自動車の安全性
が重要視され、たとえば，衝突事故などの際に運転者や
同乗者を保護するためのエアバックシステムあるいはパ
ッシブシートベルトの開発が行われている。このような
システムではある一定の加速度や衝撃力が加わった時に
、それを容易に検出する加速度検出器が必要である。

【０００３】一般に、よく使用されるものとしては次の
ようなものが知られている。図７は従来の加速度検出器
の例を示す図（その１）で、いわゆる，半導体式の場合
である。

【０００４】すなわち、この半導体式加速度検出器１０
０では、たとえば，シリコン基板に外力が加わった時に
変位可能なカンチレバー１０１を形成し、その基部にゲ
ージ部１０２，たとえば、歪みゲージと、さらに同一基
板上に図示したごとく増幅器などのＩＣ回路１０３が形
成されている。

【０００５】いま、ある外力が加わるとカンチレバー１
０１が変位し、ゲージ部１０２に歪みが生じるので抵抗
値が変化し、それをＩＣ回路１０３で電気信号として取
り出し外力加速度が検出されるように構成されている。

【０００６】図８は従来の加速度検出器の例を示す図（
その２）で、いわゆる，水銀式の場合である。この例は
水銀リレー２００の一種であり、傾けたガラス管２０１
の中に一対の端子電極２０２と水銀粒２０３が封入され
ており、静止時には水銀粒は２０３’の位置にあるので
端子電極２０２間は開（ＯＰＥＮ）状態である。しかし
、外力が加わると水銀粒はガラス管２０１の斜面を昇っ
て２０３の位置に移動し端子電極２０２間を短絡（ＳＨ
ＯＲＴ）するので、図示してない検出回路で電気信号と
して取り出し外力加速度が検出されるように構成されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の加
速度検出器では、たとえば半導体式の場合には使用して
いる間にカンチレバー１０１の根元が破損する事故が発
生し、一方，水銀式の場合にはガラス管２０１が万一破
損した時に有害な水銀が飛散するといった重大な問題を
それぞれ抱えており、それらの解決が求められている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、リードス
イッチ１と該リードスイッチ１の接点１０を開閉する磁
石２と該磁石２に弾性的位置変位を与えるばね３とケー
ス４とを少なくとも具え、前記磁石２が外力加速度を受
けて前記ばね３の弾性力に抗して位置変位を起こし、前
記リードスイッチ１の接点１０の開閉を行うように構成
した加速度検出器によって解決することができる。

【０００９】具体的には、前記磁石２とばね３がそれぞ
れ空芯部を有するリングコア磁石とコイルばねで構成さ
れ、前記リードスイッチ１が前記空芯部の中に配設され
るようにしたり、前記リードスイッチ１が複数本並列し
て前記ケース４に収容されるようにする。

【００１０】また、前記リードスイッチ１を前記空芯部
の中心線に沿って移動させる接点位置調節機構５を設け
て検出加速度の設定値を調節できるようにしてもよく、
さらに，前記磁石２が初期位置で当接するごとくに磁性
体６を配置し、前記磁石２の動作にスナップアクション
特性を与えたり、前記リードスイッチ１の接点１０を挟
んで前記磁石２の初期位置と反対側にラッチ機構７を設
け、前記接点１０が動作したあと前記ラッチ機構７に前
記磁石２が固定されるようにして、より機能を高めるこ
とによって効果的に解決できる。

【００１１】

【作用】本発明によれば、従来例のカンチレバーのよう
に破損しやすい部分がなく、また，水銀のような有害物
質も使用されていないので、信頼性と安全性が高く、し
かも，簡易な構造で高い機能の加速度検出器が得られる
。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す図で、同図
（イ）は斜視図（一部ケース除去），同図（ロ）は断面
図（非動作時），同図（ハ）は同じく断面図（動作時）
である。

【００１３】図中、１はリードスイッチでガラス管の中
に２本のリード１１が図示したごとく接点１０を構成し
て封入されており、たとえば，接点１０は非動作時ＯＦ
Ｆの状態である。

【００１４】３はばね，たとえば、コイルばねで一端が
ケース４に接触あるいは固定されている。２は磁石，た
とえば、リングコア磁石で前記コイルばね３の他端に接
触あるいは固定されており、磁石２のばね３の反対側は
ケース４の段差部に離脱可能に当接している。

【００１５】この例では磁石２とばね３がそれぞれ空芯
部を有するので、リードスイッチ１はそれら空芯部の中
にゆるやかに収容されてコンパクトに構成できる。ケー
ス４は全体を一体にまとめるもので、たとえば，樹脂成
形品などを用いればよい。

【００１６】同図（ロ）に示したごとく、非動作時には
磁石２はばね３でケース４の段差部に、ある初期状態に
設定された力で押しつけられ、リードスイッチ１の接点
１０から離れた位置にあるので、接点１０はＯＦＦにな
っている。

【００１７】しかし、これに外力，たとえば、左向きの
外力加速度が加えられると、同図（ハ）に示したごとく
磁石２はばね３を圧縮しながら左側に位置変位する。そ
の変位量ｘは下記の式によって表される。

【００１８】 　　　　　　　　ｘ＝ｍ・ａ／ｋ−ｘ０　──────
──────────（１）　　　　　　　　　Ｆ＝ｍ
・ａ─────────────────────（２
）　こゝで、ｍは磁石の質量，ａは加速度，ｋはばね定
数，ｘ０　はばね３の自由長から初期状態まで縮めた長
さ，Ｆは磁石２が加速度ａを受けてばね３を圧縮するば
ね圧縮力である。

【００１９】すなわち、磁石２の変位量ｘは加えられた
外力加速度ａに比例する。そこで、加えられる加速度が
増加してある位置，たとえば、接点１０が動作する位置
まで磁石２が変位すると、磁石２から発生する磁界が同
図（ハ）の点線に示したごとく接点１０に作用して接点
１０はＯＮとなり、たとえば，図示してない検出回路で
電気信号として取り出せば、変位量ｘに比例した外力加
速度ａが検出される。

【００２０】なお、本実施例では磁石２とばね３はそれ
ぞれ空芯部を有するリングコア磁石とコイルばねを用い
たが、これに限るものではなく他の形状の磁石やばねを
用いてもよいことは言うまでもない。

【００２１】図２は本発明実施例の動作特性を示す図で
、上記第１実施例の場合の代表的な特性例である。なお
、縦軸にばね圧縮力Ｆをとり横軸に磁石変位量ｘ（ばね
縮み量に相当する）をとってある。

【００２２】図中の直線は上記式（１）を図示したもの
で、Ｆ＝０の時の横軸切片ｘ０　は初期状態のばね３の
縮み量である。ｘｍａｘ　は磁石２の最大変位量，すな
わち、ばね３の最大縮み量で、接点１０が動作する位置
，すなわち、後記するｘＯＮと同じかそれよりも大きく
しておけばよい。

【００２３】いま、加速度ａが増加，すなわち、ばね圧
縮力Ｆが増加すると、磁石２の変位量ｘ，すなわち、ば
ねの縮み量が図の直線に沿って増加し、ある変位量ｘＯ
Ｎでリードスイッチ１の接点１０が閉じて、その時のば
ね圧縮力ＦＯＮ，すなわち、加速度ａＯＮが検出できる
。そして、この関係から磁石２の変位量があるｘＯＮに
固定されるように設計しておけば、ある任意の外力加速
度ａＯＮの検出器として動作させることができる。

【００２４】図３は本発明の第２実施例を示す図である
。この例では１つのケース４の中に２つのリードスイッ
チ１ａ，１ｂを配置して同様に加速度検出器を構成した
ものである。したがって、かりにとちらか一方のリード
スイッチが故障してももう一方のリードスイッチが動作
するので全体として正常に働き、信頼性の高い加速度検
出器が構成できる利点がある。

【００２５】図４は本発明の第３実施例を示す図で、同
図（イ）は非動作時の断面図，同図（ロ）は動作特性図
である。上記実施例ではいずれも予め動作加速度値があ
る一定の値に設定して作製されているが、本実施例では
リードスイッチ１を磁石２の移動方向に沿って位置調節
できるようにしてある。

【００２６】たとえば、同図（イ）に示したごとくケー
ス４の両端に接点位置調節機構５を設けておき、リード
スイッチ１の位置を左右に移動して固定できるようにす
る。このような接点位置調節機構５としてはケース４と
のねじ送り機構などが利用できる。

【００２７】これにより、リードスイッチ１，すなわち
、接点１０の位置を左右に移動調節することにより、同
図（ロ）に示したごとくある変位量ｘＯＮ１に対してば
ね圧縮力ＦＯＮ１　，すなわち、加速度ａＯＮ１　の検
出器として動作し、また，ある変位量ｘＯＮ２　に対し
てばね圧縮力ＦＯＮ２　，すなわち、加速度ａＯＮ２　
の検出器として動作し、さらに，ある変位量ｘＯＮ３　
に対してはばね圧縮力ＦＯＮ３　，すなわち、加速度ａ
ＯＮ３　の検出器として動作する可変設定加速度検出器
が構成てきるのである。

【００２８】図５は本発明の第４実施例を示す図で、同
図（イ）は非動作時の断面図，同図（ロ）は動作特性図
である。図中、６は磁性体，たとえば、軟鉄片で磁石２
が初期位置で当接するようにケース４の段差部に固着さ
れている。

【００２９】なお、前記の諸図面で説明したものと同等
の部分については同一符号を付し、かつ、同等部分につ
いての説明は省略する。この場合には動作特性が上記諸
実施例の場合とはやゝ異なっている。すなわち同図（ロ
）に示したように、■の破線はばね３だけの時の特性で
あるが、磁性体６と磁石２との間に働く引力に打ち勝つ
ための力が必要であり、その力は■の点線で示される。 したがって、ばね３を圧縮するために必要な外部からの
ばね圧縮力Ｆは■と■の合成である■の実線のようにな
る。

【００３０】すなわち、この場合には磁石２を初期位置
から離脱させるには、ばね３だけの時に必要な初期圧縮
力に磁性体６から磁石２を引き剥がす力ＦＳＡを加えた
Ｆｉ　なる初期外力が必要になり、磁石２の初動作時に
図示したごとき特性，いわゆる、スナップアクション効
果が与えられ安定動作特性が得られるという利点がある
。

【００３１】図６は本発明の第５実施例を示す図で、同
図（イ）は非動作時の断面図，同図（ロ）は動作特性図
である。図中、７はラッチ機構で，たとえば、永久磁石
や軟磁性体からなり磁石２の接点１０を挟んで初期位置
と反対側に設けてある。

【００３２】この場合の動作特性は同図（ロ）に示した
ように、■の破線はばね３だけの時の特性であるが、磁
石２が加速度を受けて位置変位し接点１０が０Ｎする前
後から磁石２はラッチ機構７，たとえば、永久磁石によ
る点線■のごとき引力を受ける。したがって、ばね３を
圧縮するために必要な外部からのばね圧縮力Ｆは■と■
の合成である■の実線のようになる。

【００３３】すなわち、接点１０がＯＮ動作したあと、
外部からの圧縮力が作用しなくなっても磁石２は元に戻
ることなくｘＬ　なる磁石変位量位置で、接点１０が０
Ｎ状態のまゝ磁石２が固定され、いわゆる，ラッチ型の
加速度検出器が構成できる。

【００３４】このようなラッチ型の加速度検出器は使い
方により周辺回路の負荷を軽減できる利点がある。なお
、ラッチ解除にあたっては、ラッチ機構７の，たとえば
、永久磁石の引力をキャンセルするような磁力を，たと
えば、電磁コイルによって加えるようにすればよい。

【００３５】また、本実施例の構成に加えてさらに磁石
２の初期位置に磁性体６を配置し、磁石２の初期動作に
スナップアクションを与えてより機能の向上を図っても
よいことは勿論である。

【００３６】以上の実施例は例を示したもので本発明の
趣旨に反しない限り、使用する素材や細部の構成あるい
はそれらの組み合わせなど適宜他のものを選択使用して
よいことは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば従
来例のカンチレバーのように破損しやすい部分がなく、
また，水銀のような有害物質も使用されておらず、簡易
で安全な構造でデバイスを構成できるので、加速度検出
器の信頼性と取扱性，ならびに、機能の向上に寄与する
ところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】本発明実施例の動作特性を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す図である。

【図４】本発明の第３実施例を示す図である。

【図５】本発明の第４実施例を示す図である。

【図６】本発明の第５実施例を示す図である。

【図７】従来の加速度検出器の例を示す図（その１）で
ある。

【図８】従来の加速度検出器の例を示す図（その２）で
ある。

【符号の説明】

１（１ａ，１ｂ）はリードスイッチ、 ２は磁石、 ３はばね、 ４はケース、 ５は接点位置調整機構、 ６は磁性体、 ７はラッチ機構、 １０は接点、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　リードスイッチ（１）と該リードスイ
   ッチ（１）の接点（１０）を開閉する磁石（２）と該磁
   石（２）に弾性的位置変位を与えるばね（３）とケース
   （４）とを少なくとも具え、前記磁石（２）が外力加速
   度を受けて前記ばね（３）の弾性力に抗して位置変位を
   起こし、前記リードスイッチ（１）の接点（１０）の開
   閉を行うことを特徴とした加速度検出器。
2. 【請求項２】　　前記磁石（２）とばね（３）がそれぞ
   れ空芯部を有するリングコア磁石とコイルばねで構成さ
   れ、前記リードスイッチ（１）が前記空芯部の中に配設
   されてなることを特徴とした請求項１記載の加速度検出
   器。
3. 【請求項３】　　前記リードスイッチ（１）が複数本並
   列して前記ケース（４）に収容されてなることを特徴と
   した請求項１記載の加速度検出器。
4. 【請求項４】　　前記リードスイッチ（１）を前記空芯
   部の中心線に沿って移動させる接点位置調節機構（５）
   が設けられていることを特徴とした請求項２または３記
   載の加速度検出器。
5. 【請求項５】　　前記磁石（２）が初期位置で当接する
   ごとくに磁性体（６）を配置し、前記磁石（２）の動作
   にスナップアクション特性を与えることを特徴とした請
   求項１記載の加速度検出器。
6. 【請求項６】　　前記リードスイッチ（１）の接点（１
   ０）を挟んで前記磁石（２）の初期位置と反対側にラッ
   チ機構（７）を設け、前記接点（１０）が動作したあと
   前記ラッチ機構（７）に前記磁石（２）が固定されるこ
   とを特徴とした請求項１または５記載の加速度検出器。