JPH0648276B2

JPH0648276B2 - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH0648276B2
Application number: JP1145558A
Authority: JP
Inventors: マンフレット・ソンデルゲルト; クラウス・ヴィッシグ
Original assignee: ゲブルューダ・シュミット・ファブリーク・フュー・ファインメヒャーニク
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0236361A; DE3819759C1; DE58905737D1; US5013909A; EP0345722A3; EP0345722B1; EP0345722A2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、加速度センサであって、光軸上で互いに対向
配設された投光器及び受光器と光軸を中心に回転対称な
可傾部品とを備え、可傾部品が第一動作位置のとき光軸
と同軸に配設され、且つ光軸と同軸な通し孔を有し、光
線が投光器から通し孔を通って受光器に達し、更に第一
動作位置のとき可傾部品を光軸方向に所定の力で接触面
上で保持する保持手段と案内手段とを備え、所定の力を
克服して光軸に垂直な１方向で可傾部品に加速度が作用
するとき前記案内手段は光軸から距離を置いて配設した
支点を中心に可傾部品が第二動作位置に限定傾頭運動す
るのを可能とし、通し孔が傾頭して光線の進路から外
れ、光軸方向に可傾部品を持ち上げるのに必要な引離加
速度と、支点を中心とした可傾部品の傾頭に必要な傾頭
加速度との比が１より大きくなるよう、可傾部品の立体
的質量分布を構成し且つその重心を支点に対し相対的に
位置決めしたものに関する。

冒頭述べた種類の加速度センサがドイツ特許公開明細書
第３５４０９４７号により知られている。

該当する種類の加速度センサは例えば自動車において、
所定の加速度限界値を超えたことを検知して電気信号の
形で通報するのに使用される。これはなかんずく自動車
の乗員安全システムにとって興味があり、そこでは自動
車が障害物に衝突し又は、危険な原因によって、通常の
走行方向とは異なる異常な走行運動を行うと安全機能が
作動する。安全機能とは例えばハザードウォーニングフ
ラッシャが投入され、車両ドアがセントラルロックさ
れ、ロールバーが外れ、又は燃料の供給が中断される等
の点にある。それ故かかる目的に使用するセンサは特定
の加速度限界値を超えたことを検知するだけでよいが、
但し、路面に平行な平面上の、又はそこに顕著なベクト
ル成分を有するあらゆる加速度について全周特性でもっ
てこれが可能でなければならない。

この目的に使用される周知の加速度センサではサイズモ
質量が測定系内で保持力により保持される。この保持力
とサイズも質量は、所定の加速度限界値に達するとサイ
ズモ質量の加える慣性力が保持力を上まわるよう寸法設
計してある。サイズモ質量は次に特定の変位を完全に測
定し、こうして電気信号を解除することができ、この信
号を利用して次に安全系が作動させられる。センサによ
り発生した信号は例えば短時間発生する外乱信号を抑制
するため処理回路において処理することが知られてい
る。

ドイツ特許明細書第３０２２８７８号により周知の
加速度限界スイッチでは強磁性体からなる球形慣性体が
永久磁石により静止位置で保持される。この球形慣性体
はセンサの空隙内にあり、所定の加速度限界値を超えな
いかぎり永久磁石の保持力により静止位置で保持され
る。

この周知センサでは永久磁石が管状の強磁性磁気帰路鍋
体内で保持してあり、磁気帰路鍋体は上側の自由開口で
もって球形慣性体を保持する。慣性体を収容した空隙の
上側境界面を隔膜が形成し、隔膜は空隙から離れた側に
スイッチ素子を担持している。

この周知加速度センサが所定限界値より大きな加速度を
受けると球形慣性体は永久磁石の保持力を克服して管状
磁気帰路鍋体から持ち上がり、制御不能な形で、空隙の
側面を取り囲んだ案内壁に沿って上方に転動する。慣性
体に作用する加速度が十分に大きい場合慣性体は転動路
上で相対向した隔膜に突接し、加速度が十分に高いと隔
膜が進出してスイッチ素子を操作する。

従ってこの周知加速度センサはここで興味のある用途に
とって望ましい顕著な全周特性を有してはいるが、しか
し他方これには幾つか特徴的欠点がある。

周知加速度センサの欠点としてなかんずく球状慣性体の
軌跡運動が不定である。加速度分布の偶然的外乱によ
り、希望する軌跡最短区間から外れ、その結果球形慣性
体はそれに顕著な運動量モーメントにより例えば螺旋形
軌跡を描くこともある。このことから切換閾値がかって
に変化するが、それは周知加速度センサ構造の場合加速
度限界値に関し、スイッチ素子が丁度（なお）解除され
ることになる明確な判定基準を定義することができない
からである。それ故周知加速度センサにおいて危険な状
態を見過ごしてしまうのを防止するため、切換閾値はセ
ンサがどの場合にもなお応答するまで低減しなければな
らない。しかしこのことから他方で望ましくない誤通知
を生じることになる。なぜなら加速度分布が格別不都合
な場合、限界状態を示していない低い加速度値でも解除
を既に惹き起こすことがあるからである。

周知加速度センサの欠点として更に垂直方向の加速力も
解除を惹き起こすことがある。しかしこの所謂Ｚ感度は
自動車乗員安全システムの場合格別障害となる。なぜな
ら垂直方向の著しい加速値は経験によれば例えばエンジ
ンフード又はトランクリッドを強く閉じただけでも、又
自動車が高速で凸凹、例えば道路の穴、起伏又は縁石を
乗り超えた場合にも発生することがあるからである。

更にこの周知加速度センサでは欠点として切換接点が電
気機械式に構成してあり、自動車ボードの厳しい条件の
下で長期有用性をいつでも確保できるのではない。

最後に、周知センサの電気機械構造から、解除を行う球
状慣性体が切換接点内に衝突過程を惹き起こすことがあ
る。

前述の周知加速度センサをドイツ特許明細書第３４０
２３８７号に記載してあるように改良する場合にも同
様のことが当てはまる。この改良態様では機械的接点に
なお光電バリヤが補足してあり、このバリヤは球の受座
と交差して水平に延びた穴により形成される。球の下部
が受座に載ると光電バリヤが遮断され、球が持ち上がる
とバリヤが開放される。周知加速度センサのこの改良態
様では更に、主に円錐形の球用出口案内にリブが母線に
沿って設けてあり、このリブは室の円錐形表面上で球の
旋回運動を防止する。

この措置で再現性を一層高めることができるのではある
が、ドイツ特許明細書第３４０２３８７号に記載の
実施態様はもはや全指向性ではない。なぜなら前記リブ
は球の運動を実質的に、互いに直交した僅か４つの半径
方向でのみ許すからである。更に、リブが設けてあるこ
とから、球はリブの下端点間を往復動するときリブの下
端より下で発振運動を起こすことがある。

それに対し、冒頭指摘したドイツ特許公開明細書第３５
４０９４７号に記載されたように加速度センサを形
成すると、前記先行技術の数多くの欠点を取り除くこと
ができる。そこに記載された加速度センサは利点として
案内手段により可傾部品が１つの定義された傾頭運動の
み可能であり、しかも実質的に自動車の垂直軸と一致し
た主軸に垂直な平面でのみ可能であり、センサが応答し
なければならない水平方向の加速度を厳密に定義するこ
とができる。

更に、投光器、受光器及び切換可能な透過要素を有する
通し孔の形の光電バリヤを使用すると、ここでもあらゆ
る電気機械式切換要素が無用となり、従って冒頭述べた
加速度センサは自動車ボードで長期間使用しても機能を
維持する利点がある。

それにも拘らずこの冒頭述べた加速度センサもなお顕著
なＺ感度を示す欠点を有する。つまり可傾部品の希望す
る傾頭運動により可傾部品は垂直軸上に一定の遊びを有
して配設しなければならない。さもないと傾頭運動を行
うことができないからである。しかし他方でこのこと
は、垂直方向の加速度値が大きいとき、やはり垂直方向
に働く付着力を可傾部品が少なくとも短時間でも克服す
ることができ又この瞬間には可傾部品を第二の動作位置
に移動させるのに水平方向の加速度は小さな値でも間に
合うことを意味する。この危険は実用上きわめて重要で
もある。なぜなら、自動車の実用走行のとき現れる実際
の加速度過程のとき、例えば自動車が縁石に突接し又こ
れにより同時に水平方向で制動され且つ垂直方向で一時
的に下方に加速される場合、ベクトル分力を有する加速
度があらゆる空間方向に常に現れるからである。

ドイツ特許公開明細書第３５４０９４７号により周
知のこの加速度センサでは、傾頭加速度を０．４ｇ〜４
ｇ間で変えることができるよう、即ちｚ方向での引離加
速度、つまり１ｇの傾頭加速度に対する比が２．５〜
０．２５となるよう重心の位置を調節するようになって
いる。但し、周知加速度センサではｚ方向で働くのが重
力だけであり、つまり引離加速度が常に１ｇに等しいの
で加速度比の範囲は限定されている。

ドイツ特許公開明細書第３５４０９４７号により周
知の加速度センサを自動車に使用し、加速度センサの軸
線を垂線と一致させると、軸線上での可傾部品の重心位
置は可傾部品をやはり軸線方向で持ち上げるのに必要な
軸線方向での加速度値に影響しない。他方、軸線上での
重心位置は可傾部品の傾頭に必要な傾頭モーメントに大
きく影響する。なぜなら可傾部品のサイズモ質量が支点
に対し相対的に働く際の中心となるレバーアームを定義
するのは軸線上での重心位置であるからである。つまり
可傾部品の重心を比較的高くすると、希望する傾頭モー
メントは可傾部品の僅かな質量で既に達成することがで
きる。このことから他方で引離加速度が高まる。なぜな
ら質量を低減すると加速度は一定した保持力を克服する
ため大きくならなければならないからである。だがまた
選択的に又は付加的に有利な仕方で、傾頭モーメント値
に影響を及ぼすことなく、保持力も高めることができ
る。従ってこのことは全体として、傾頭モーメントを一
定に保って引離加速度を垂直方向で著しく高めることが
でき、その結果、揚起した可傾部品の傾頭でもって前述
の誤解除を確実に排除できることを意味する。

ドイツ特許公開明細書第３５４０９４７号により周
知の加速度センサでは更に解除時点における傾頭挙動が
十分に定義されていない欠点がある。つまり可傾部品は
細い円環面を有する接触面上に直立し、接触面は周辺部
で保持され、しかも装入部品により保持され、装入部品
は可傾部品の周面を下から密に囲撓し且つ上部は円錐形
に開口しており、可傾部品はこの円錐形穴のなかで横方
向に傾頭進出することができる。

このことは他方で、可傾部品が応答時点に接触面上に点
状に、つまり丁度接触面平面上にある１点で直立してい
るにすぎず、この点を中心に可傾部品はその外周面が傾
頭する。このことの欠点として、加速度分力がさまざま
な座標方向においてセンサに作用する実際の条件のもと
では可傾部品がきりもみ状態に陥り、即ち一次的傾頭方
向から付加的になお横方向に傾頭進出することがある。
可傾部品の定義された応答挙動にとってこれが不利であ
ることは明白である。

最後に、優先権の古い但し先行公開されなかったドイツ
特許明細書第３７２５７５８号により、冒頭述べた
種類の加速度センサを改良し、接触面と可傾部品下面と
の間に半径方向外向きに開口した環状隙間を設け、更に
磁気取付具を設けることが知られている。こうして可傾
部品が横方向に傾頭進出するとき「スナップ嵌め効果」
が得られる。この場合つまり環状隙間が片側では閉じ、
反対側では開口し、物理法則に基づき吸引力が、閉じる
方の環状隙間の範囲では、開口する方の環状隙間の範囲
で吸引力が低下するよりも大きく増加する。

しかしながらこの加速度センサでも、可傾部品が差し当
たり接触面上にやはり点状に、つまり中央の平らな接触
範囲から半径方向に開口した環状隙間に移行する周辺部
の１点で直立しているので、応答時点における傾頭挙動
が十分に定義されていない。

そこで本発明は、冒頭指摘した種類のセンサを改良し、
Ｚ感度を一層低減し、正確に定義された切換挙動、従っ
てセンサの一層確実且つ信頼できる解除を達成し、誤解
除を一層低減できるようにすることを目的とする。

この目的が本発明によれば、可傾部品が半径方向に突出
した鍔を備え、その円周縁が接触面から垂直方向に距離
を有し且つ支点の場所であり、可傾部品が強磁性体から
なり、保持手段が軸方向に磁化した磁石を有し、可傾部
品が第一動作位置のときこの磁石に載ることにより達成
される。

この措置の利点として、可傾部品は接触面より上で垂直
に配設された支点を中心に回転するので、差し当たり解
除時点における傾頭挙動がはるかに良好に定義される。
つまり傾頭モーメントは専ら重心と支点との垂直方向距
離から計算することができ、この支点はつまり加速度が
水平方向に働くとき可傾部品の当接点であり、それ故傾
頭運動の開始に責任がある。次に傾頭運動が始まると可
傾部品は２点で案内され、つまり一方で既に触れた支点
で案内され、この支点はケーシングの取り囲む壁体を滑
り落ちる一方、可傾部品接触面の周辺点は半径方向内向
きに滑る。傾頭する可傾部品を垂直平面上にある２点で
このように案内する利点として可傾部品はこの垂直平面
上でのみ傾頭し、横方向に滑り出ることがない。

更に、磁気取付具という周知の措置は垂直方向保持力を
広い限界内で調整することができ、ｚ方向における引離
加速度が自然の重力により制限されない利点を有する。

可傾部品が概ね円筒形の頭部を備え、頭部の下部が、半
径方向に突出した鍔に移行し、更に頭部の下面に旋削溝
を設けた本発明加速度センサの好ましい１構成におい
て、好ましくは、頭部を重心より下側で先細に形成して
ある。

この措置の利点として、旋削溝を頭部内にまで上に延ば
して形成することにより、重心位置を支点に対し相対的
に希望どおり高くすることができる。旋削溝をそれが重
心自体の軸方向位置まで達するよう寸法付与すると、こ
のことは可傾部品の全高が限定されている場合重心位置
の最適化という利点が得られる。つまり旋削溝を上方に
過度に延ばすと、可傾部品の質量が旋削溝より上では、
頭部の基部及び旋削溝境界壁の質量に対し徐々に小さく
なり、最後に旋削溝を上方に更に大きくすると重心位置
が再び逆転し、重心は下方に降下する。ここで本提案措
置により最適化が実現される。

上記実施例の別の好ましい１構成では鍔が円周くぼみを
備えている。

この措置も利点として頭部基部の質量分が一層低減し、
こうして重心位置が軸方向で一層高くなる。

更に、可傾部品と磁石との間に所定の厚さの非磁性座金
を配設すると格別好ましい。

この措置の利点として、一方で座金を設けることにより
可傾部品基部用に平らな接触面を生成することができ
る。つまりここで問題となる種類の通常の磁石、特にフ
ェライトは表面が比較的粗いという性質を有し、磁石で
の可傾部品の付着挙動は可傾部品が例えばフェライトの
凸凹表面に接触している正確な位置に依存するので、こ
の付着挙動を正確に再現可能に調整することはできな
い。

しかし可傾部品と磁石との間に非磁性座金を設けるとな
お別の利点として、座金の厚さに対する付着力の依存は
座金が厚くなればなるほど危険でなくなる。確かに、こ
うして付着力の絶対値も低減するのではあるが、しかし
このことはここで問題となる大きさの磁石では磁石を適
宜に選択することで問題なく補償することができる。非
磁性座金により形成される比較的大きな空隙はしかし指
摘した理由から、座金が厚いとき製造変動が危険でない
という利点を有する。

その他の利点は明細書及び添付した図面から明らかとな
る。

上記特徴及び以下なお説明する特徴は勿論その都度挙げ
た組合せにおいてだけでなく、本発明の枠から逸脱する
ことなく別の組合せや単独でも適用することができる。

本発明の実施例を図面に示し、以下詳しく説明する。

第１，２図において１０は自動車の受動的乗員安全シス
テムに使用される加速度センサの全体である。座標系１
１が加速度センサ１０の取付状態を示す。加速度センサ
１０はその主軸が座標系１１の、垂直に一致したｚ軸方
向に配設してある。加速度センサ１０は、水平面上、即
ち座標系１１のｘ／ｙ平面上に主要分力がある加速度限
界値を検知し通報するのに役立つ。

加速度センサ１０は蓋部１５、保持部１６及び底部１７
を有し、これらの部材は好ましくは合成樹脂射出成形品
からなり、軸方向で互いに嵌合して固着することができ
る。

蓋部１５が第一の空洞１８を取り囲み、この空洞内に保
持部１６の第一円筒形延長部１９がｚ方向に突出してい
る。第一円筒形延長部１９は上面の中央に投光器用、好
ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）２１用取付具２０を
有する。発光ダイオード２１は周知の端子２２を備えて
いる。この発光ダイオード２１はその発光側が真下に、
第一円筒形延長部１９により取り囲まれた第二空洞２５
内を向くよう位置決めしてある。発光ダイオード２１は
ｚ方向に光線２６を放射する。

第二空洞２５が上側範囲に第一円筒壁２７を備え、この
壁に下側で続いた円錐壁２８は下側がやはり第二の縮径
円筒壁２９に移行している。第二円筒壁２９が止り穴の
壁面を形成し、この穴にトーラス形永久磁石３０が嵌入
してある。この永久磁石３０はｚ軸方向に磁化され、上
面は所定厚の座金３１で施蓋してある。

トーラス形永久磁石３０の中央穴に保持部１６の第二円
筒形延長部３５が通してある。第二円筒形延長部３５は
軸方向穴３６を備えている。保持部１６の下面に１個の
受光素子３７、例えばホトトランジスタ又はホトダイオ
ードが配設してある。受光素子３７の端子３８は、下か
ら保持部１６に嵌入したプリント配線板３９に接続して
ある。プリント配線板３９は別の電子部品４０、例え
ば、発光ダイオード２１及び受光素子３７用及びこれら
により発生した信号用に給電ユニット、増幅ユニット又
は評価ユニットを担持している。

第二空洞２５内で座金３１の上に強磁性体からなる可傾
コーンがあり、これは回転対称に形成され、全体に符号
４５としてある。

可傾コーン４５が上側範囲に充実頭部４６を有し、該頭
部には中央穴４７が穿孔してあるだけである。可傾コー
ン４５は下部が円周鍔４８に移行し、鍔４８より下では
環状基部４９に移行している。

可傾コーン４５が水平面上に僅かな遊隙のみ有して移動
できるよう、鍔４８は直径が第二円筒壁２９の内径に合
わせてある。

永久磁石３０の働きにより可傾コーン４５はｚ方向を下
向きに働く付着力で座金３１にしっかり保持されるが、
この点は後に第３図に関連してなお詳しく説明する。可
傾コーン４５が鍔４８を介して第二円筒壁２９内で調心
されることに基づきコーンはｚ軸と同心に調整される。
従って発光ダイオード２１より放出した光線２６は穴４
７，３６を通って受光素子３７に入射する。電子部品４
０により受光素子３７の正の出力信号は可傾コーン４５
の静止状態又は第一動作位置として検知される。

しかし座標系１１のｘ／ｙ平面に主分力を持つ加速度が
加速度センサ１０に作用するとこの水平加速度は、充実
頭部４６の故に重心が座金３１からなり高い位置にある
可傾コーン４５に作用する。特定の加速度限界値を超え
ると可傾コーン４５は、それに作用する傾頭モーメント
が永久磁石３０の加える付着力を克服するので横方向に
傾頭する。この傾頭運動の支点は鍔４８の円周縁であ
る。

第２図にこの傾頭運動が示してあり、この場合ｘ方向の
加速度が最大値であると仮定してある。矢印５５はコー
ン４５の傾頭運動を示唆する。

可傾コーン４５の鍔４８が第２図の場合右側円周縁の支
点でもって第二空洞２５の第二円筒壁２９で支持される
ので、可傾コーン４５の傾頭運動は案内された状態で起
きる。

傾頭運動中の可傾コーン４５の案内は、第二円筒形延長
部３５の外面と可傾コーン４５の基部４９の内面とにそ
れぞれ形削り部５６，５７を設け、可傾コーン４５の基
部４９が傾頭運動中一種のスライドガイドのように第二
円筒形延長部３５上で案内されるよう形削り部を互いに
相補構成することにより、一層改善することができる。

運転中発生する物理作用を説明するため第３図に一部切
欠いた斜視図で可傾コーン４５が示してある。

可傾コーン４５がその傾頭運動中鍔４８の外縁にある支
点Ｄを中心に回転することは既に説明した。ところでこ
の支点Ｄに座標系ｘ／ｙ／ｚをとり、可傾コーン４５の
重心Ｓの座標をｘ_Ｓ，ｚ_Ｓで算定することができる。強
磁性体からなる可傾コーン４５を永久磁石３０に載せ、
その磁束密度をＢ、基部５９の接触面をＡとすると以下
のことが当てはまる。

可傾コーン４５を永久磁石３０上で保持する付着力Ｆ_Ｈ
は次の関係を満たす。

Ｆ_Ｈ＝ＡＢ^２ _const 更に、質量ｍの可傾コーン４５に作用する重力加速度ｇ
を考慮するなら、可傾コーン４５をｚ方向で永久磁石３
０から上に持ち上げるのに加えねばならない引離力Ｆ_Ａ
はＦ_Ａ＝Ｆ_Ｈ＋ｍｇ＝ｍａ_Ａ、ここにａ_Ａは引離加速度である。

可傾コーン４５を横方向に傾頭させるのに加えねばなら
ない傾頭力Ｆ_ＫはＦ_Ｋ＝ｍａ_Ｋ、ここにａ_Ｋは傾頭加速度、即ちここでの関連で問題とな
る水平加速度限界値である。

傾頭モーメントＭ_Ｋはこの場合Ｍ_Ｋ＝Ｆ_Ｋｚ_Ｓ、それに対応して引離モーメントＭ_ＡはＭ_Ａ＝（Ｆ_Ｈ＋ｍｇ）ｘ_Ｓであり、傾頭モーメントＭ_Ｋと引離モーメントＭ_Ａはそ
れぞれ支点Ｄを基準とする。

傾頭条件が満たされるのはＭ_Ｋ＝Ｍ_Ａが妥当とするときであり、そのことからａ_Ａ／ａ_Ｋ＝ｚ_Ｓ／ｘ_Ｓとなる。従って引離加速度ａ_Ａ及び傾頭加速度ａ_Ｋの商
は支点Ｄに対する重心Ｓの相対的座標ｚ_Ｓ，ｘ_Ｓの商に
一致する。即ち換言するなら、可傾コーンの直径が設計
上与えられ、従ってｘ_Ｓが一定であり、そして水平面上
での加速度限界値がやはり与えられ、即ちａ_Ｋが一定で
あるなら引離加速度ａ_Ａはｚ_Ｓが大きくなればなるほ
ど、即ち重心Ｓが高ければ高いほど、希望する如く大き
くなる。

第４図に示す可傾コーン６０は頭部が実質的に連続円筒
部６１からなり、円筒部は下側で回転双曲面６２とに移
行している。基部６３は回転双曲面６２は逆向きの円錐
面６４により形成される。可傾コーン６０の下面の方か
ら丸みのある旋削溝６５が設けてある。可傾コーン６０
は軸方向高さｈの全体にわたって連続した穴６６を備え
ている。

可傾コーン６０の実際的１実施例では軸方向高さｈが約
１０mm、全直径、即ちｘ_Ｓ値の２倍が約８．８mm、円筒
部６１の直径ｄ_１が約５mm、丸みのある旋削溝６５の直
径ｄ_２は約５mm、基部６３の外径ｄ_３は約６mm、穴６６
の内径ｄ_４は約１．８mmである。基部６３の下面から支
点Ｄまでの平均高さｚ_Ｆは約２mmである。ｚ軸上の重心
Ｓと支点Ｄとの距離ｚ_Ｓは約３．２mmである。円錐面６
４の傾き角αは約４５゜、丸みのある旋削溝６５は最大
傾き角が約１０゜である。

可傾コーン６０は軟鉄からなり、例えば永久磁石上に配
設することができる。永久磁石は略号ＨＦ８／２２のハ
ードフェライトからなり、軸方向に磁化してあり、外径
８．８mm、内径４mm、高さ２．２５mmである。かかる保
持磁石でもって２００ｍＴの磁束密度を達成することが
できる。座金３１の厚さが０．５〜１．０mmであるとき
その付着力Ｆ_Ｈは４ｐ（０．０４Ｎ）程度である。

可傾コーン６０の上記寸法付与から、引離加速度ａ_Ａの
傾頭加速度ａ_Ｋに対する比は座標比ｚ_Ｓ／ｘ_Ｓに応じて
約０．７３にすぎないことが明らかとなる。これは、可
傾コーン６０が永久磁石３０から持ち上がるのは既に垂
直加速度が水平面上の加速度限界値の０．７３倍にすぎ
ないときであることを意味する。

この欠点を防止するため可傾コーンは、以下第５〜９図
を基に説明するように重心Ｓの軸方向位置を高めること
で改善することができる。

第５図は実質的に第１〜３図の可傾コーンと一致した可
傾コーン４５の第一実施例を示す。

第５図にはっきり認められるように可傾コーン４５は下
側円筒形旋削溝５０を有し、これが下側では円錐形旋削
溝５１に移行している。それに対応して可傾コーン４５
の外面は下方に円錐壁５２を付けて造形してあり、円錐
壁は鍔４８の平らな径向き表面５３に移行している。鍔
４８は基部４９に移行する範囲の下面がやはり円錐面５
４として構成してある。

円錐面５４は可傾コーン４５が第二動作位置にあるとき
（第２図参照）、可傾コーン４５の傾頭角度が円錐面５
４の迎え角と丁度同じ大きさであるなら、スナップ嵌め
効果を惹き起こすことができる。この場合つまり可傾コ
ーン４５は第２図に示す第二動作位置のとき円錐面５４
の母線に載り、この第二動作位置のとき保持力が比較的
高く、可傾コーン４５は復帰モーメントが再びそれに加
わるまでそこに係止される。

第５図からはっきり認められるように可傾コーン４５は
下部範囲が実質的に中空に構成してあり、その重心Ｓは
第４図に示す可傾コーン６０の重心より明らかに高い。
実用時に判明したように、例えば重心Ｓが円筒形旋削溝
５０の概ね上端に位置するとき、円筒形旋削溝５０はｚ
軸方向を上方に重心Ｓの最大高さまで延長される。円筒
形旋削溝５０を更に上方に延長するなら重心Ｓが再び下
方に移動するが、それはこの場合可傾コーン４５の基部
の質量分が、全高ｈが有限のとき頭部４６範囲の残りの
質量より再び重要さを増すからである。

第５図の実施例の場合加速度の商は例えば１．１３であ
り、比較のため第５〜９図には第４図と同じ尺度を選択
し、ｈ，ｘ_Ｓ，ｄ_１，ｄ_４の量も一定と仮定してある。

第６図の変形態様では、コーン４５ａの基部範囲の質量
分を低減するため、鍔４８範囲の平らな表面５３に代え
いまやくぼみ７０が鍔４８ａの範囲に設けてある違いを
除けば、可傾コーン４５ａの構成は可傾コーン４５の構
成に等しい。その他の点で寸法を変えない場合このこと
で重心Ｓの位置が高くなり、このことで再び加速度の商
が約１．２２の値に高まる。

第７図の変形態様では可傾コーン４５ｂが重心Ｓの下で
半径方向に狭めてあり、その箇所に、第５図の当該要素
に一致した鍔４８ｂ又は基部４９ｂにやはり移行するた
め円錐形構造を有する。第７図に示す円錐部７５と円錐
形旋削溝７６とを有するこの構造では加速度の商が約
１．１３となる。

第８図の実施例では可傾コーン４５ｃが重心Ｓより下で
やはり軸方向に狭めてあるが、しかしこの場合縮径円筒
部８０を有し、これが下側でまず半径方向拡張部８１
に、そして次に円錐部８２に移行している。旋削溝８３
は切頭円錐形状である。

この実施態様では加速度の商が約１．１６となる。

最後に、第９図はなお第７図の変形態様に殆ど一致した
変形態様の可傾コーン４５ｄを示す。可傾コーン４５ｄ
の基部範囲で質量分を低減するため鍔４８ｄの範囲にの
みやはりくぼみ８５が設けてある。

第９図の実施態様では加速度の商が例えば約１．２６と
なる。

結果においてこのことは、水平加速度限界値が受動的乗
員安全システムの実用上望ましい例えば４ｇの場合第５
〜９図の可傾コーンを有する本発明加速度センサの引離
加速度ａ_Ａが約５ｇとなる一方、第４図の可傾コーンの
実施態様では引離加速度ａ_Ａが３ｇとなることを意味す
る。３ｇから５ｇへの引離加速度ａ_Ａのこの上昇はしか
し本発明加速度センサ１０の性能データの本質的向上を
意味する。

最後に第１０図はなお、座金３１により実現される空隙
幅ｚ_LSと付着力Ｆ_Ｈとの関係を示す。

この曲線９０は周知の双曲線勾配を有し、付着力Ｆ_Ｈは
空隙幅ｚ_LSの増加に伴い減少する。

軸のパラメータが第１０図に示す通りの場合動作点９１
は曲線９０のうち、空隙幅ｚ_LSの変化に対する付着力Ｆ
_Ｈの依存関係が危険でない平坦部に選択することができ
る。例えば、付着力Ｆ_Ｈを３〜４ｐ（０．０３〜０．０
４Ｎ）とするため空隙幅Ｚ_LSは０．８〜０．９mmに調整
することができる。これらの値は非磁性座金と軟鉄製可
傾コーンとを有するハードフェライト環状磁石の上記実
施例に関係する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による加速度センサの１実施例の横断面
概要図であり、可傾部品は第一動作位置、つまり静止位
置にある。第２図は第１図と同様の図であり、但し可傾部品は水平
面上で所定の加速度限界値を超えたことに相当する第二
動作位置にある。第３図は本発明による加速度センサの動作様式を説明す
る可傾部品斜視図。第４図は可傾部品の垂直断面図。第５〜９図は本発明による可傾部品の５つの実施例を示
す垂直断面図。第１０図は本発明による加速度センサにおいて空隙幅に
対する付着力の依存を説明する線図。１０……加速度センサ２１……投光器２６……光線３０……磁石３１……座金３７……受光器４５……可傾部品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度センサ（１０）であって、光軸
（ｚ）上で互いに対向配設された投光器（２１）及び受
光器（３７）と光軸（ｚ）を中心に回転対称な可傾部品
（４５；６０）とを備え、可傾部品が第一動作位置のと
き光軸（ｚ）と同軸に配設され、且つ光軸（ｚ）と同軸
な通し孔（４７；６６）を有し、光線（２６）が投光器
（２１）から通し孔（４７；６６）を通って受光器（３
７）に達し、更に第一動作位置のとき可傾部品（４５；
６０）を光軸（ｚ）方向に所定の力（Ｆ_Ｈ）で接触面
（Ａ）上で保持する保持手段（３０，３１）と案内手段
（２７，２９，３１，４６，４８，４９）とを備え、所
定の力（Ｆ_Ｈ）を克服して光軸（ｚ）に垂直な１方向
（ｘ，ｙ）で可傾部品（４５；６０）に加速度（ａ_ｘ）
が作用するとき前記案内手段は光軸から距離（ｘ_Ｓ）を
置いて配設した支点（Ｄ）を中心に可傾部品（４５；６
０）が第二動作位置に限定傾頭運動（５５）するのを可
能とし、通し孔（４７；６６）が傾頭して光線（２６）
の進路から外れ、光軸（ｚ）方向に可傾部品（４５）を
持ち上げるのに必要な引離加速度（ａ_Ａ）と、支点
（Ｄ）を中心とした可傾部品（４５）の傾頭に必要な傾
頭加速度（ａ_Ｋ）との比が１より大きくなるよう、可傾
部品（４５）の立体的質量分布を構成し且つその重心
（Ｓ）を支点（Ｄ）に対し相対的に位置決めしたものに
おいて、可傾部品（４５；６０）が半径方向に突出した
鍔（４８）を備え、その円周縁が接触面（Ａ）から垂直
方向に距離（ｚ_Ｆ）を有し且つ支点（Ｄ）の場所であ
り、可傾部品（４５；６０）が強磁性体からなり、保持
手段が軸方向に磁化した磁石（３０）を有し、可傾部品
（４５；６０）が第一動作位置のときこの磁石に載るこ
とを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】請求項１記載のものにおいて、可傾部品
（４５；６０）が概ね円筒形の頭部（４６；６１）を備
え、頭部の下部が、半径方向に突出した鍔（４８）に移
行し、頭部（４６ｂ；４６ｃ；４６ｄ）が重心（Ｓ）の
下側で先細（７５；８０）に形成してあることを特徴と
する加速度センサ。
【請求項３】請求項１又は２記載のものにおいて、鍔
（４８ａ；４８ｄ）が円周くぼみ（７０；８５）を備え
ていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項又は複数項記
載のものにおいて、可傾部品（４５）と磁石（３０）と
の間に所定の厚さの非磁性座金（３１）を配設したこと
を特徴とする加速度センサ。