JPH11287819A

JPH11287819A - 衝撃検知装置

Info

Publication number: JPH11287819A
Application number: JP8777798A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Niwa; 正久丹羽
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性の高い衝撃検知装置を提供する。【解決手段】発振回路１１と検波回路１２により検知手
段が構成される。発振回路１１の検出コイルＬ１から高
周波磁束が生じ、衝撃によって変位した金属製の被検知
物体５が接近すると、被検知物体５で生じる渦電流損に
より発振回路１１の発振振幅が変化する。この発振振幅
が検波回路１２で直流化され、増幅回路１４で増幅され
た後、比較回路１５でしきい値と比較されて所定以上の
衝撃が検知される。而して、従来例のリードスイッチ４
のような機械的な接触機構を有さず、被検知物体５との
距離に応じた信号を出力しているので、機械的な接触機
構を持たないために、従来例のように接点の接圧や接触
信頼性を考慮する必要がなく、長期間に渡って安定した
衝撃の検知信頼性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のエ
アバックやシートベルトを起動させるために車体に加え
られる衝撃を検知する衝撃検知装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエアバッグはある方向の衝撃が
所定の値以上になれば動作するものである。衝撃検知に
は半導体や圧電型の加速度センサが使われるが、２重安
全のため、加速度センサとは異なる種類の衝撃センサが
用いられる。従来の衝撃センサとしては、図５に示すよ
うに、自動車の車体等に取り付けられるケース２と、ケ
ース２内にて自動車等の前後方向に沿って延びるように
配設された中空円筒状のスイッチケース３と、このスイ
ッチケース３内に収められたリードスイッチ４と、ケー
ス２内でケース２の長手方向に移動可能で、ケース２と
スイッチケース３の間に取り付けられたマグネット５
と、このマグネット５を支持するスプリング６とから構
成されたものが提供されている。このように構成された
衝撃センサによれば、本衝撃センサが取り付けられた自
動車等が停止している場合や通常の走行をしている場合
には、マグネット５はケース２内でスプリング６に支持
された状態でリードスイッチ４より比較的離れた通常の
マグネット位置７に位置しているため、リードスイッチ
４はマグネット５の磁力の影響を受けることはなくオフ
状態である。

【０００３】この状態で、例えば事故等により自動車等
が急激に停止した場合など、衝撃が発生した場合には、
ケース２内のマグネット５は衝撃により車両前方の方向
に慣性力を受け、スプリング６のばね力に抗して衝突時
マグネット位置８に移動する。そして、マグネット５が
リードスイッチ４に近ずき、このためリードスイッチ４
はマグネット５による磁力の影響を受けることになるの
で、オン状態になる。この時、このオン状態が、リード
スイッチ４の出力端子１８から外部に取り出され、エア
バッグやシートベルトシステムが起動して自動車等の乗
員の安全が確保されることになる。その後、自動車等が
停止すると、ケース２内のスプリング６に抗してかかる
慣性力が弱まり、スプリング６の復元力によりマグネッ
ト５は通常のマグネット位置７に戻り、リードスイッチ
４は再びオフの状態になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エアバ
ッグは事故時の生命安全保証という重要な部品であるた
め、従来のリードスイッチ４を用いた有接点の衝撃セン
サでは、リードスイッチ４の接圧の小ささや接点の接触
信頼性という点で問題を有するものであった。本発明
は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、信頼性の
高い衝撃検知装置を提供しようするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、外部からの衝撃力で所定の方向
に変位する被検知物体と、この被検知物体の変位を非接
触で検知する検知手段と、該検知手段の出力を信号処理
する信号処理手段とを備え、前記検知手段は、機械的な
接触機構を有さず、被検知物体との距離に応じた信号を
出力して成ることを特徴とし、検知手段が機械的な接触
機構を持たないため、従来例のように接点の接圧や接触
信頼性を考慮する必要がなく、長期間に渡って安定した
衝撃の検知信頼性が得られる。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記検知手段の出力信号から衝撃による被検知物体
の変位に応じた変動分のみを検出する変動分検出手段を
備えたことを特徴とし、検知手段の温度特性や部品の特
性ばらつきに左右されずに衝撃の検知を行うことができ
る。請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記
変動分検出手段がカップリングコンデンサから成ること
を特徴とし、簡単な回路構成で変動分検出手段が実現で
きる。

【０００７】請求項４の発明は、請求項１又は２又は３
の発明において、金属製の前記被検知物体と、高周波磁
界を発生させ前記被検知物体の変位に応じた渦電流損に
よる高周波磁界の変化を検知する前記検知手段とを備え
たことを特徴とし、被検知物体が金属製であればよく、
検知がし易い形状等の加工が容易で且つ安価にできる。

【０００８】請求項５の発明は、請求項１又は２又は３
の発明において、永久磁石から成る前記被検知物体と、
ホール素子から成る前記検知手段とを備えたことを特徴
とし、ホール素子が小型であることから永久磁石から成
る被検知物体の寸法が多少大きくなっても装置全体の形
状を小型にすることが可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の実施形態
１を図１〜３を用いて詳細に説明する。本実施形態のブ
ロック図を図１に、その具体回路構成図を図２にそれぞ
れ示す。本実施形態では、発振回路１１と検波回路１２
により検知手段が構成される。

【００１０】この発振回路１１は、図２に示すように、
検出コイルＬ１、コンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路、帰
還抵抗Ｒ３並びにトランジスタＴｒ２で構成されるコル
ピッツ発振回路である。トランジスタＴｒ２のコレクタ
−アース間に検出コイルＬ１とコンデンサＣ１，Ｃ２の
直列回路が互いに並列に接続され、コンデンサＣ１，Ｃ
２の接続点が帰還抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴｒ２
のエミッタに接続されている。ここで、トランジスタＴ
ｒ２は、トランジスタＴｒ１と互いのベースが接続され
てカレントミラー回路が形成されており、トランジスタ
Ｔｒ１のコレクタに接続された定電流源Ａによる定電流
に応じた一定電流がトランジスタＴｒ２のコレクタにも
流れる。なお、本実施形態では基準電圧回路１０により
所定の基準電圧Ｖccが各回路に供給されているが、外部
から上記基準電圧Ｖccを供給するようにして基準電圧回
路１０を省略することも可能である。

【００１１】また、検波回路１２は、トランジスタＴｒ
３、抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ３から構成され、トラン
ジスタＴｒ３のエミッタがコンデンサＣ３、抵抗Ｒ４の
一端にそれぞれ接続され、抵抗Ｒ４のもう一端が基準電
圧回路１０に接続され、コンデンサＣ３のもう一端が接
地してある。而して、検波回路１２では、発振回路１１
の高周波の出力電圧を抵抗Ｒ４で検波し、コンデンサＣ
３で平滑してアナログの直流出力電圧Ｖａを得ている。

【００１２】検波回路１２の出力端には、図１に示すよ
うにカップリングコンデンサＣｏの一端が接続され、さ
らにカップリングコンデンサＣｏの他端が増幅回路１４
に接続されている。図２においては、カップリングコン
デンサＣｏの一端がトランジスタＴｒ３のエミッタに接
続され、もう一端が抵抗Ｒ５を介して増幅回路１５の増
幅器ＯＰ１の入力端に接続されている。このカップリン
グコンデンサＣｏはアナログ出力Ｖａの変動分を検出す
るものであり、増幅器ＯＰ１はカップリングコンデンサ
Ｃｏで検出された上記変動分を増幅する。

【００１３】増幅回路１５の増幅器ＯＰ１の出力端は、
比較回路１４のコンパレータＣＰ１の非反転入力端に接
続されている。そして、コンパレータＣＰ１の反転入力
端には、基準電圧Ｖccを抵抗Ｒ７，Ｒ８で分圧して得ら
れるしきい値電圧Ｖｂが入力されている。而して、コン
パレータＣＰ１では、増幅回路１５から出力されるアナ
ログ出力Ｖａの増幅された変動分Ｖａ’としきい値電圧
Ｖｂとを比較して、変動分Ｖａ’がしきい値電圧Ｖｂを
越えた場合（Ｖａ’＞Ｖｂ）に出力がローレベルからハ
イレベルに変化し、そのハイレベルの信号を出力回路１
６に与える。

【００１４】図３は本実施形態の衝撃検知装置１の構造
を示す断面図である。但し、構造上で従来例と共通する
部分には同一の符号を付して説明を省略する。上記各回
路を構成する回路部品１９や検出コイルＬ１がプリント
基板２０に実装されてケース２内に収納してある。そし
て、プリント基板２０の周囲には、鉄などの金属により
環状に形成された被検知物体５が、スプリング６によっ
てケース２の長手方向に移動自在に支持されている。ま
た、プリント基板２０の一端からは出力回路１６の出力
を外部へ取り出すための出力端子１８の一端が接続され
ており、この出力端子１８の先端部分がケース２の外に
突出させてある。

【００１５】上述のように構成される本実施形態の衝撃
検知装置１は、衝撃が加わる方向、例えば自動車の進行
方向とケース２の長手方向とを略一致させて自動車等に
取り付けられる。いま、この衝撃検知装置１が取り付け
られた自動車等が通常走行時、或いは停止している際に
は、衝撃検知装置１のケース２内で発振回路１１の検出
コイルＬ１が衝撃時の被検知物体５の位置に合わせて配
置されているため、被検知物体５が検出コイルＬ１から
離れた位置にあり、発振回路１１が所定の発振振幅で発
振している。この結果、発振回路１１内の検出コイルＬ
１の高周波磁束が被検知物体５に影響されることはな
い。このため、発振振幅は大きいままであり、検波回路
１２からは比較的低いアナログ直流出力電圧Ｖａが得ら
れる。而して、カップリングコンデンサＣｏに入力する
アナログ出力Ｖａの変動分がないため、増幅回路１４の
出力はしきい値電圧Ｖｂよりも低く、コンパレータＣＰ
１の出力はローレベルとなる。この結果、出力回路１６
から外部に信号を発することなく、自動車等のエアバッ
グやシートベルトシステムが起動することはない。

【００１６】一方、事故等の衝撃により、被検知物体５
が通常被検知物体位置７から衝突時被検知物体位置８に
移動した場合（図３参照）、検出コイルＬ１の直近に被
検知物体５が変位するため、被検知物体５の表面で高周
波磁束による渦電流損が生じて発振回路１１の発振振幅
が小さくなる。このため、検波回路１２のアナログ出力
Ｖａは高くなり、カップリングコンデンサ１３により金
属製の被検知物体５が接近することによる変動分だけが
検出される。そして、この検出された変動分を増幅回路
１４により増幅し、比較回路１５に入力するが、この
時、変動分はしきい値電圧Ｖｂより高いため、比較回路
１４のコンパレータＣＰ１の出力がローレベルからハイ
レベルに変化する。出力回路１６では、コンパレータＣ
Ｐ１の出力がハイレベルになると自動車等のエアバッグ
やシートベルトシステムを起動するための信号を出力端
子１８から外部に出力するのである。

【００１７】ところで、基本的には検波回路１２で得ら
れるアナログ出力Ｖａの大小によって被検知物体５の有
無検知をおこなうことが可能であるが、検出コイルＬ１
等の回路部品のバラツキや温度変動により、アナログ出
力Ｖａは被検知物体５の接近とは無関係に増減する要素
がある。例えば、高温となる検出コイルＬ１の抵抗増等
のためアナログ出力Ｖａは大きくなる。また、帰還抵抗
値Ｒ３のばらつきやコンデンサＣ１，Ｃ２の容量のばら
つきでもアナログ出力Ｖａは増減するのである。

【００１８】そのため、本実施形態においては、カップ
リングコンデンサＣｏで被検知物体５の接近にともなう
アナログ出力Ｖａの変動分だけを検出し、それを増幅回
路１４で増幅し、比較回路１５で弁別することによっ
て、金属から成る被検知物体５の接近（変位）を判断し
て出力する構成としている。なお、温度変化というのは
急激には起こり得ないため、温度変化によるアナログ出
力Ｖａの変化が増幅されることはない。但し、被検知物
体５が比較的ゆっくりと検出コイルＬ１に近ずいてくる
場合には、本実施形態の回路構成では検知できない虞が
ある。しかしながら、本実施形態の衝撃検知装置１の用
途として自動車の衝突時を想定しているのであるから、
被検知物体５は充分速い速度で移動（変位）するはずで
あり、上記のように検知できない心配はない。逆に被検
知物体５が速く移動してくるといっても、本実施形態の
構成では、高周波磁束の変化を検出する検出コイルＬ１
には充分な応答性があるので、余分なタイムラグが発生
することはない。

【００１９】上述のように本実施形態では、従来例のリ
ードスイッチ４のような機械的な接触機構を有さず、被
検知物体５との距離に応じた信号を出力しているので、
機械的な接触機構を持たないために、従来例のように接
点の接圧や接触信頼性を考慮する必要がなく、長期間に
渡って安定した衝撃の検知信頼性が得られるという利点
がある。また、本実施形態のような所謂高周波渦電流損
検出方式では、被検知物体５として金属製のものであれ
ば良いから、被検知物体５を検知し易い形状等に容易に
加工することができ且つ安価に製作可能という利点があ
る。さらに、検波回路１２で得られたアナログ出力Ｖａ
の変動分のみをカップリングコンデンサＣｏで検出する
ようにしているから、回路部品等の温度特性や部品の特
性ばらつきに左右されずに衝撃の検知を行うことができ
るという利点がある。なお、このように変動分のみを検
出する変動分検出手段をカップリングコンデンサＣｏで
構成すれば、簡単な回路構成で実現できるという利点が
ある。

【００２０】（実施形態２）図４に本発明の実施形態２
のブロック図を示す。本実施形態はホール素子１７を用
いて永久磁石から成る被検知物体５の変位を検知する点
に特徴があり、ホール素子１７の出力から被検知物体５
の接近に伴う変動分のみを検出するカップリングコンデ
ンサＣｏや増幅回路１４、比較回路１５並びに出力回路
１６等の他の構成については実施形態１と共通である。
また、構造についても、検出コイルＬ１の代わりにホー
ル素子１７がプリント基板２０に実装され、被検知物体
５が永久磁石である点を除けば、実施形態１と共通であ
るので図示並びに説明は省略する。

【００２１】而して、衝撃が加わると被検知物体５が移
動してホール素子１７に接近し、これによってホール素
子１７の出力が急激に増大する。そして、このホール素
子１７の出力の急激な増大分（変動分）がカップリング
コンデンサＣｏで検出されて増幅回路１４で増幅され、
比較回路１５においてしきい値と比較される。比較回路
１５からは衝撃の大きさに応じたハイレベル又はローレ
ベルの信号が出力回路１６に出力され、出力回路１６で
は、その出力に応じて自動車等のエアバッグやシートベ
ルトシステムを起動するための信号を出力端子１８から
外部に出力するのである。

【００２２】このように本実施形態においてもホール素
子１７を用いて被検知物体５の変位を検知しているた
め、実施形態１と同様に機械的な接触機構を持たないた
めに接点の節圧や接触信頼性を考慮する必要がなく、長
期間に渡って安定した衝撃の検知信頼性が得られる。し
かも、ホール素子１７が小型であることから装置全体の
形状を小型にすることができるという利点がある。

【００２３】上述した実施形態１及び２では装置自体の
故障診断を行うことも可能である。つまり、各回路に何
らかの電流が流れているかどうかにより、断線している
かどうかの判断ができる。また、衝撃検知後、一定時間
のラッチをかけることもでき、全体として、従来例に比
べて信頼性の向上が図れるものである。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の発明は、外部からの衝撃力で
所定の方向に変位する被検知物体と、この被検知物体の
変位を非接触で検知する検知手段と、該検知手段の出力
を信号処理する信号処理手段とを備え、前記検知手段
は、機械的な接触機構を有さず、被検知物体との距離に
応じた信号を出力して成るので、検知手段が機械的な接
触機構を持たないため、従来例のように接点の接圧や接
触信頼性を考慮する必要がなく、長期間に渡って安定し
た衝撃の検知信頼性が得られるという効果がある。

【００２５】請求項２の発明は、前記検知手段の出力信
号から衝撃による被検知物体の変位に応じた変動分のみ
を検出する変動分検出手段を備えたので、検知手段の温
度特性や部品の特性ばらつきに左右されずに衝撃の検知
を行うことができるという効果がある。請求項３の発明
は、前記変動分検出手段がカップリングコンデンサから
成るので、簡単な回路構成で変動分検出手段が実現でき
るという効果がある。

【００２６】請求項４の発明は、金属製の前記被検知物
体と、高周波磁界を発生させ前記被検知物体の変位に応
じた渦電流損による高周波磁界の変化を検知する前記検
知手段とを備えたので、被検知物体が金属製であればよ
く、検知がし易い形状等の加工が容易で且つ安価にでき
るという効果がある。請求項５の発明は、永久磁石から
成る前記被検知物体と、ホール素子から成る前記検知手
段とを備えたので、ホール素子が小型であることから永
久磁石から成る被検知物体の寸法が多少大きくなっても
装置全体の形状を小型にすることが可能であるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１のブロック図である。

【図２】同上の具体回路図である。

【図３】同上の断面図である。

【図４】実施形態２を示すブロック図である。

【図５】従来例の断面図である。

【符号の説明】

５被検知物体６スプリング１１発振回路１２検波回路１３増幅回路１４比較回路Ｌ１検出コイルＣｏカップリングコンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部からの衝撃力で所定の方向に変位
する被検知物体と、この被検知物体の変位を非接触で検
知する検知手段と、該検知手段の出力を信号処理する信
号処理手段とを備え、前記検知手段は、機械的な接触機
構を有さず、被検知物体との距離に応じた信号を出力し
て成ることを特徴とする衝撃検知装置。
【請求項２】前記検知手段の出力信号から衝撃による
被検知物体の変位に応じた変動分のみを検出する変動分
検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の衝撃
検知装置。
【請求項３】前記変動分検出手段がカップリングコン
デンサから成ることを特徴とする請求項２記載の衝撃検
知装置。
【請求項４】金属製の前記被検知物体と、高周波磁界
を発生させ前記被検知物体の変位に応じた渦電流損によ
る高周波磁界の変化を検知する前記検知手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の衝撃検知
装置。
【請求項５】永久磁石から成る前記被検知物体と、ホ
ール素子から成る前記検知手段とを備えたことを特徴と
する請求項１又は２又は３記載の衝撃検知装置。