JPS60244863A - 衝撃検知器 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は衝撃力及び衝撃方向を検知するための衝撃検知
器に罰するものである。

［従来技術］ 従来より、例えば車両等の追突時や衝突時にその衝撃を
検知して、乗員の身を守るためにシートベルトを固定す
るとか、あるいは多重事故を防止するためにブレーキを
作動するといった制御を行なう装置が考えられている。

ところでこのような装置に用いられる衝撃検知器として
は、例えば第１１図に示す如く、移動接点の機能を有す
る錘１と、錘１を所定の力′で固定する磁石やばね等か
らなる固定具２とを備え、衝撃を受けた場合にその衝撃
力によって＆！１が固定具２から離れ、錘１が接点３に
接触してその衝撃を検知するといった機械式の衝撃検知
器や、例えば歪計等を用い、衝撃による加速度を検知し
て電気的に処理するといった電子式の衝撃検知器等が挙
げられるが、この種の衝撃検知器にあっては、検知する
衝撃方向が一方向であることから、複数の方向の衝撃を
検知するためには各方向毎に衝撃検知器を設ける必要が
あり、複数の衝撃検知器を用いなければならなかった。

また上記機械式の衝撃検知器にあっては、検知できる衝
撃が固定具２の錘１を固定する力によって決定されるこ
とから、同一構造のままでは検知したい衝撃力を制御で
きず、衝撃力に対応した検知信号を得ることができなか
った。

［発明の目的］ そこで本発明は、−検知器単体で、複数の方向の衝撃を
検知することができ、その検知信号もその衝撃力に応じ
た値となるよう構成された衝撃検知器を提供することに
よって、複数の検知器を備えることなく衝撃方向及び衝
撃力を容易に検知できるようにすることを目的としてい
る。

［発明の構成］ かかる目的を達するための本発明の構成は、中空ハウジ
ングと、 該中空ハウジングの中空部に設けられた質量体と、 上記中空ハウジング内面の所定の位置に上記質量体と当
接可能に設けられ、上記質量体の上記中空ハウジング内
面への押圧力を電気的に検知する複数の圧力センサと、 を備えたことを特徴とする衝撃検知器を要旨としている
。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第一１図は本発明の第１実施例の正六面体型衝撃検知器
の構成図であり、その内部構造を理解し易いように正六
面体型に形成された中空ハウジング１０の一面を取り外
した状態を示している。

中空ハウジング１０は６枚のステンレス板を用いて正六
面体に形成されたものであって、各ステンレス板の内面
には、前記圧力センサとしての後述する圧電シート１１
が貼付されている。また中空ハウジンク１０の中空部に
は各内面の圧電シートに当接可能な前記質量体としての
鋼球１２が設けられ、各圧電シート１１からは検知した
衝撃力、つまり衝撃を受けた場合に鋼球が圧電シートを
押圧する力を電気信号として外部に出力するためのリー
ド線１３が引き出されている。

次に第２図に上記中空ハウジング１０の一面に圧電シー
ト１１が貼付された状態を表わす断面図を示し、圧電シ
ート１１の構造及び中空ハウジング１０への貼付につい
て説明する。

図に示す如く圧電シート１１は圧電ゴム１５とその両面
に設けられた導電ゴム１６及び１７とからなる。そして
その製法は、まず圧電ゴム１５として３ａ　Ｔｉ　Ｏａ
　、ＰＺＴｌＰｂ　Ｔｉ　Ｏａ等の強誘電体セラミック
粉末を約４０℃で混練した生ゴムに混合し、加熱混線を
くり返してシート状に加工した後、その両面に導電ゴム
１６及び１７となる多量のカーボンを含有する導電ゴム
シートを重ね合わせ、油流してゴム化する。その後、上
記導電ゴム１６及び１７間に高電圧を印加して圧電ゴム
１５を分極し、圧電シート１１を得る。

次にこの圧電シート１１の中空ハウジング１０への貼付
は、まず上記作成された圧電シート１１の圧電ゴム１５
の片面に形成された導電ゴム１６に、検知信号を外部に
出力するためのリード線１３を接続した後、例えばポリ
イミド系樹脂を塗布して絶縁性の樹脂膜１８を形成する
。一方圧電ゴム１５の他方の面に形成された導電ゴム１
７には、例えばエポキシ樹脂を含む銀ペーストのような
低温接着性の導電ペーストからなる接着剤１９を塗布し
、中空ハウジング１０の内面に当接して加熱乾燥により
接着する。

上述の如き構成からなる本実施例の衝撃検知器、におい
ては、第３図に示す如く、本衝撃検知器を固定して矢印
へ方向の衝撃を加えた場合、その衝撃力に応じて鋼球１
２が慣性力により中空ハウジング１０に対して矢印Ｂ方
向に移動し、圧電シート１１ａを押圧し、この圧電シー
ト１１ａから引き出されているリード線１３ａと中空ハ
ウジング１０との間にその押圧力に応じた電圧が発生す
ることとなる。従って本実施例の衝撃検知器においては
、上・下、左・右、前・後の６方向の衝撃を検知するこ
とができるだけでなく、その衝撃力も検知でき、この衝
撃検知器を車両に用いた場合１つの検知器で車両の前・
後・左・右方向の衝突を検知することができ、その方向
や衝撃力に応じたブレーキ制御あるいはステアリング方
向の制御等を緻密に実行できるようになると共に、走行
道路による振動、あるいは落下物等による車両の上・下
方向の衝撃をも検知することができ、このような車両上
・下方向の衝撃に対してもショックアブソーバを制御す
ることによって衝撃力を軽減し、車両の走行性及び安全
性を向上し得るようになる。

ここで本実施例においては、圧電シート１１の鋼球１２
に当接される側の導電ゴム１６表面に樹脂膜１８を形成
し、鋼球１２と絶縁するよう構成したが、これは質量体
として導電性の鋼球１２を用いたからであって、例えば
セラミックスやプラスチックス等からなる質量体を用い
たり、鋼球１２の表面を樹脂で覆ったりすれば上記導電
ゴム１６表面に樹脂ｌｌ１１８を形成する必要はない。

つまり、中空ハウジング１０の内面に設けられた各圧電
シート１１の導電ゴム１６間を絶縁できればよいのであ
る。また本実施例においては、圧電シート１１を中空ハ
ウジング１０に取り付けるために導電性の接着剤１９を
用いているが、これは圧電シート１１から出力される電
圧をリード線１．３と中空ハウジング１０とにより検知
できるようにしているためであって、導電ゴム１７にも
上記導電ゴム１６と同様にリード線を取り付け、このリ
ード線と上記リード線１３とにより圧電シート１１から
の出力電圧を検知するようにすれば、接着剤１９として
絶縁性のものを用いることもできる。

次に上述の如き本実施例の衝撃検知器を下記の表−１に
示す如き寸法で作成し、所定の加速度の衝撃を加えた場
合に圧電シートから発生される出力電圧のピーク値を測
定するといった衝撃試験を行なった結果、第４図に示す
如き測定結果を得た。

表−１ 図に示す如く、加速度が２Ｇないし１２Ｇの場合に出力
電圧が比例して変化していることから、上記の如き寸法
で作成された本実施例の衝撃検知器を用いれば、単に衝
撃方向が検知できるだけでなく、２Ｇないし１２Ｇの加
速度（又は減速度）の衝撃の場合にはその衝撃力を検知
できることがわかる。

次に第５爾に本発明の第２実施例の衝撃検知器を示す。

尚第５図においても、上記第１実施例における第１図と
同様に、その内部構造を理解し易いように中空ハウジン
グの一面を取り外した状態を示している。

図から明らかな如く、本実施例の衝撃検知器において、
その形状は前述の第１実施例と同様に正六面体型どなっ
ているのであるが、中空ハウジングは正六面体稜部分を
形成するステンレスからなる枠部２１と、この枠部２１
に内側から嵌め込み固定される６枚のステンレスの薄板
からなるダイヤフラム２２とから構成されている。そし
て各ダイヤフラム２２の内面には前記第１実施例と同様
に圧電シート２３が貼付され、中空ハウジングの中空部
に設けられた鋼球２４が各圧電シート２３に接触するよ
う構成されている。

ここで本実施例の圧電シート２３の構造は、第６図に表
わした第５図Ｃ部分の拡大断面図に示す如く、導電ゴム
３１−圧電ゴム３２−ｓ型ゴム３３−圧電ゴム３４−導
電ゴム３５と順次重ね合わせた、いわゆるバイモルフ４
Ｆ４３１１とされている。そしてこの圧電シート２３は
、まず前記第１実施例の圧電ゴム１５と同様にシート状
に作成された圧電ゴム３２及び３４を、前記導電ゴム１
６及び１７と同様にシート状に作成された導電ゴム３１
．３３及び３４の間に挾み込み、上記の如く順次重ね合
わせて一体形成した後油流してゴム化し、更に電極とな
る導電ゴム３１及び３５と導電ゴム３３との間に夫々高
電圧を印加して第６図に示す矢印り、Ｅ方向に分極させ
ることによって作成される。

また上記の如く作成された圧電シート２３の導電ゴム３
１には第５図に示すリード線３６が接続され、その上面
には前記第１実施例と同様に鋼球２４との電気的絶縁を
保つための樹脂膜３７が形成されている。一方圧量シー
ト２３の導電ゴム３５は、前記第１実施例と同様に、導
電性の接着剤３８を用いてダイヤフラム２２に貼着され
ている。

次に枠部２１は上述した如く正六面体型の中空ハウジン
グの稜部分を形成しているのであるが、この枠部２１は
、第７図に示すように、ダイヤフラム２２の中央部が外
部に露出し、Ｉ＃撃時の鋼球２４のダイヤフラム２２内
面への押圧力によってその露出部分が外部に突出し得る
よう孔部４１が穿設された６枚のステンレス板４２がら
なっており、またダイヤフラム２２は、この枠部２１の
各ステンレス板４２に、例えばプラズマ溶接等により接
合し固定されている。

以上の如き構成の本実施例の衝撃検知器を下記の表−２
に示す如き寸法で作成し、前記第１実施例と同様に、所
定の加速度の衝撃を加えた場合に圧電シートから発生さ
れる出力電圧のピーク値を測定した。その結果を第８図
のグラフに示す。

表−２ 第８図に示す如く、上記寸法で作成した本実施例の衝撃
検知器においては加速度ＯＧないし６Ｇの場合に出力電
圧が比例して変化しており、また出力電圧値は第４図に
示した前記第１実施例の衝撃検知器による電圧値に比べ
大きい値となっている。従って本実施例のように衝撃を
検知するための圧電シートをバイモルフ構造とし、ダイ
ヤフラムによって圧電シートが歪み易く、鋼球の抑圧を
受け易くすれば各部の寸法を大きくすることなく、より
小さな衝撃を正確に検知できることがわかった。

ここで上記各実施例においては、中空ハウジングの形状
を正六面体型とし、その検知し得る衝撃方向を、前・後
、上・下、左・右の６方向としているが、この中空ハウ
ジングとしては中空部を有するハウジングであればよく
、例えば正八面体にすれば８方向の衝撃を、正十二面体
にすれば１２方向の衝撃を検知することができる。また
中空ハウジングの形状を球状とし、その中空部に設けら
れた球状の質量体の所定の位置に圧電シート等圧力を検
知する圧力センサを備え、各センサ毎の検知信号を受け
るようにしてもよく、この場合所望の複数の方向の衝撃
を検知することができるようになる。

次に中空ハウジングの中空部に設けられる質量体の形状
としては多面体であってもよく、この質量体の形状によ
っては、中空ハウジングを単なる多面体（正多面体では
ない）にしてもよい。

更に、上記実施例においては圧力センサとして圧電ゴム
を用いているが、例えばシリコンからなる半導体センサ
等、通常用いられる圧力センサであれば何でもよい。尚
その場合各々のセンサによって抵抗値が変化するとか起
電力を発生するとかいった圧力の検知方法が異なること
から、各センサに応じた検知信号の処理装置を設ける必
要はある。

［適用例］ 以上説明した如く、上記各実施例の衝撃検知器によれば
、衝撃を受けた際に中空ハウジング内の鋼球が圧電シー
トを押圧して電圧が発生され、衝撃の方向並びにその力
が検知できるようになるのであるが、次に本発明の適用
例として、上記実施例の如き衝撃に応じて電圧を発生す
る衝撃検知器からの検知信号を処理する処理装置につい
て説明する。

第９図は、その装置を示すブロック図であって、衝撃検
知器５１からの検知信号はピーク電圧保持回路５２に入
力され、そのピーク電圧が出力されるようになる。そし
てこのピーク電圧保持回路５２から出力されたピーク電
圧は、予め設定された電圧を発生する基準電圧発生回路
５３からの基準電圧と比較回路５４にて比較され、増幅
・リレー回路５５に出力される。そしてピーク電圧が基
準電圧以上となると増幅・リレー回路によって負荷に電
源が供給され、衝撃値が所定値以上の場合の駆動制御が
実行される。面図においで５７は上記衝撃検知器５１を
除く各回路に電源を供給するための電源回路であり、こ
の処理装置は単に衝撃検知器５１に設けられた１個の圧
力センサからの検知信号に対応して備えられる装置であ
って、前記実施例のような６個の圧力センサを有する衝
撃検□知器の場合この種の装置が少なくとも６個以上は
備えられることとなる。また１個の圧力センサからの検
知信号のピーク電圧に応じて種々の制御を行なう場合、
基準電圧発生回路５３から複数の基準電圧を発生させ、
それらの基準電圧毎に、比較回路５４及び増幅・リレー
回路５５を設け、ピーク電圧に応じた負荷制御を行なう
ようにすればよい。

ここでこの種の処理装置の回路例を第１０図に示し、簡
単に説明する。第１０図に示す各回路は全て一般的な回
路であって、ピーク電圧保持回路５２′はオペアンプ６
１、ＦＥＴ６２及びダイオード６３を中心に構成され、
検知信号のピーク電圧を出力し、基準電圧発生回路５３
′は２つのトランジスタ６４と６５及びツェナーダイオ
ード６６を中心に構成され、可変抵抗Ｒ１を介して基準
電圧を発生する。また比較回路５４′はオペアンプ６７
を中心に構成され、基準電圧とピーク電圧とを比較して
、トランジスタ６８及びリレー６９からなる増幅・リレ
ー回路５５′を介して負荷５６′に電源電圧を供給し、
駆動する。

［発明の効果１ 以上詳述した如く、本発明の衝撃検知器においては、中
空ハウジングの中空部に質量体を設けると共に中空ハウ
ジング内面の所定の位置に質量体と当接可能に複数の圧
力センサを設け、当該衝撃検知器が衝撃を受けた場合に
質量体が中空ハウジングを押圧する力を電気的に検知す
るよう構成されている。従って複数の圧力センサのうち
衝撃を検知した圧力センサの取り付は位置によって衝撃
方向を検知でき、またその衝撃力をも検知できるように
なる。よって本発明の如き衝撃検知器を例えば車両等に
用い、衝突時等の突発的な事故に対しても乗員の身を守
るべくブレーキ、シートベルト、ショックアブソーバ等
を制御するようにすれば、安全性がより向上できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示し、第１
図はその全体構成図、第２図は圧電シート１１の構成及
びハウジング１０への取り付は状態を示す断面図、第３
図は衝撃を受けた場合の各部の動き及びその作用を説明
するための説明図、第４図は本第１実施例の衝撃検知器
を作成し、衝撃試験を実行した場合の測定データを示す
グラフ、第５図ないし第８図は本発明の第２実施例を示
し、第５図はその全体構成図、第６図は上記第２図と同
様に、圧電シート２３の構成及びダイヤフラム２２への
取り付は状態を示す断面図、第７図は枠部２１を説明す
る斜視図、第８図は上記第４図と同様に、本第２実施例
の衝撃試験データを示すグラフ、第９図及び第１０図は
上記第１及び第２実施例の衝撃検知器を実際に使用する
際にその検知信号を処理するための処理装置の一例を示
し、第９図はそのブロック図、第１０図は回路図、第１
１図は従来の衝撃検知器を表わす概略構成図である。 １０・・・中空ハウジング １１．２３・・・圧電シート １２．２４・・・鋼球 ２１・・・枠部 ２２・・・ダイヤフラム 代理人　弁理士　定立　勉 他１名 第１図 １ｎ 第２図 第３図 第４図 ｒＶノ 孤速度　（ｘＧｍ凶的 第５図 ２ 第８図 １口　速ハ乏　（×Ｇｒｒし渇Ｆ’ｆ）第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中空ハウジングと、 該中空ハウジングの中空部に設けられた質量体と、 上記中空ハウジング内面の所定の位置に上記質量体と当
   接可能に設けられ、上記質量体の上記中空ハウジング内
   面への押圧力を電気的に検知する複数の圧力センサと、 を備えたことを特徴とする衝撃検知器。