JP3577838B2 - 衝突検知装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定値以上の加速度を検出することで、移動体の衝突を検出するようにした衝突検知装置に関する。本衝突検知装置は、例えば、車両において、乗員を保護するためのエアバッグ装置、シートベルトの巻取装置を起動させるタイミングを決定するための装置に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のエアバッグ装置において用いられる衝突検知装置として、重量重心と回動中心とを偏心させたロータに作用する加速度により、ロータを回動させその回動に伴って接点を閉成させることで、車両の衝突を検出するようにした装置が知られている（特開平２−１６８５２５号公報）。
しかしこの装置では、衝突時の加速度に抗する方向に付勢し、ロータの回動に抵抗力を与えるバネ部材と、接点部材とが別体で構成されている等、部品点数が多くなり機械的接続部が多いという問題があった。また、このために、構造的に接点間の間隔を確保することが難しく、衝突検知装置の小型化が困難であった。そこで、本出願人により、板バネに接点機能とロータを弾性付勢する機能とを合わせ持たせるなどにより部品点数を削減し、より簡易な構成で小型化できる衝突検知装置が開発され、すでに出願されている（特願平６−１７２１３８号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この簡易な構成の衝突検知装置では、回動可能なウェイトをカバーに設けられたストッパに当接させることで、ウェイトの回動を規制している。しかし、このストッパのダンパ効果が少ないために、車両の側面衝突時などのように、加速度の波形幅が小さく（高周波）且つピーク値が大きい場合には、接点がオンオフする、即ち、チャタリングが発生し、安定した衝突検知信号が得られないという問題がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、ストッパのダンパ効果を向上させた構造とすることにより、接点間のチャタリングを防止し、安定した衝突検知信号が得られるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の手段を採用することができる。この手段によると、ウェイトは重量重心に対して偏心した位置でロータと共に回動可能に支持されており、ウェイトに作用する加速度が大きい程、ウェイトは大きく回転し、所定値以上の加速度を受けてウェイトの回転角が所定値以上となると、それに伴ってロータが回動し、一対の接点部材の接点の状態が変化する。即ち、常開接点であれば接点は閉成され、常閉接点であれば接点は開成される。一方、ウェイトの所定角度以上の回動を規制するために、ウェイトの回動経路に、規制手段が配設されている。その規制手段は、ウェイトからの作用力によりその作用力の方向に屈曲可能な弾性体で、屈曲方向に対して屈曲が可能な空間を設けて配設されている。ウェイトはこの規制手段に当接して、それ以上の回動が規制される。ウェイトが規制手段に当接する時、規制手段がウェイトの回動方向に屈曲することによって規制手段はウェイトの回転エネルギーを吸収し、ウェイトの回転に対してダンパとして機能することでウェイトの回動による衝撃が吸収される。よって、接点部材の接点間のチャタリングが防止され、ウェイトの回転により形成される接点状態の保持時間を増加させることができ、パルス幅の広い安定した衝突検知信号を得ることができる。
【０００６】
また、請求項２に記載の手段によれば、接点部材を構成する一対の板バネの先端部がロータに形成されたカムに接触し、検出すべき加速度による回転方向と逆方向にロータが弾性付勢されて回転抵抗力が与えられ、その加速度が所定値以上の大きさのときにロータのカムの作用により接点の状態が変化する。
これにより、ウェイトが回転方向と逆向きに弾性付勢されているので、車両の振動や、急ブレーキ時などに作用する減速度によって、接点の状態が変化することが防止され、衝突検知装置の信頼性を向上させることができる。
【０００７】
請求項３に記載の手段によれば、規制手段はウェイトとの当接時に屈曲可能な両端固定の梁構造に形成されている。
これにより、ウェイトとの当接時に、規制手段の当接部位が屈曲するので、ウェイトの回動による衝撃を吸収し、請求項１に記載の手段と同等の効果を得ることができる。
【０００８】
請求項４に記載の手段によれば、規制手段の両端はケーシングを構成する保護部材に固定されており、ウェイトが規制手段に当接する時、規制手段の屈曲を可能とする空間が規制手段と保護部材との間に設けられている。
これによりウェイトと規制手段との当接時に、規制手段の当接部位がウェイトの回動方向に屈曲するので、ウェイトの回動による衝撃を吸収し、請求項１に記載の手段と同等の効果を得ることができる。
【０００９】
請求項５に記載の手段によれば、規制手段は弾力を有する樹脂材、ゴム材、コイルスプリング、板バネ等の弾性体で構成されている。
これにより、ウェイトと規制手段との当接時に、規制手段の当接部位を作用力の方向に効果的に屈曲させることができ、規制手段のダンパ効果を高めることができる。
【００１０】
請求項６に記載の手段によれば、ロータのカムは第一カムと第二カムで構成されており、一対の板バネのそれぞれを第一カム、第二カムに接触させることで、ロータは衝突時の回動方向と逆方向に弾性付勢されている。この板バネによる付勢力によりウェイトの回転に対する抵抗力が与えられる。そして、ロータの回動時に第一カム、第二カムの作用により一対の板バネの接点間の間隔は狭くなり、接点が閉成される。
これにより、一対の板バネの接点の間隔を十分に確保できるので、衝突検知装置の信頼性をより向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係わる衝突検知装置２０の構成を示した斜視図であり、図２はその組付けを示す組付展開図である。衝突検知装置２０は樹脂性のケーシングを構成するカバー１０（保護部材に相当）、平板状のベース１２、及びハウジング１３を有している。ベース１はハウジング１３に、ハウジング１３はカバー１０にそれぞれ圧入により固定されている。
【００１２】
ハウジング１３は、基部１３２と、向合った一対の柱部１３０ａ、１３０ｂとを有し、それらの柱部１３０ａ、１３０ｂの先端部に溝１３１ａ、１３１ｂがそれぞれ形成されている。そして、それらの溝１３１ａ、１３１ｂにより、軸５の両端が機械的に固定されている。軸５には、回動中心と重量重心とが偏心したウェイト４が、軸５の回りに回動可能に取付けられている。
ウェイト４は金属板より機械加工により成形されており、その重量や重心位置の調整のために、穴あけ加工により円形の穴４ａが貫通して設けられている。このウェイト４上にはロータ１がウェイト４と軸５を共有するように樹脂モールドにより形成されており、これにより、そのロータ１はウェイト４と同期して軸５の回りに回動可能である。ロータ１は、第一カム１ａと第二カム１ｂとを有している。
【００１３】
ベース１２には板バネ２と板バネ３とが所定間隔にて立設されおり、それらの板バネ２、３は、先端部にそれぞれ接点２ａ、３ａを有している。接点２ａは平面であるが、接点３ａは接点２ａの側に凸状に形成されている。板バネ２、３の端部２ｂ、３ｂは、それぞれ第一カム１ａ、第二カム１ｂのカム面と当接し、ウェイト４及びロータ１に対して、加速度の作用によって回動する方向と逆方向に弾性付勢している。これにより、急ブレーキ時や、凹凸の大きい路面の走行中などに発生する微小加速度によってウェイト４及びロータ１が回動することが規制される。
【００１４】
板バネ３は、その略中央から端部３ｂにかけて長さ方向にスリット３ｃが形成され、端部３ｂが２つに分離されている。このスリット３ｃの形成によって、接点２ａと接点３ａとの接触を良好に行える。
板バネ２、３はそれぞれ外部に突出した出力端子８ａ、８ｂ、出力端子６ａ、６ｂと接触してベース１２に固定されている。ベース１２の下には後述のシール剤１１（図３参照）が設けられ、衝突検知装置２０内の気密を保持している。出力端子６ａ、６ｂ及び８ａ、８ｂは、シール剤１１の下側から外部に突出し、それらの端子６ａ、６ｂ及び８ａ、８ｂを介して、衝突時に接点２ａと接点３ａとの閉成状態を衝突検知信号として検出することができる。
【００１５】
ウェイト４の回動する経路には、角柱形状のストッパ１６（規制手段に相当）がその両端をカバー１０に保持されて配設されている。ストッパ１６は弾力を有する樹脂材、例えばＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン三量体）などから成り、カバー１０に圧入により両端固定されている。ウェイト４の回動経路方向におけるカバー１０がストッパ１６に対面する部位の肉厚は薄肉化され、これによりストッパ１６とカバー１０との間には間隙部（空間）９が設けられている。ウェイト４は、回動時にストッパ１６と当接することで所定量以上の回動が規制される。
【００１６】
カバー１０の取付け面１０ａ側には、固定端子１４ａ、１４ｂと固定端子１５ａ、１５ｂ（図３参照）が樹脂インサート成形により固定されている。この固定端子１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂを用いて衝突検知装置２０が図示しない回路基板などに固定される。固定端子１４ａ、１４ｂと固定端子１５ａ、１５ｂは、それぞれ後述のインサート金具１４、１５として金属の薄板を機械加工することにより一体的に形成されている。
【００１７】
図３（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は衝突検知装置２０の正面図、側面図、及び下面図をそれぞれ示している。図中のＡ方向が衝突方向を示している。
インサート金具１４、１５は、それぞれの固定端子１４ａ、１４ｂ、固定端子１５ａ、１５ｂが取付け面１０ａの四隅に配置されるように、取付け面１０ａの両側に設けられている。インサート金具１４、１５のそれぞれにおいて、固定端子１４ａ、１４ｂ、固定端子１５ａ、１５ｂと反対側の端部に曲げ加工により曲げ部１４ｃ、１５ｃが所定の角度（図では略直角）に形成されている。
【００１８】
ここで、インサート金具１４、１５の正面図を図９（ａ）に、側面図を図９（ｂ）にそれぞれ示す。図９に示されるようにインサート金具１４、１５は後述の誤配置を防止するために、対角線上に配置されている固定端子１４ａ、１５ｂの根元に非対称形状部１４ｄ、１５ｄが、それぞれ、形成されている。
また、図３（ｃ）に示されるように出力端子６ａ、６ｂ及び出力端子８ａ、８ｂの周囲にはシール剤１１が配置されており、検知装置２０の内部の気密性を確保している。
【００１９】
次に、衝突検知装置２０の作用について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、所定レベル以上の加速度が作用せず、接点２ａと接点３ａとがオフ状態の時の衝突検知装置２０の正面断面図、側面断面図をそれぞれ示している。
この状態下においては、板バネ２、３によりロータ１が図中Ｂ方向に弾性付勢されており、ロータ１と一体化されたウェイト４はハウジング１３に対して図中Ｂ方向に付勢されている。
【００２０】
図５（ａ）、（ｂ）は、ケース１０に図中Ｂ方向に、従って、ウェイト４にＡ方向に、所定レベル以上の加速度が作用し、接点２ａと接点３ａとがオン状態となった時の衝突検知装置２０の正面断面図、側面断面図をそれぞれ示している。ウェイト４にＡ方向に所定レベル以上の加速度が作用すると、ウェイト４の重量重心にモーメントが作用し、板バネ２、３から付勢される弾性力に抗してウェイト４及びロータ１が軸５を中心に図中ａ方向に回動する。そして、ウェイト４がストッパ１６に当接することで、ウェイト４及びロータ１の回動が規制される。
【００２１】
このとき、ロータ１の回動に伴って、第一カム１ａ、第二カム１ｂとそれぞれ接触していた板バネ２、３が、互いに間隔を狭めながら変位し、ロータ１の所定の回動量にてそれぞれの接点２ａと接点３ａとが接触する。接点２ａと接点３ａとの接触状態は、出力端子６ａ、６ｂ、８ａ、８ｂから通電される電流の変化により、衝突検知信号として検出することができる。
ここで、衝突検知装置２０の回路図を図６に示す。図６に示されるように、本実施例では出力端子６ｂ、８ａを介して図示しない点火回路及びモニタ回路に衝突検知信号が出力され、出力端子６ａ、８ｂを介して図略のＥＣＵ側のダイアグレジスタに検知信号が出力される構成とした。
【００２２】
ストッパ１６は、ウェイト４との当接時において、当接部１６ａを中心に間隙部９側に屈曲する。これによりウェイト４の回動による運動エネルギがストッパ１６の弾性エネルギに変換され、ストッパ１６はウェイト４との当接時にダンパとして作用し、ウェイト４の衝撃がストッパ１６に吸収される。
このようにしてストッパ１６とカバー１０との間に間隙部９を設けて、ウェイト４との当接時にストッパ１６を屈曲させることによりダンパ作用を増加させることで、ウェイト４がストッパ１６に当接するときに、接点２ａ、３ａ間のチャタリングを防止できると共に、接点オンの保持時間を増加させることができ、衝突検知信号を安定して出力させることができる。
尚、本実施例では、上記構成とすることで、ストッパ１６とカバー１０との間に間隙部９を設けない構成に比較して接点オンの保持時間を約１．３倍に向上させることができた。
【００２３】
上記実施例では、ウェイト４に穴４ａを形成することで、ウェイト４の重量や重心位置を調整する構成としている。これにより、ウェイト４の外形形状を変化させることなく、衝突検知装置２０の感度特性を変化させることができる。
この穴４ａの有無による感度特性の変化を図８に模式的に示す。図８において、縦軸は作用した加速度の値（Ｇ）を示し、横軸は加速度波形のパルス幅（周期）（ｍｓ）を示し、曲線は接点がオンする動作レベルを示している。図８より、ウェイト４に穴４ａを設けることで、接点がオンする動作レベルを大きくすることができる。この特性を利用して、例えば、前面衝突時に比較して側面衝突の場合は、作用する加速度が高周波で、そのレベルが大きいので、前面衝突用の衝突検知装置のウェイトに穴を設けることで、側面衝突用のウェイトを容易に形成することができる。
また、ウェイト４の外形形状が変化しないので樹脂モールド型を共用でき、コストメリットが大となる。
【００２４】
上記実施例では、インサート金具１４、１５にそれぞれ曲げ部１４ｃ、１５ｃを設けた構成とした。この曲げ部１４ｃ、１５ｃを設けることにより、インサート金具１４、１５の厚さ方向の曲げ強度を高めることができると共に、樹脂インサート成形時に金具１４、１５を固定することができるので、薄肉樹脂部への薄肉金具のインサート成形を可能にした。
例えば、図１０（ｂ）に曲げ部を有しないインサート金具１５を用いて樹脂インサート成形を行った時の状態を模式的に示すが、曲げ部を有していないのでインサート成形時に金具１５は左右に振れてしまい、その状態で成形される。このため、図１０（ｂ）に見られるように金具１５がカバー１０の内壁面に突き出てしまう。
一方、図１０（ａ）に示すように金具１５に曲げ部１５ｃを設けると、曲げに対する強度が増加するので、インサート成形時に左右の振れ量を減少させることができると共に、金型２１と金型２２とで金具１５を固定できるので、金具１５を正確に所定位置及び所定姿勢に固定した状態で樹脂インサート成形を行うことができる。
このようにすることで、樹脂インサート成形品の薄肉化、及び確実な気密保持が可能となる。また、インサート成形後に、外観から金具１５のインサート位置、及びその状態確認を行うことができるので、品質管理が容易である。
【００２５】
また、図９に示されるようにインサート金具１４、１５にはそれぞれ非対称形状部１４ｄ、１５ｄが形成されているので、誤配置が防止される。
例えば、図１１（ｂ）に示すように、インサート金具１４、１５のそれぞれの曲げ部１４ｃ、１５ｃの向きを右向きに配置すると、曲げ部１５ｃがカバー１０の内周面に突き出た状態となる。このように、インサート金具１４、１５の配置によっては、曲げ部１４ｃ、１５ｃの一方、または、両方がカバー１０の内周面に突き出た状態となるため、製品不良が発生する。
しかし、本実施例のように、インサート金具１４、１５に非対称形状部１４ｄ、１５ｄを設けてそれらを目印としてインサート金具１４、１５を金型２２に配設することで、インサート金具１４、１５の配設姿勢を図１１（ａ）に示すように正規の姿勢とすることができ、不良品の発生を防止することができる。
また、図１１（ｂ）に示すようにインサート金具１４、１５が配置された場合、カバー１０の内側形状を形成する中子金型とインサート金具１５の曲げ部１５ｃが干渉し、中子金型を破損する恐れがあるが、本実施例のように図１１（ａ）に示す正規の姿勢に配置することで、中子金型とインサート金具１５とが干渉せず、金型の破損を防止することができる。
【００２６】
また、この非対称形状部１４ｄ、１５ｄは固定端子１４ａ、１５ｂの根元部の内側を切欠いて形成している。この時、本装置２０を図示しないプリント基板へ配設する時、プリント基板と当接する端面よりも図９（ａ）に示すようにΔだけ多く削除されている。この結果、プリント基板に対する支点が固定端子１４ａ、１５ｂの根元部の外側の端面Ｓ１、Ｓ２となり、支点間の距離Ｌを長くすることができ、本装置２０をプリント基板へ取付ける時、その姿勢を安定化することができる。
尚、図９では、非対称形状部１４ｄ、１５ｄを固定端子１４ａ、１５ｂの根元に形成したが、非対称形状部１４ｄ、１５ｄを端子１４ａ、１５ｂの先端に設けても良い。また、非対称形状部１４ｄ、１５ｄを対角線関係にある固定端子１４ａ、１５ｂの根元に設けたが、別の対角線関係にある固定端子１４ｂ、１５ａ側に設けてもよい。要は、インサート金具１４、１５の配置時に向きが明確に認識できる位置であれば、非対称形状部１４ｄ、１５ｄの形成位置及び形状には限定しない。
【００２７】
上記実施例では、ストッパ１６を角柱形状としたが、より効果的にたわませるために板状或いは円柱形状としてもよい。
尚、上記実施例では、ストッパ１６をＥＰＤＭで構成したが、ストッパ１６は弾力を有した樹脂材であればよく、その材質は限定しない。
また、必ずしもストッパ１６を樹脂材で構成する必要はなく、他の弾性体を用いて構成してもよい。例えば、スプリングコイルや板バネ等の弾性部材を用いてストッパ１６を構成してもよい。
上記実施例では、ストッパ１６をカバー１０に両端固定したが、ハウジング１３や他の部材に固定してもよく、その固定方法も十分なたわみが得られれば両端固定に限定しない。
【００２８】
上記実施例では、カバー１０を薄肉化することでストッパ１６との間に間隙部９を設ける構成としたが、ストッパ１６を薄肉化するなどの形状を変更することで間隙部９を設けてもよい。
上記実施例では、ウェイト４に形成される穴４ａの形状を、加工を容易にするために円形形状としたが、矩形形状や三角形状など他の形状でもよく、また穴４ａは必ずしもウェイト４を貫通していなくてもよい。
さらに、接点は常開接点で所定値以上の加速度が作用した時に閉成される接点としたが、常閉接点で所定値以上の加速度が作用した時に開成される接点としても良い。
【００２９】
上記実施例では、接点２ａ、３ａをそれぞれ板バネ２、３に一体的に設けた構成としたが、板バネと接点とを別体で構成し、板バネの作動と連動して接点の状態を変化させる構成としてもよい。さらには、ロータの回転と連動して接点の状態が変化する一般的機構、例えばリンク機構等により接点を作動させてもよい。また、ウェイト４及びロータ１を軸５の回りに回動自在に支持しているが、ウェイト４及びロータ１と軸５とを固定し、ハウジング１３に軸受を設け、軸５をその軸受に対して回転可能に軸支しても良い。
【００３０】
上記に示されるように本発明によれば、ウェイトとの当接時にストッパを屈曲させ、ウェイトの回動による衝撃をストッパで吸収することで、接点間のチャタリングを防止でき、接点オンの保持時間を長くでき、安定した衝突検知信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置の構成を示した斜視図。
【図２】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置の組付展開を示した模式図。
【図３】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置の構成を示した構造図。
【図４】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置において加速度が作用していない時の構成を示した構造図。
【図５】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置において加速度が作用している時の構成を示した構造図。
【図６】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置において衝突検知信号を処理する回路構成を示した回路図。
【図７】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置のロータ及びウェイトの構成を示した斜視図。
【図８】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置においてウェイトの穴あけ加工の有無による特性変化のようすを示した模式図。
【図９】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置のインサート金具の構造を示した構成図。
【図１０】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置においてインサート金具の曲げ部の有無による樹脂インサート成形結果を示した構造図。
【図１１】本発明の第一実施例に係わる衝突検知装置においてインサート金具の非対称形状部の有無による樹脂インサート成形結果を示した構造図。
【符号の説明】
１ ロータ
１ａ 第一カム
１ｂ 第二カム
２、３ 板バネ
２ａ、３ａ 接点
４ ウェイト
４ａ 穴
５ 軸
６ａ、６ｂ、８ａ、８ｂ 出力端子
９ 間隙部
１０ カバー
１１ シール剤
１２ ベース
１３ ハウジング
１４、１５ インサート金具
１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ 固定端子
１６ ストッパ
２０ 衝突検知装置

Claims (6)

1. 受ける加速度を回転力に変換し、その回転力に応じて機械的接点の状態を変化させることで、所定値以上の加速度を検出するようにした衝突検知装置において、
   加速度を受けるウェイトと、
   前記ウェイトの重量重心に対して偏心した位置において前記ウェイトを回動可能に支持する軸と、
   前記軸に支持され前記ウェイトの回動と共に回動するロータと、
   このロータの所定の回動量により、一対の接点の状態が変化するように構成された一対の接点部材と、
   前記ウェイトの回動経路に配設され、前記ウェイトの所定位置を超える回動を規制すると共に、前記ウェイトからの作用力によりその作用力の方向に屈曲する弾性体を屈曲が可能な空間を設けて配設した規制手段と
   を有することを特徴とする衝突検出装置。
2. 前記ロータはカムを有し、
   前記接点部材は、接点を有し、所定間隔で立設された一対の板バネから成り、それぞれの板バネの先端部が前記カムに接触して前記ロータの回動方向と逆方向に前記ロータを弾性付勢し、前記加速度が所定値以上の大きさの時に、回動する前記ロータの前記カムの作用により、前記接点の状態を変化させること
   を特徴とする請求項１に記載の衝突検知装置。
3. 前記規制手段は前記ウェイトとの当接時に屈曲可能な両端固定の梁構造から成ること
   を特徴とする請求項１または２に記載の衝突検知装置。
4. ケーシングを構成する保護部材を備え、
   前記規制手段は前記保護部材に両端固定され、
   前記ウェイトと前記規制手段との当接時に、前記規制手段の屈曲を可能とする空間が前記規制手段と前記保護部材との間に設けられていること
   を特徴とする請求項３に記載の衝突検知装置。
5. 前記規制手段は、弾力を有する樹脂材、ゴム材、コイルスプリング、板バネ等の弾性体で構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の衝突検知装置。
6. 前記ロータの前記カムは第一カムと第二カムとから成り、
   前記一対の板バネは、それぞれ、前記第一カム及び前記第二カムに接触し、前記ロータを衝突時の回動方向と逆方向に付勢し、
   前記第一カムと第二カムの形状は、衝突時に、回動するカムの作用により、前記一対の板バネの前記接点の間隔が狭められ、前記接点が閉成される形状であること
   を特徴とする請求項２に記載の衝突検知装置。

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