JPH09251829A - 衝撃センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃センサに関し、複数のセンサで衝撃を検
出している確認する間閉成動作を持続し、かつ被作動体
を駆動するのに十分な接点容量を有するリードスイッチ
を用いた衝撃センサを得る。 【解決手段】 筺体１の対向する壁面に架設された複数
のリードスイッチ２と、該リードスイッチ２に揺動可能
に近設して該リードスイッチを開閉する磁石３と、一端
部が該筺体１に固定され、他端部が該磁石３の一方の表
面に固定されて該磁石３を引き戻しているばね４とを有
し、前記リードスイッチ２は、少なくとも一つが被作動
体の駆動電源を直に開閉可能な接点容量を有する第二の
リードスイッチ2aを含むように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は衝撃センサに係わり、特
にリードスイッチの閉成動作が持続する時間の延長と耐
電流性の向上を図った衝撃センサに関する。

【０００２】衝撃センサの中で、リードスイッチを用い
た衝撃センサは、ある衝撃Ｇ以上でリードスイッチが閉
成（ＯＮ）動作するもので、固定体や移動体に加わる振
動や衝撃の加速度を電気信号に変換する計測器である。
地上に固定された建造物や構造物などの固定体の場合に
は、例えば、コンピュータのような情報の中枢をなす設
備や、化学プラントのような危険な施設が地震によって
破壊されることを防いだり、それに起因した二次災害を
防ぐために衝撃センサが用いられる。

【０００３】また、車両や航空機などの移動体の場合に
は、乗り心地をよくするために欠かせないものになって
いるが、最近では自動車の衝突事故の際に、例えばエア
バッグを瞬時に膨らませるために衝撃を検知するセンサ
としても注目されている。

【０００４】ところで、衝撃による加速度それ自体は瞬
時に起こるので、自動車の衝突事故などの場合には、セ
ンサが衝撃を感知して何らかの制御を行うために回路を
作動させたり、ガス発生剤を起爆させたりするために
は、感知を持続する時間が長いことや大電流に耐えるこ
とが要求される。

【０００５】

【従来の技術】図５はリードスイッチを用いた衝撃セン
サの一例の説明図で、図５（Ａ）は衝撃センサの一部切
欠き斜視図、図５（Ｂ）は衝撃力Ｇと出力の関係図、図
６は自動車のエアバッグの制御回路の一例のブロック図
である。図において、１は筺体、２はリードスイッチ、
３は磁石、４はばね、６は主センサ、6aは第一の副セン
サ、6bは第二の副センサ、6cは第三の副センサ、８は火
薬、10は衝撃センサである。

【０００６】図５（Ａ）において、衝撃センサ10は、筺
体１と、該筺体１内に固着されて一体構成となったリー
ドスイッチ２と、該リードスイッチ２に環状の磁石３が
揺動可能に外嵌するように配置された機械的なセンサの
一種である。

【０００７】磁石３は、例えばフェライトの焼結体など
からなる。そして、コイル状のばね４に押圧されて、衝
撃力Ｇの加わる方向に常に付勢されている。いま、矢印
方向に衝撃力Ｇが加わった際には、筺体１とともにリー
ドスイッチ２がその衝撃力Ｇの方向に急激に移動する
が、磁石３には慣性があるためにばね４の押圧を抗し
て、相対的に衝撃力Ｇの加わる方向と逆方向に移動す
る。リードスイッチ２は磁石３の移動によって閉成する
位置が限定される。そこで、超越しないように、例え
ば、硬質の合成樹脂製の衝止部材９に衝き当たって止ま
るようになっている。その間に、磁石３がリードスイッ
チ２の感応位置まで移動したところで、リードスイッチ
２が閉成して動作状態になる。

【０００８】電源を接続したリードスイッチ２の閉成に
よって得られる出力は、図５（Ｂ）に示したように衝撃
力Ｇが加わって約10ｍ秒後にスイッチが閉成する。とこ
ろが、磁石３は衝止部材９に衝き当たって跳ね返り、し
かもばね４の押圧によって元に戻されるので、リードス
イッチ２の閉成持続時間は約15ｍ秒間である。

【０００９】図６は自動車のエアバッグの制御回路の一
例のブロック図である。主センサ６は、ダッシュボード
の中などに設置されており、衝突などによる衝撃力Ｇを
検知するとともに、エアバッグを膨らませる火薬に点火
する起爆用のスイッチにもなっている。そのために、火
薬の点火源のフィラメントに数Ａの大きな電流を流して
灼熱させる必要がある。

【００１０】自動車の衝突の検知は、主センサ６の他
に、例えば、車の先頭に取り付けて、100Ｇで動作する
第一の副センサ6a、エンジンルームの左側に取り付け
て、50Ｇで動作する第二の副センサ6bと同じく右側に取
り付ける第三の副センサ6cなども用いられる。これらの
副センサ6a、6b、6cには、例えば半導体製の衝撃センサ
が用いられるが、主センサ６には磁石３によって駆動さ
れるリードスイッチ２を用いた衝撃センサが用いられ
る。

【００１１】つまり、センサ６、6a、6b、6cなどで構成
される制御回路は、衝突が起こった際に、まず、第二の
副センサ6bと第三の副センサ6cの論理和Ｄを取り、その
論理和Ｄと第一の副センサ6aとで論理積Ｃ₁ を取り、最
後に論理積Ｃ₁ と主センサ６とで論理積Ｃ₂ を取る。そ
して、衝突と判断した場合には、例えば、アジ化アトリ
ウムのような分解すると大量の窒素ガスを発生する火薬
８に点火するようになっている。

【００１２】このように、自動車の衝突事故を検知する
場合には、車体のいろいろな位置に配置された複数個の
センサの論理和や論理積を取り、走行中に誤動作しない
ように配慮されている。

【００１３】ところで、例えば、複数個の副センサ6a、
6b、6cを組み合わせて衝撃を検知しているので、これら
の副センサ6a、6b、6cが適宜作動して衝突を認識する
間、主センサ６が動作している閉成時間が持続している
必要がある。

【００１４】そこで、発明者らは、磁石３または衝止部
材９の少なくとも一方の素材を弾性体とし、運動エネル
ギを吸収して磁石３の移動速度を抑制したり（特開平5-
288764) 、複数のリードスイッチを並設して動作タイミ
ングに差を持たせたり（公技番号95-02929) して、リー
ドスイッチ２の閉成動作時間を長くすること、つまり衝
撃センサの動作時間を長くすることを提案している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、衝撃センサ
は、図６に例示したような制御回路を構成するばかりで
なく、例えば、自動車のエアバッグを膨出させるために
ガス発生剤を起爆するような場合には、主センサ６から
論理和Ｃ₁ を通る太線に図示したように、例えば10Ａの
大電流を流して、被作動体を駆動したり起爆したりする
電源を開閉するために用いられる。

【００１６】ところが、従来の衝撃センサでは、制御回
路を介して駆動されるスイッチによって電源の開閉を行
っており、センサに組み込まれたリードスイッチを用い
て直接電源の開閉を行うような配慮がなされてなかっ
た。

【００１７】そこで本発明は、衝撃センサの動作時間を
延長するために構成する複数のリードスイッチの少なく
とも一つによって直接電源が開閉できる衝撃センサを提
供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、請求
項１において、筺筺体の対向する壁面に架設された複数
のリードスイッチと、該リードスイッチに揺動可能に近
設して該リードスイッチを開閉する磁石と、一端部が該
筺体に固定され、他端部が該磁石の一方の表面に固定さ
れて該磁石を引き戻しているばねとを有し、前記リード
スイッチは、少なくとも一つが被作動体の駆動電源を直
に開閉可能な接点容量を有する第二のリードスイッチを
含むように構成された衝撃センサによって解決される。

【００１９】また、前記第二のリードスイッチは、請求
項２において、閉成動作タイミングが少なくとも２番目
以降であり、請求項３において、リード片がコバルト−
鉄磁性体からなるように構成された衝撃センサによって
解決される。

【００２０】つまり、請求項１において、閉成動作時間
の延長する目的で並設されている複数のリードスイッチ
の中で少なくとも一つを第二のリードスイッチとし、被
作動体の駆動電源が直に開閉可能できるようにしてい
る。そして、この第二のリードスイッチは、制御回路が
明らかに衝突・落下のような衝撃的な異変を受けたこと
を確認して、少なくとも被作動体が駆動されるまでの
間、閉成動作を続けるようにしている。そして、第二の
リードスイッチが閉成動作となっていることと制御回路
が異変を確認したこととで論理積をとり、第二のリード
スイッチから被作動体を直接駆動する電源の開成を行う
ようにしている。

【００２１】次いで、請求項２において、複数の副セン
サによって明らかに衝撃的な異変が起こったことを確認
するためには時間を要するので、その時間の遅れ分に見
合うように第二のリードスイッチの閉成動作タイミング
を少なくとも２番目以降になるようにしている。つま
り、２個のリードスイッチを並列に用いたときには閉成
動作タイミングが２番目になるようにしている。

【００２２】さらに、通常のリードスイッチはリード片
には、鉄−ニッケル磁性体（５２アロイ）が用いられて
いるが第二のリードスイッチのリード片には耐通電電流
性の優れたコバルト−鉄磁性体（商標：ニブコロイ）を
用いるようにしている。そして、被作動体を駆動する電
源を直接開閉できるようにしている。

【００２３】つまり、衝撃センサによって制御を行う
際、複数のリードスイッチの中で、初期に閉成動作する
スイッチは制御回路用として低電流を流せればよいが、
後期に閉成動作するスイッチによって大きな駆動電流を
流す場合にはコバルト−鉄磁性体からなるリード片を用
いると好都合である。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の斜視
図、図２は本発明の一実施例を模式的に示した平面図、
図３は本発明の一実施例の衝撃Ｇ−出力特性、図４は本
発明の一実施例の制御回路例のブロック図である。図に
おいて、１は筺体、２はリードスイッチ、2aは第二のリ
ードスイッチ、３は磁石、４はばね、５は出力端子、６
は主センサ、6aは第一の副センサ、6bは第二の副セン
サ、6cは第三の副センサ、７はコントロール回路、８は
火薬、10は衝撃センサである。

【００２５】図１と図２において、衝撃センサ10の基本
構成要素は、筺体１の中に支持された複数のリードスイ
ッチ２と磁石３である。こゝでは、２本のうち、１本が
リード片に、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系の５２アロイを用い
たリードスイッチ２で、他の１本はリード片にＣｏ−Ｆ
ｅ系の合金（商標：ニブコロイ）を用いた大電流が流せ
る第二のリードスイッチ2aとなっている。このようにリ
ードスイッチ２、2aのリード片を使い分けるのは、例え
ば、52アロイなどでは、電流容量は高々１Ａ程度であ
る。そのため、エアバッグの火薬爆発用として用いる10
Ａの電流を流した場合には１回の使用で融着してしま
い、テストを行うために30回程度の使用に耐えることが
要請されている。そこで、こゝではリードスイッチ２に
Ｃｏ−Ｆｅ系のリード片2aを用いて、電流容量10Ａで30
回の使用に耐えるようにしている。

【００２６】筺体１は、例えば、プラスチックのモール
ド成形によって作られており、対向する壁面には２本の
リードスイッチ２、2aが架け渡して固定されている。磁
石３は、リードスイッチ２、2aの長手方向に沿って近接
しながら筺体１の中で揺動できるようになっている。こ
の磁石３の一方の面にはばね４の一端部が固着されてお
り、ばね４の他端部は筺体１に固着されている。ばね４
は、例えば、コイルばねなどの引っ張りばねからなり、
磁石３は常にばね４によって引き寄せられるように付勢
されている。

【００２７】こゝで、２本のリードスイッチ２、2aは、
大電流が流せる第二のリードスイッチ2aの方がリードス
イッチ２よりも封止用ガラス管が長くしてあるので、一
端部を揃えて筺体１に固定すると、リードスイッチ２、
2aの閉成動作領域がずれるようになっている。従って、
衝撃Ｇなどによって筺体１がリードスイッチ２、2aとも
ども移動したとき、磁石３は慣性によって留まろうとす
るので、磁石３がばね４の付勢に抗して相対的にばね４
を伸ばすように斜線入り矢印で示した方向に移動する。
そして、リードスイッチ２の方が先に閉成動作に入り、
磁石３が通り過ぎると開成する。一方、第二のリードス
イッチ2aはリードスイッチ２が開成動作に入る前に重複
して閉成動作に入るように位置調整してある。また、２
本のリードスイッチ２、2aからの出力端子５は、一方が
共通に接続され、他方は個別に筺体１から導出された並
列接続構成になっている。

【００２８】図３において、衝撃Ｇによって、磁石３が
急速な加速度を受けると、磁石３の移動によって、先ず
リードスイッチ２が閉成動作に入り、磁石３が通り過ぎ
る前に引き続いて第二のリードスイッチ2aが閉成動作に
入る。衝撃Ｇが停止して磁石３がばね４の付勢によって
引き戻されて再度リードスイッチ２が閉成動作になる間
を第二のリードスイッチ2aが閉成動作の埋め合わせを行
う。

【００２９】その結果、出力端子５には、リードスイッ
チ２が閉成動作をし、引き続いて第二のリードスイッチ
2aが閉成動作をし、さらに、引き続いてリードスイッチ
２が再度閉成動作を行うまでの長時間、閉成動作が続く
ことになる。

【００３０】図４は、本発明の衝撃センサを自動車のエ
アバッグの制御回路に応用した一例である。自動車の衝
突の検知の基本的な構成は従来と同様であるが、主セン
サ６に本発明になる衝撃センサ10を用いており、主セン
サ６には、リードスイッチ２と大電流が流せる第二のリ
ードスイッチ2aに並設されている。その他に、例えば、
車の先頭に取り付けて 100Ｇで動作する第一の副センサ
6a、エンジンルームの左側に取り付けて50Ｇで動作する
第二の副センサ6bと、同じく右側に取り付ける第三の副
センサ6cなども用いられる。これらの副センサ6a、6b、
6cには、例えば半導体製の衝撃センサが用いられる。

【００３１】主センサ６と副センサ6a、6b、6cは、衝突
が起こった際に、まず、第二の副センサ6bと第三の副セ
ンサ6cの論理和Ｄを取り、その論理和Ｄと第二の副セン
サ6bとで論理積Ｃ₁ を取る。また、コントロール回路７
には、論理和Ｄと第二の副センサ6bの出力と主センサ６
のリードスイッチ２の出力が入力し、論理和Ｃ₁ とコン
トロール回路７の出力と主センサ６の第二のリードスイ
ッチ2aの出力の論理積Ｃ₂ によって衝突と判断した場合
には、例えば、アジ化ナトリウムのような窒素ガスを大
量に発生する火薬８に点火するようになっている。この
際の火薬８を点火するための大電流は、主センサ６の第
二のリードスイッチ2aによって供給するようになってい
る。

【００３２】こゝでは、長さが異なる２本のリードスイ
ッチを例示したが、同じ長さでも衝撃Ｇに対して動作の
タイミングがずれるように配置し、遅く動作するスイッ
チの電流容量を大きくすればよく、種々の変形が可能で
ある。また、磁石とばねの関係に対しては、こゝでは、
引っ張りばねによって常に磁石を引き寄せる方向に付勢
しており、衝撃Ｇがばねを引き伸ばすように作用する
が、押しばねによって磁石を常に遠ざける方向に付勢し
ておき、衝撃Ｇがばねを押し縮める方向に作用してもよ
く、種々の変形が可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明になる複数のリードスイッチを用
いた衝撃センサによれば、衝撃Ｇの検出と、その検出か
らタイミングを遅らせて作動する被作動体の駆動を同時
に行うことができる。

【００３４】その結果、例えば自動車の衝突事故の際に
膨らむエアバッグを制御する衝撃センサとしての要請に
応えるなど、衝撃センサの需要の拡大に対して本発明は
寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の斜視図である。

【図２】 本発明の一実施例を模式的に示した平面図で
ある。

【図３】 本発明の一実施例の衝撃Ｇ−出力特性であ
る。

【図４】 本発明の一実施例の制御回路例のブロック図
である。

【図５】 リードスイッチを用いた衝撃センサの一例の
説明図である。

【図６】 自動車のエアバッグの制御回路の一例のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 筺体 ２ リードスイッチ 2a 第二のリードスイッチ ３ 磁石 ４ ばね ５ 出力端子 ６ 主センサ 6a 第一の副センサ 6b 第二の副センサ 6c
第三の副センサ ７ コントロール回路 ８ 火薬 10 衝撃センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筺体の対向する壁面に架設された複数の
   リードスイッチと、該リードスイッチに揺動可能に近設
   して該リードスイッチを開閉する磁石と、一端部が該筺
   体に固定され、他端部が該磁石の一方の表面に固定され
   て該磁石を引き戻しているばねとを有し、 前記リードスイッチは、少なくとも一つが被作動体の駆
   動電源を直に開閉可能な接点容量を有する第二のリード
   スイッチを含むことを特徴とする衝撃センサ。
2. 【請求項２】 前記第二のリードスイッチは、閉成動作
   タイミングが少なくとも２番目以降である請求項１記載
   の衝撃センサ。
3. 【請求項３】 前記第二のリードスイッチは、リード片
   がコバルト−鉄磁性体からなる請求項１記載の衝撃セン
   サ。