JPH0720142A - 減速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はハウジング内を摺動する可動子の動
きに基づいて減速度を検知する減速度センサに関し、高
い減速度が加えられた際のストローク端における可動子
の跳ね返りを簡易な構造で防止することを目的とする。 【構成】 ハウジング２、３の内部に可動子４を摺動可
能に収納する。可動子４の変位ストロークを規制するス
トッパ５を設ける。可動子４の両側にスプリング９、１
０を配設してこれらの合成力により可動子４をストッパ
５に向けて所定の力で付勢する。ハウジング２の内壁
に、可動子４の両側の空間を連通し、左側へ移行するほ
ど浅くなる流体通路１１を設ける。可動子４が左側スト
ローク端付近に移動した場合流体通路１１の流通抵抗が
増加して可動子４の変位速度が低下するため胴体板８が
電極６、７と当接した後跳ね返ることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は減速度センサに係り、特
にハウジング内を摺動する可動子の動きに基づいて減速
度を検知する減速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】ハウジング内に、その内部を所定ストロ
ークだけ摺動し得る可動子を配設し、かつ、スプリング
等で可動子を一方のストローク端に向けて付勢しておけ
ば、定常状態では可動子が変位を示すことはない。一
方、可動子がスプリングを押圧する方向に減速度が作用
すると、減速度の大きさに応じて可動子はハウジング内
を変位することになる。

【０００３】従って、この可動子の変位を検知すれば、
発生した減速度の大きさを推定することが可能であり、
かかる原理を利用した減速度センサが従来より知られて
いる。また、このような減速度センサにおいて可動子の
変位を検知する機構としては、可動子がスプリング等に
よる付勢力に抗ってストローク端まで変位した場合に接
触式スイッチがオンとなる構成が一般的である。

【０００４】ところで、上記構成の減速度センサには、
当該減速度センサに予め設定されたしきい値を越える減
速度が加わった場合に、速やかに、かつ確実に接触式ス
イッチがオンとなることが要求される。従って、その設
計にあたっては、スプリング等の付勢力及び可動子の質
量等を、検出すべき減速度のしきい値に応じて適切な水
準に設定する必要がある。

【０００５】しかしながら、可動子の作動領域を、単に
検出すべき減速度のしきい値に適合させるだけでは問題
がある。しきい値を大幅に越える減速度が加わった場
合、ストローク端に達した可動子が跳ね返ることによ
り、接触式スイッチのオン時間が十分に確保できない場
合が生ずるからである。

【０００６】特開昭６２−１９８７６４号公報は、かか
る点に着目し、可動子のストローク端付近にクッション
材を配し、これによりストローク端における可動子の跳
ね返りを防止する減速度センサを開示している。かかる
構成によれば、可動子はしきい値付近の減速度に対して
敏感に反応し、かつ大幅にしきい値を越える減速度に対
しても跳ね返ることがなく、良好な特性を備える減速度
センサが実現されることとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の減
速度センサは、基本構成に必要な部品に加えて新たにク
ッション材を追加するものであり、部品点数の増加によ
る原材料費及び加工工数の増大によるコストアップを伴
うものである。従って、減速度センサの機能は向上する
ものの、収益性の低下または販売価格の上昇を伴うもの
であった。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、基本構成部品であるハウジングの内壁に、可動
子の変位に応じて有効通路面積の変化する通路を設け、
ストローク端付近における可動子の変位抵抗を大きく確
保することにより、上記の課題を解決し得る減速度セン
サを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、ハウジン
グ内を所定のストローク幅で摺動可能に配設された可動
子の動きを検知することにより減速度を検出する減速度
センサにおいて、前記ハウジング内壁に、前記可動子の
両側の空間を連通し、該可動子が少なくとも一方のスト
ローク端に近づくにつれて有効通路面積を狭める流体通
路を備える減速度センサにより達成される。

【００１０】

【作用】本発明に係る減速度センサにおいて、前記流体
通路は、前記可動子が前記ハウジング内を変位する際
に、前記可動子の両側の空間に存在する流体の流通通路
として機能する。つまり、前記可動子の変位は、前記流
体通路内における流体の流通を伴う。従って、前記流体
通路の流通抵抗が変化すると、前記可動子の変位抵抗が
変化することになる。

【００１１】そして、該流体通路は前記可動子がストロ
ーク端に近づくにつれてその有効通路面積を狭めるた
め、流体の流通抵抗が増大し、前記可動子の変位抵抗が
ストローク端付近で大きく確保されることになる。ま
た、前記流体通路は、減速度センサの基本構成部品であ
る前記ハウジングに設けられるものであり、部品点数の
増加を伴うことはない。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である減速度セン
サ１の構成を表す側面断面図を示す。同図において符号
２、３は、減速度センサ１のハウジングで、内部に後述
の機能部品を収納した状態で互いに嵌合する部材であ
る。

【００１３】ハウジング２、３の内部に収納された可動
子４は、中央にガイド軸５が挿入された状態でハウジン
グ２内に配設されており、その外周面をハウジング２の
内周面と摺動させながらガイド軸５に沿って変位するこ
とができる。そして、その変位ストロークは、可動子４
の細径部４ａの外周に設けられたストッパ５によって規
制される。

【００１４】すなわち、可動子４の図中右方向のストロ
ーク端は、可動子４の太径部４ｂがストッパ５の左面に
当接する位置である。一方、可動子４の細径部４ａに
は、ストッパ５の右面に配設された一組の電極６、７に
等しく当接し得る導電板８が固定されている。従って、
可動子４の左方向のストローク端は、導電板８が電極
６、７に当接する位置となり、この際電極６と７とは、
導電板８を介して電気的に導通した状態となる。

【００１５】また、可動子４には、その両側に配設され
たスプリング９、１０による付勢力が加えられている。
すなわち可動子４は、スプリング９により図中右側へ、
またスプリング１０により図中左側へ付勢されている。
本実施例の減速度センサ１においては、スプリング９に
よる付勢力がスプリング１０による付勢力に勝るように
設定しているため、結局可動子４には図中右向きの付勢
力が作用することとなり、定常状態では太径部４ｂがス
トッパ５に当接した状態となる。

【００１６】そして、減速度センサ１に図中左向きに負
の加速度が生じた場合、すなわち減速度センサ１が左向
きに所定速度で移動している状態から減速度が生じた場
合には、慣性によって可動子４がスプリング９を収縮さ
せる方向に変位し、その減速度が、スプリング９、１０
の特性等によって設定したしきい値を越える場合には、
上記したように導電板８が電極６、７に当接することと
なる。

【００１７】従って、電極６、７間の電気抵抗を監視す
れば、その抵抗値が大きく低下した場合に、導電板８が
電極６、７を導通させたとして、しきい値を越える減速
度が発生していることを検知することができる。

【００１８】ところで、本実施例の減速度センサ１は、
ハウジング２の内壁に流体通路１１を備えている点に特
徴を有している。この流体通路１１は、図１に示すよう
に可動子４の外周に、可動子４の左右の空間を連通する
溝により構成されるものである。従って、可動子４がハ
ウジング２内を変位する際には、ハウジング２、３内に
存在する空気または液体等の流体が、適宜流体通路１１
を流通することになる。

【００１９】ここで、減速度センサ１の流体通路１１
は、図中左方ほど溝が浅くなるように設けられている。
従って、流体通路１１の有効通路面積は、可動子４が図
１に示すように右側ストローク端に位置する場合に最も
大きく確保され、可動子４が同図に示す状態から左側ス
トローク端へ向けて移動するに従って小さく変化するこ
とになる。

【００２０】以下、図２に示す減速度センサ１の特性図
を参照して、流体通路１１を設けたことによる効果につ
いて詳細に説明するが、それに先立って、減速度センサ
１に要求される特性についての説明を行う。

【００２１】図３は、本実施例の減速度センサ１を後述
するセーフィングセンサ２５として用いて、車両２０の
衝突検出を行うエアバッグシステムの全体構成を表す斜
視透視図を示す。

【００２２】同図に示すエアバッグシステムは、車両２
０に生じた衝撃を検出すべく車両２０の左右フロントコ
ーナ部に配設されたフロントエアバッグセンサ２１と、
ステアリングホイル２２の中央部に位置し、内部にバッ
グ２３ａ及びバッグを膨らませるための機構であるイン
フレータ２３ｂを内蔵するホイルパッド２３と、内部に
半導体式の減速度センサであるセンターエアバッグセン
サ２４を内蔵し、このセンターエアバッグセンサ２４の
状態と、比較的低い減速度に反応するセーフィングセン
サ２５の状態及び上記フロントエアバッグセンサ２１の
状態とを合わせ考慮してバッグ２３ａの作動判定を行う
電子制御装置２６とからなる構成である。

【００２３】フロントエアバックセンサ２１は、例えば
１０Ｇ程度の激しい減速度が発生した場合にオンとなる
減速度センサであり、車両２０が正面衝突を起こした際
に発生する急激な減速度を検出する目的で配設されるも
のである。また、電子制御装置２６内に設けられたセン
ターエアバッグセンサ２４は、車両２０に所定水準を越
える減速度が生じた場合にその減速度の大きさを累積
し、累積値が所定値に達したらオンとなるセンサであ
る。そして、本実施例の減速度センサ１によって実現さ
れるセーフィングセンサ２５は、上記したように比較的
低い減速度（２Ｇ程度）でオンするセンサである。

【００２４】図４は、かかる構成のエアバッグシステム
の作動プロセスを表した図である。以下、同図を参照し
て簡単にその動作について説明する。

【００２５】エアバッグシステムは、図４（Ａ）に示す
ように車両２０が前面から衝突を起こした場合にバッグ
を膨らませて、運転者が前方へ投げ出される際の衝撃を
緩和しようとするものである。従って、エアバッグシス
テムにおいては、車両２０に衝突が生じた際に、その衝
突を精度良く検出する必要がある。

【００２６】ここで、車両２０が、エアバッグを作動さ
せる必要がある程度に激しい衝突を起こすと、図４
（Ｂ）に示す如く通常では発生しない大きな衝撃、すな
わち著しく大きな減速度が発生する。エアバッグシステ
ムは、かかる減速度を検出して車両２０の衝突を検知す
るものである。

【００２７】すなわち、図４（Ｃ）に示すように、車両
２０に配設したフロントエアバッグセンサ２１、センタ
ーエアバッグセンサ２４及びセーフィングセンサ２５の
出力状態から点火判定を行い、車両２０に所定水準を越
える減速度が発生したと判定された場合には、ホイルパ
ッド２３のインフレータ２３ｂ内の点火装置によりガス
発生剤を起爆してバッグ２３ａを膨らませるものであ
る。

【００２８】ところで、車両２０が激しい衝突を起こし
た場合、車両２０のフロント部には著しく大きな減速度
が一時的に発生する。そして、このように衝撃的な減速
度は、車両２０が通常走行している場合には決して起こ
りえないものである。従って、車両２０フロントコーナ
部に配設したフロントエアバッグセンサ２１の設定如何
によっては、このフロントエアバッグセンサ２１のみで
も車両２０の衝突を検知できないことはない。

【００２９】しかし、エアバッグシステムは、車両２０
が衝突を起こした場合に常に作動させるべきものではな
く、ある程度大きな衝撃が生ずる場合に限りバッグ２３
ｂが開くように条件設定する必要がある。軽微な衝突を
起こす度にバッグ２３ｂが開いたのでは、取扱いに不便
だからである。

【００３０】ところが、エアバッグを作動させる必要が
あるか否かを、車両２０に発生する減速度の最大値のみ
をもって判断することは事実上困難である。衝突のモー
ドによっては、瞬間的に大きな衝撃が生じてもその時間
が極めて短い場合には、車両２０のうけるダメージが小
さいこともあり、逆に著しく大きな衝撃ではないが、そ
の衝撃が継続する場合には、車両２０にとって大きなダ
メージとなることもあるからである。

【００３１】更に、非常の乗員保護装置であるエアバッ
グの特質を鑑みた場合、衝突時には確実にバッグ２３ｂ
が開く必要があるが、車両２０の一部にハンマー等で衝
撃を与えることで簡単にバッグ２３ｂが開いてしまわな
いように配慮することも必要である。

【００３２】図３に示すように、エアバッグシステムに
おいてフロントエアバッグセンサ２１の他に、車室内に
配設されるセンターエアバッグセンサ２４及びセーフィ
ングセンサ２５を用いてインフレータ２３ａの点火判定
を行うのは、かかる理由に鑑み、作動条件を厳密に判断
するためである。

【００３３】ここで、車両２０が衝突した場合に車室内
に生ずる減速度、すなわちセンターエアバッグセンサ２
４及びセーフィングセンサ２５が受ける減速度は、車両
２０のフロント部、すなわちフロントエアバッグセンサ
２１のうける減速度と同一ではない。車体が緩衝材とし
て機能し、衝突の衝撃がなまされるからである。

【００３４】このため、車両２０の衝突時において、車
両フロント部における減速度が瞬間的かつ著しく大きな
ものであるのに対し、車室内に生ずる減速度は、図５に
示すように比較的低Ｇが長期間継続するものとなる。ま
た、実質的に車両２０にダメージのない衝撃が加わった
だけでは、センターエアバッグセンサ２４やセーフィン
グセンサ２５がオンとなることはない。

【００３５】従って、フロントエアバッグセンサ２１に
よって極めて大きな減速度が検出され、かつセーフィン
グセンサ２５によって適当な水準の減速度が検出されて
いる場合には、車両２０が確実に衝突を起こしたと判断
することができる。

【００３６】また、発生した減速度がフロントエアバッ
グセンサ２１がオンとなる水準には達していないが、車
室内において適当な水準で継続し、セーフィングセンサ
２５とセンターエアバッグセンサ２４とが同時にオンと
なる場合にも、車両２０には相当のダメージが加わって
いると判断することができる。

【００３７】このため、エアバッグシステムにおける点
火判定は、上記した条件を判定することで行われ、図４
（Ｃ）に示す点火判定回路２６は、一般に図６に示す如
き論理回路で構成される。すなわち、低Ｇ領域から広く
オンとなるセーフィングセンサ２５がオンであり、かつ
高Ｇに反応するフロントエアバッグセンサ２１及び継続
的な減速度に反応するセンターエアバッグセンサ２４の
少なくとも一方がオンとなっているときに限り、インフ
レータ２３ｂに点火指令が発せられることになる。

【００３８】このように、エアバッグシステムにおいて
は、その作動条件について特に慎重をきたす必要があ
り、厳重な論理判定の下にインフレータの点火条件が判
断されている。この際、論理判定の前提として、減速度
の検出を行う各センサは、確実に減速度に応じた信号を
発するものでなければならない。

【００３９】特に、セーフィングセンサ２５については
高い応答性と信頼性とが要求される。車両２０衝突時に
フロントエアバッグセンサ２１がオンとなるのは比較的
短い時間であり、セーフィングセンサ２５はこれに追従
できなければならず、また継続的な減速度の検出により
センターエアバッグセンサ２４がオンとなった時点で不
当にセーフィングセンサ２５がオフとなっている場合
は、作動タイミング遅れの原因となるからである。

【００４０】このため、セーフィングセンサ２５には、
設定された作動領域付近の減速度に対して敏感であると
共に、作動領域を越える領域の減速度が加わっている場
合には、確実にオン状態を維持できる構成が要求され
る。

【００４１】上記図１に示す減速度センサ１の流体通路
１１は、簡易に上記要求を満たすべく設けられたもので
ある。つまり、減速度センサ１において適切な応答性を
確保するためにはスプリング９、１０のバネ定数には一
定の制約があり、何らの配慮もされていない場合には、
大きな減速度が発生した際にストローク端において導電
板８と電極６、７とに跳ね返りが生ずることは前記した
通りである。

【００４２】しかしながら、減速度センサ１は、上記し
たように流体通路１１の流通抵抗に応じた変位抵抗が可
動子４に発生する構成である。そして、その流通抵抗
は、可動子４が左側ストローク端へ向けて変位するにつ
れて大きくなる。このため、可動子４の変位抵抗と移動
ストローク量との関係は、図１に示す状態を移動量
“０”とすると、図２に示すように移動ストロークが大
きくなるにつれて変位抵抗も大きくなるものとなる。

【００４３】言い換えれば、減速度センサ１の可動子４
は、右ストローク端付近では比較的小さな力で動かすこ
とができ、一方、左ストローク端付近では、僅かな変位
をさせるにも大きな力を必要とすることになる。このた
め、比較的低い減速度に対する応答性を悪化させること
なく、大きな減速度が発生した場合における跳ね返りが
適切に防止されることになる。

【００４４】また、減速度センサ１は、かかる機能をハ
ウジング２に流体通路１１を追加工することで確保して
いるため、跳ね返り防止機構を備えていない従来の減速
度センサと比べて部品点数が増加せず、大幅なコストア
ップや作業工数の増大を伴うことなく容易に実現するこ
とができる。

【００４５】図７は、本発明に係る減速度センサの他の
実施例の構成を表す側面断面図を示す。本実施例の減速
度センサ３１は、流体通路３２が螺旋状に設けてある点
に特徴を有している。尚、他の構成部分については、上
記図１に示す減速度センサ１と同一であるため、同一の
符号を付してその説明を省略する。

【００４６】減速度センサ３１の流体通路３２は、図７
に示すように螺旋状の溝として構成され、可動子４の両
側の空間を連通している。そして、流体通路３２の深さ
は、図中左側ほど浅く設けられている。

【００４７】このため、上記した減速度センサ１の流体
通路１１の場合と同様に、可動子４が右側ストローク端
から左側ストローク端へ向けて変位するにつれて有効通
路面積が減少し、従って可動子４の変位抵抗が大きくな
るものである。このため、本実施例の減速度センサ３１
も、上記減速度センサ１と同様に良好な応答性を維持し
たまま適切に可動子４の跳ね返りを防止することが可能
である。

【００４８】ところで、図３に示すフロントエアバッグ
センサ２１には、上記したように１０Ｇ程度の高Ｇに反
応してオンとなる特性が要求され、セーフィングセンサ
２５とは大きく作動領域の異なるものである。このた
め、一般にはフロントエアバッグセンサ２１に付勢部材
として用いるスプリングとセーフィングセンサ２５に用
いるスプリングとでは、バネ定数を変える必要がある。

【００４９】しかし、上記したように可動子４の両側空
間を連通する流体通路１１、３２の有効通路面積を可動
子４の移動ストローク量の関数として変化させることに
より右側ストローク端における変位抵抗と左側ストロー
ク端における変位抵抗とを異なる値に設定することが可
能であり、この原理を利用すれば、セーフィングセンサ
２５に用いるスプリングでフロントエアバッグセンサ２
１を実現することが可能となる。

【００５０】図８は、本発明に係る減速度センサの他の
実施例の構成を合わす側面断面図で、上記原理に従って
フロントエアバッグセンサ２１を実現すべく考案したも
のである。尚、本実施例の減速度センサ４１は、流体通
路４２の形状に特徴を有しており、他の構成部分につい
ては上記した減速度センサ１，３１と同一である。この
ため、減速度センサ１、３１と同一の部分には同一の符
号を付してその説明を省略する。

【００５１】減速度センサ４１に設けられた流体通路４
２は、図８に示すように可動子４の左方から可動子４側
へ移行するほど浅くなり、ストッパ５の位置に到達する
前にその深さが“０”となるように設けられている。従
って、可動子４がストッパ５に当接する位置、すなわち
右ストローク端に位置する場合は、流通通路４２の有効
通路面積は“０”である。

【００５２】このため、減速度センサ４１において可動
子４が右ストーク端に位置する場合は、可動子４の両側
の空間が実質的に遮断された状態となり、この状態から
可動子４を左方向へ変位させるためには、スプリング
９，１０の付勢力に加えて上記した遮断状態を崩すだけ
の力が必要となる。

【００５３】一方、可動子４がある程度の距離を変位し
てその両側の空間が流体通路４２によって連通される状
態となると、もはや可動子９に加わる抗力はスプリング
９，１０の付勢力だけとなり、急激にその変位抵抗が低
下する。すなわち、本実施例の減速度センサ４１につい
て、可動子４の移動ストロークと変位抵抗との関係を測
定すると、図９に示す如き特性曲線が得られる。

【００５４】図９より、減速度センサ４１において可動
子４を変位させるためには、大きな減速度を必要とし、
高Ｇタイプのセンサとして機能することが判る。また、
一旦可動子４が上記した空間の遮断状態を打破して変位
すると、容易には可動子４が右ストローク端へ戻らず、
フロントエアバッグセンサ２１に要求されるオン時間が
十分に確保されることになる。

【００５５】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ハウジング
内を摺動する可動子の変位抵抗を一方のストローク端付
近において大きくすることができ、過大な減速度が発生
した場合においても、それにより可動子がストローク端
に激突し、跳ね返る現象を防止することができる。

【００５６】このため、本発明に係る減速度センサによ
れば、基本構造部品に何ら部品を追加することなく、安
価で生産性に優れ、かつ優れた特性を確保し得る減速度
センサを実現することができるという特長を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である減速度センサの側面断
面図である。

【図２】本実施例の減速度センサの特性を表す図であ
る。

【図３】本実施例の減速度センサを用いて構成するエア
バッグシステムの全体構成図である。

【図４】エアバッグシステムの作動プロセス図である。

【図５】衝突時に車室内に伝播される減速度波形であ
る。

【図６】エアバッグシステムにおける点火条件判定論理
を表す図である。

【図７】本発明に係る減速度センサの他の実施例であ
る。

【図８】本発明に係る減速度センサの別の実施例であ
る。

【図９】本発明に係る減速度センサの別の実施例の特性
を表す図である。

【符号の説明】

１，３１，４１ 減速度センサ ２，３ ハウジング ４ 可動子 ５ ストッパ ６，７ 電極 ８ 導電板 ９，１０ スプリング １１，３２，４２ 流体通路 ２０ 車両 ２１ フロントエアバッグセンサ ２３ ホイルパッド ２４ センターエアバッグセンサ ２５ セーフィングセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が充填されたハウジング内を所定の
   ストローク幅で摺動可能に配設された可動子の動きを検
   知することにより減速度を検出する減速度センサにおい
   て、 前記ハウジング内壁に、前記可動子の両側の室を連通
   し、該可動子が少なくとも一方のストローク端に近づく
   につれて有効通路面積を狭める流体通路を備えることを
   特徴とする減速度センサ。