JP3100554B2

JP3100554B2 - 衝撃感応装置

Info

Publication number: JP3100554B2
Application number: JP08205623A
Authority: JP
Inventors: 武金子; 鉄平富▼樫▲; 英敏斉藤; 昌宏粂
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1996-08-05
Publication date: 2000-10-16
Anticipated expiration: 2016-08-05
Also published as: JPH1047678A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体が接近し衝突
した時、その衝撃を感知し、火花放電を発生させる衝撃
感応装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、衝撃により火花放電を発する装置
としては、圧電素子によるガスコンロの点火装置、圧電
素子使用のガスライターなどがある。これらは、図４に
構成図を示すように、レバーの操作により、コイルバネ
４１によって抑制されていた衝撃印加鉄芯４２が飛び出
し、圧電素子４３に衝撃を加える。このとき素子によっ
て発電された電圧は、火花放電部４４によって放電し、
種火供給口４５から供給された可燃物に引火する。この
装置の特徴は、レバーの操作で火花放電を発生するが、
レバーの操作の代わりに物体の衝突を考えれば本発明に
類似する。ところが、この方法では何かのショックでレ
バーが動いたときは、不要の時でも発火を誘導する。ま
た、物体の衝突に置き換えると、圧電素子４３と火花放
電部４４が直列に配置されているため、どんな衝突でも
火花を発生する事になる。すなわち、衝突の強さにより
選択できるしきい値が必要であり、ある一定以上の衝突
力で火花放電すると安全である。

【０００３】別に、自動車におけるエアバッグシステム
にも衝突の感知でバッグの膨らみを誘起させるものがあ
る。この例として、特公昭５７−１１０１９号公報には
図５のような方法が開示されている。ここでは、衝突の
感知は磁性体の感磁電極５１が一定以上の力の衝突によ
り、マグネット５５からはがされ、対向する電気接点５
７に接触することにより回路をなし、電気的な手段をも
ってバッグをふくらしめるものである。さらに特開昭５
６−９０７４６号公報にはバンパーにかかる一定以上の
力により、図６に示す回路中のスイッチ６１が働き、抵
抗６２を経由して流れているモニター電流の回路が一気
に大電流となり、故障診断回路の入力アンプ６３で判断
すると同時に起動手段６４で乗員の拘束装置を働かすも
のである。

【０００４】前者はメカニカルな感知装置であり、後者
は電気回路を利用しているが、スイッチ部はメカニカル
なものである。原理的に見れば、前者は電気回路を構成
しており、衝撃により機械的にスイッチが入る構造であ
り、常に電気回路にはスイッチにより通電できるように
電源が必要である。後者の場合は、同様に抵抗６２を経
由して微電流を回路中に常に流しており、電源が常に働
いているものである。

【０００５】前述のように、物体の衝突を電気接点とし
て使用する手段の開示は、種々あるが、電気回路として
常にモニター用電流を負荷しておくと、その信頼性が高
まることは当然のことである。従って、これらの方法は
電源を必要とし、その電源のメンテナンスも必要であ
る。

【０００６】より本発明に用途の近い例として、図７を
説明する。圧電素子７１で感知された衝撃を、電圧比較
回路７２で信号処理する。電圧比較回路には、比較用の
基準電圧が負荷されている。そして負荷された衝撃がし
きい値以上であればサイリスタ７３をＯＮにし、コンデ
ンサ７４に蓄えられた電荷を発熱抵抗７５に流し、放電
させることにより、発生するジュール熱で記載しないア
クチュエータを起動させるものである。この方法の特徴
は、電圧比較回路７２を有しているため、衝撃の大きさ
を選択する、すなわちしきい値を調整できることが挙げ
られ、また、コンデンサ７４の容量を大小変化させるこ
とにより、放電量を調節できる。しかし、電圧比較回路
７２を持つことにより、回路が複雑になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、衝撃を
受けて、その衝撃を感知し、放電する若しくは発熱させ
る手段は多くあるが、圧電素子を用いた一番簡単な装置
はガスライターのようなものである。しかし、何かの都
合で衝撃を感じた場合、不要な時に着火する可能性があ
り、信頼性は高くない。また、その信頼性を高めると、
エアバッグシステムのように煩雑な装置と、モニター用
電源を必要とし、さらにしきい値をセットするために図
７のような回路を用いざるを得ない。高度な信頼性と、
かつ簡単な回路で衝撃に対する放電をもたらす手段を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気抵抗体と
圧電体が電気的に並列に接続され、かつ圧電体と火花放
電部が電気的に直列に接続されており、さらに該抵抗体
は外部からの衝撃に対し、断線可能に形成されているこ
とを特徴とする衝撃感応装置を提供するものであり、回
路が非常に簡単であり、それ故に高度な信頼性も確保さ
れるものである。具体的には、電気抵抗体は絶縁性を有
する構造体と一体をなして形成されており、該構造体及
び抵抗体は絶縁体を介し、圧電体より衝撃物体側に位置
することを特徴とする。そして、電気抵抗体は厚膜や薄
膜のような膜状物で形成されると好ましく、また絶縁性
を有する構造体がセラミックの単体若しくは複合物より
構成されるとより好ましいものとなる。上記構成によれ
ば、非常に簡単な電気構成で、かつ構造も簡単であり、
にもかかわらず衝撃に対する放電の信頼性は非常に高い
ものとなる。また本発明は、回路を作動させるために電
源を必要としないので、メンテナンスが容易であり、寿
命においても優れている。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明の構成を示す。圧電
体１と電気抵抗体２が電気的に並列に配置され、かつ火
花放電部３が圧電体１に直列に配置される。火花放電部
３は電極間のギャップ５ｍｍの針状放電体を用いた例で
ある。本発明では物体が接近し、衝突すると、その衝撃
を感知して圧電体１が電圧を発生し、その電圧がしきい
値を越えない場合には、火花放電部３の電気抵抗に比
べ、電気抵抗体２の電気抵抗が十分に小さいので、圧電
体１で発生した電流は、電気抵抗体２を経てアースされ
る。圧電体１がしきい値以上の電圧を発生した場合に
は、電気抵抗体２が断線し、電気抵抗体２を通じて放電
され得ないので、火花放電部３に電流が流れ、火花を発
生し、この火花でシステム（記載しない）を動かすもの
である。

【００１０】具体的には図２に示す構成となる。接近す
る物体２１に対して、絶縁性を有する構造体２３があ
り、接近する物体と反対側に膜状の電気抵抗体２４が構
造体に一体をなして形成され、これらは絶縁体２５を介
して電極２７、２８に挟まれた圧電体２２に接続され、
さらに支持基板２９に固定される。このときの電気回路
は、図１に示す回路を形成し、リード線３１を経て火花
放電部３０に達する。火花放電部のさらに内部にはこの
火花により始動するシステムが継続するが、省略する。
そのシステムとしては、エアバッグ装置、シートベルト
プリテンショナーなどが挙げられるが、火花により作動
するものであれば良い。

【００１１】また、図３に物体が衝撃を加えた時点で
の、模式図を記載するが、電気抵抗体２４が圧電体２２
よりも衝撃物体側に位置しているので、電気抵抗体２４
が衝撃により断線した後に圧電体２２によって発電され
アースに放電されることなく火花が発生する。尚、この
ように絶縁性を有する構造体が破壊されると、電気抵抗
体が電極に接触する可能性があり、より好ましくは、構
造体の表面に積層された電気抵抗体の上に、さらに絶縁
シート（図２の３２）を設けておくと良い。

【００１２】図２において、絶縁性を有する構造体２３
は、物体の衝突により、弾力性を持つものでも良いが、
衝撃破壊するものが好ましい。衝撃力が小さいときは木
板などが使えるが、衝撃力のしきい値を大きく取る場合
は、セラミックが良く、セラミックは単体でも良く、他
の物質、例えば繊維で補強されたもの、セラミックの種
類を変えて積層したもの、金属を間に挟んだものなど、
しきい値に合わせ厚み、強度を種々選択できる。セラミ
ックの粉末を多量に含む強化プラスチックを用いても良
い。セラミックもしくはその複合物は絶縁性をもつとと
もに延展性に劣るため、しきい値以上の衝撃に対して確
実に破壊し、従って、電気抵抗の確実な断線を発生させ
ることができる。この構造体に一体化した電気抵抗体２
４は、シート状のものを構造体に貼り合わせることもで
きるが、セラミックの板にコーティングしたり、蒸着す
る方法も使える。用いる圧電体２２の起電力に合わせ抵
抗値を適宜選択する。この様に膜状の抵抗体を用いるこ
とにより、図２に示す構成部品の組立て性に優れるとと
もに、絶縁構造体上に形成されているので絶縁構造体の
破壊によって確実な電気抵抗の断線を生じさせることが
できる。

【００１３】圧電体２２は圧電素子を用いる。必要とす
る衝撃値にもよるが、家庭用ガス器具に用いられる着火
装置に使用する圧電着火用素子のようなもので十分に使
用可能である。

【００１４】電極２７、２８は圧電体２２を挟んで対向
するが、圧電体２２が衝撃による発電を一気に火花放電
部３０に流す必要性から、銅板のような良導体を用いる
のが良く、また、衝撃による破壊を起こすと導通性をな
くすので、展性延性に優れたものが好ましい。さらにリ
ード線３１は、プリント配線、ワイヤ、フレキシブルプ
リントサーキットなど適宜選択できるが、電極２７、２
８と同様、衝撃時の破断を防ぐ意味でも、ワイヤを用い
るとその信頼性は向上するので好ましい。支持基板２９
は、衝撃が大きければ破壊するが、少なくとも圧電体２
２に電圧が発生し、その結果、火花放電部３０で放電し
てから破壊されることが必要で、このため、絶縁性を有
する構造体２３よりも強度の大きい材料を用いるべきで
ある。また、火花放電部３０との位置関係から、電気絶
縁性のあるものが好ましく、高強度のセラミック、ＦＲ
Ｐ（繊維強化プラスチック）、ＦＲＣ（繊維強化セラミ
ック）のような素材を用いるのが好ましい。

【００１５】本発明の実施における形態は、図３に示す
ように、接近する物体が一定以上の衝撃で本発明になる
衝撃感応装置に当たり、構造体を破壊し、さらに電気抵
抗体を破壊すると、圧電体が圧縮されて発生した電圧
は、導体、リード線を経て火花放電部で放電する。接近
物体が高速であればあるほど、瞬間に放電するととも
に、圧電体も破壊されることになり、他の先行技術に対
し、特にその即応性に優れたものである。従って、本発
明における、とりわけ優れた点は、接近する物体が衝突
する場合、その衝撃力は運動エネルギーで表されるが、
低速高質量のものより、高速低質量の物体に対して効果
的である。

【００１６】また、本発明の実施形態（図２）のよう
に、圧電体２２が市販のガスコンロ用点火装置に用いら
れるような数mmサイズのものを用いることもでき、非常
にコンパクトな装置とすることができ、また安価でもあ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明は、接近する物体
の衝突による衝撃で放電する装置として、安価に、かつ
コンパクトに製造でき、そして一定以上の衝撃力に対し
てのみ感応する装置として、信頼性も高く、また電源も
不要であるので簡単に運搬できる利点を有する。そして
何よりも衝撃に対し、瞬時応答する特性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す。

【図２】本発明の具体的実施例を示す。

【図３】図２の実施例で物体の衝撃を受けた時の模式図
である。

【図４】先行技術であるガスコンロの点火装置の構成図
である。

【図５】先行技術であるエアバッグセンサーの配線図を
示す。

【図６】先行技術であるエアバッグセンサーの他の例で
ある。

【図７】本発明の先行技術の構成を示す。

【符号の説明】

１・・・圧電体２・・・電気抵抗体３・・・火花放電部２１・・・接近する物体２２・・・圧電体２３・・・絶縁性を有する構造体２４・・・電気抵抗体２５，２６・・・絶縁体２７，２８・・・電極２９・・・支持基板３０・・・火花放電部３１・・・リード線３２・・・絶縁シート４１・・・コイルバネ４２・・・衝撃印加鉄芯４３・・・圧電素子４４・・・火花放電部４５・・・種火供給口５１・・・磁性体の感磁電極５５・・・マグネット５７・・・電気接点６１・・・スイッチ６２・・・抵抗６３・・・故障診断回路の入力アンプ６４・・・起動手段６５・・・電源７１・・・圧電素子７２・・・電圧比較回路７３・・・サイリスタ７４・・・コンデンサ７５・・・発熱抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤英敏兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者粂昌宏兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献実開平４−126172（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23Q 2/28 122 F42C 11/02 G01P 15/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気抵抗体と圧電体が電気的に並列に接
続され、かつ圧電体と火花放電部が電気的に直列に接続
されており、さらに該抵抗体は外部からの衝撃に対し、
断線可能に形成されていることを特徴とする衝撃感応装
置。
【請求項２】前記抵抗体は絶縁性を有する構造体と一
体をなして形成されており、該構造体及び抵抗体は絶縁
体を介し、圧電体より衝撃物体側に位置することを特徴
とする請求項１に記載の衝撃感応装置。
【請求項３】前記電気抵抗体は膜状物からなり、絶縁
性を有する構造体上に形成されている請求項１に記載の
衝撃感応装置。
【請求項４】絶縁性を有する構造体がセラミックの単
体又はこの複合物より構成される請求項２又は３に記載
の衝撃感応装置。