충돌센서

충돌센서

제1도는 본 발명의 충돌센서의 단면도.

제2도는 제1도의 2-2 단면도.

제3도는 몸체 수용부의 다른 실시예를 표시하는 사시도.

제4도는 자기 시일드의 작용을 표시하는 단면도.

제5도는 2개의 충돌센서를 근접시킨 센서유니트를 표시하는 도면.

제6도는 제5도의 센서유니트의 특성곡선의 일례를 표시하는 그래프.

제7도는 제6도의 센서유니트의 조립된 에어백모듈의 단면도.

제8도는 차량의 콘솔박스 등에 설치되는 센서유니트를 표시하는 도면.

제9도는 종래의 충돌센서의 단면도.

제10도는 제9도의 10-10 단면도.

제11도는 종래의 충돌센서의 용기로의 수납예를 표시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 감지부재 4 : 슬리브

23 : 몸체 27A, 27B : 탄성편

29 : 자기 시일드

[발명의 분야]

본 발명은, 충돌센서에 관한 것이고, 특히 차의 승객보호장치인 에어백 등의 트리거 시스템에 사용되는 충돌감지에 적합한 충돌센서에 관한 것이다.

[선행기술의 설명]

종래, 이 종류이 충돌센서로서는 미국특허 4329549호 공보에 개시된 것이 있다. 제9도 내지 제11도에 의하여 이 충돌센서(101)를 설명한다. 이 충돌센서(101)는 자석(102)과, 이 자석(102)에 의하여 흡인되는 자성재료의 감지부재(103)와, 이 감지부재(103)의 이동을 일방향으로 구속하는 비자성재료의 슬리브(104)와, 한방향으로 이동하는 감지부재(103)와 접촉함으로써 폐쇄회로를 이루기 위해 대향 배치된 한쌍의 한쪽 지지된 탄성편(105a,105b)와 돌기(106a)로 자석(102)을 장치함과 동시에 감지부재(103), 슬리브(104) 및 탄성편(105a,105b)을 기밀적으로 수납하는 수지제 몸체(106)로 이루어지는 것이다. 유지판(108)은 몸체(106)의 일부를 구성하고, 탄성편(105a,105b)을 유지하여 그 종단(105c)을 축방향으로 돌출시키기 위한 것이고, 시일(107)을 사이에 두고 몸체(106)와 일체화 되어 있다. 시일(109)은 슬리브(104)와 몸체(106)와의 간격으로 부터 공기가 슬리브(104)의 배면에 흘러 들어가지 않도록 하는 것이다. 그리고 제11도에 표시되는 바와같이 탄성편(105a,105b)의 종단(105c)은 프린트기판(110)에 접속되어 리이드선(110a)을 지나 용기(112)에 설치된 접속단자(111)에 이르고 있다.

이 충돌센서(101)는 그대로 자체에 장치되는 것은 아니고, 내충격성(충돌을 검지하기 전에 충돌검지체가 파손하지 않을것)이나 내환경성(오랫동안 차체등에 장치된 대로 방치되는 사이에 녹등이 발생하지 않는것)의 관점에서, 일면이 개방된 튼튼한 용기(112) 내에 수용하고, 주위를 수지등의 충전제(113)로 고정시키고 있다. 충전제(113)로 고정시킬 때 충돌센서(101)의 자석(102)을 용기(112) 측면에 흡착시켜, 용기의 볼록부(112a)에 충돌센서(101)을 올려놓아 위치를 결정하고 있다. 이 개방용기(112)가 철판제인 경우에는 자석(102)을 외부의 영향으로 부터 차단하기 위하여 자기 시일드로서도 작용하지만, 적극적으로 자석(102)의 자속을 조정하기 위한 것은 아니었다.

상기 구조의 충돌센서(101)는 이하와 같이 작동한다. 제9도의 축방향 좌측에서 충돌이 발생하면, 감지부재(103)는 자석(102)의 흡인력을 극복하여 슬리브(104) 내를 화살표방향으로 전진하고, 한쪽 지지된 탄성편(105a,105b)에 접촉한다. 한쪽 지지된 탄성편(105a,105b)에는 전지(114) 등에 의하여 전압이 인가되어 있고, 감지부재(103)와 한쪽 지지된 탄성편(105a,105b)의 접촉에 의하여 전류가 흐르고 에어백장치의 전기뇌관(115)등을 기동하도록 되어 있다. 그리고 감지하는 충돌의 정도는 자석(102)의 감지부재(103)에 미치는 바이어스력(인력), 감지부재(103)로부터 한쪽 지지된 탄성편(105a,105b) 까지의 이송량(L) 및 감지부재(103)와 슬리브(104)의 간격(ε)의 3요소로 결정되도로 되어 있다.

종래의 기술에서 기술한 충돌센서(101)에 있어서는 자석(102) 만에 의하여 감지부재(103)에 필요한 바이어스력을 부여하는 구조로 되어 있기 때문에 이송량(L)은 자석(102)의 형상과 자화의 정도 및 감지부재(103)의 크기에 의하여 제한되는 것으로 된다. 이 경우 자석(102)의 자속중 감지부재(103)에 입사하는 것을 일부분이고 대부분은 산란하고 있으므로, 자석(102)의 형상 등에 따라서는 자력의 거리감쇄를 충분히 제어할 수 없다. 이 때문에 감지부재(103)의 유효이송량(L)은 짧게 하지 않을 수 없으며, 몸체(106) 등의 부품의 제조오차가 상대적으로 커져서 충돌센서의 감도의 산포가 커진다고 하는 문제점을 갖고 있다.

또 이 충돌센서(101)에 있어서는 한쌍의 경사하는 한쪽 지지된 탄성편(105a,105b)의 종단(105c)을 유지판(108)으로부터 충돌방향으로 돌출시켜, 더욱 프린트기판(110)을 설치하고 있기 때문에 충돌센서(101)의 전장(L1)이 길어진다. 또 한쌍의 경사하는 한쪽 지지된 탄성편(105a,105b)을 대향하여 배치하고 있기 때문에, 한쪽 지지된 탄성편(105a, 105b) 사이의 간격(W2)을 어느정도 크게하지 않으면 탄성회복력을 유지할 수 없다. 따라서, 콘택트(105)를 부착하는 부착판(108)이 커지고, 몸체(106)의 최대 외경(D)은 이 부착판(108)의 외주에 위치하는 몸체(106)의 부분으로 된다. 그리고 충돌센서(101)는 전체로서 나팔형으로 된다. 즉 종래의 충돌센서(101)에서는 그 구조에 기인하는 외경이나 길이의 제한등에서 그 소형화에 한계가 있다라는 문제점을 갖고 있다.

[발명의 개요]

여기서, 본 발명의 제1의 목적은 충돌센서의 자석의 자력을 유효하게 활용할 수 있음과 동시에 자기 시일드로 겸하는 충돌센서를 제공하려고 하는 것이다.

또, 본 발명의 제2의 목적은 소형화된 충돌센서를 제공하려고 하는 것이다.

여기서, 본 발령의 충돌센서는 자석과, 이 자석에 의하여 흡인되는 자성재료의 감지부재와, 이 감지부재의 이동을 한방향으로 구속하는 비자성재료의 슬리브와, 한방향으로 이동하는 감지부재와 접촉함으로서 폐쇄회로를 이루는 한쌍의 탄성편과, 상기 자석을 부착함과 동시에 상기 감지부재, 슬리브 및 탄성편을 수납하는 몸체로 이루어지는 충돌센서에 있어서, 상기 자석 및 상기 몸체를 강자성재료의 자기 시일드로 덮은 것을 특징으로 하는 것이고, 자기 시일드는 자석 및 상기 몸체를 덮으므로서 밀폐형 자기회로를 형성하고 감지부재 주변에 적절한 자속 루프를 형성함과 동시에 외부의 강자성체의 영향을 받지 않도록 하였다.

또, 한쌍의 상기 탄성편을 몸체의 내측면의 동방향으로 설치한 것을 특징으로 하는 것이고, 탄성편 축방향으로의 돌출이 없어지고 충돌센서 전체의 길이가 짧아짐과 동시에 대향 배치의 탄성편과 비교하여, 외경이 작게되도록 하였다.

[발명의 상세한 설명]

이하, 본 발명의 충돌센서(1)를 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도 및 제2도에 있어서 수지제 몸체(23)는 슬리브(4)가 끼워넣어진 제1몸체(24)와 제1몸체(24)와 끼워맞춤하는 제2몸체(25)와 제2몸체(25)의 내측면에 설치된 직 4각형 단면의 가로구멍(25A)에 끼워맞춤하는 지지체(26)의 3분할구조로 되어 있다. 제1몸체(24)와 제2몸체(25) 사이의 끼워맞춤부, 제2몸체(25)와 지지체(26) 사이의 끼워 맞춤부는 적당한 접합법으로 기밀적으로 밀봉되어 있다. 또 제1몸체(24)의 축부(24A)에 자석(2)과 자력조정판(28)이 연결되어 끼워 넣어져 있다. 그리고, 제2몸체(25)의 돌출부(25B)이외의 몸체(23), 자석(2) 및 자력 조정판(28)은 자기 시일드(29)내에 수납되어 있다. 자기 시일드(29)는 원통용기이고, 자석(2)의 배면 및 몸체(23)의 측면과 전면을 동시망으로 덮는 것이고, 철판등의 강자성 재료로 형성되어 있다. 이 자기 시일드(29)는 내충격성 또는 내환경성을 위한 용기를 겸하고 있다. 그리고 감지부재(3)의 이송량(L)을 증대시키기 위한 밀폐형 자기회로를 형성하기 위하여 자석(2)과 자기 시일드(29)의 간격(X)은, 감지부재(3)의 이송량이 길때에는 소정량 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이송량(L)이 짧은 경우에는 자석(2) 외주와 자기 시일드(29)내면을 밀착시킬 수도 있다. 또, 자기 시일드(29)의 두께(t)는, 자석(2)의 자속에 의하여 자기포화에 도달하지 않을 정도의 두께로 할 필요가 있다. 이 두께(t)에 의하여, 자기 시일드(29)에 입사되는 자속선수가 변화하고 자기회로의 저항(reluctance)이 변화하므로, 두께(t)를 조정함으로서 감지부재(3)의 이송량(L)을 조정할 수도 있다. 더욱이, 필요에 따라서 자기 시일드(29)가 흡수하는 자속량을 변화시키기 때문에 부분적으로 자기 시일드(29)의 두께(t)를 다르게 할 수도 있다. 예를 들면, 자석(2)에서 떨어짐에 따라 두께가 감소하는 것이 있다. 또, 탄성편(27A, 27B)의 단자를 인출하기 위하여 자기 시일드(29)에 개구(29A)를 설치할 수도 있다. 그러나 자기 시일드(29)에 의한 밀폐형 자기회로를 손상시키지 않기 위하여, 원형 또는 타원형등과 같이 예리한 코너부를 갖지 않은 개구(29A)인 것이 바람직하다. 코너부를 갖는 개구(29A)로 하는 경우에는 코너부에 비교적 큰 반지름을 갖는 형상으로 하는 것이 바람직하다.

또 자석(2) 배면과 자기 시일드(29) 사이에 강자성 재료의 자력 조정판(28)을 개재시키고 있다. 자석(2)의 배면은 비교적 자속선이 집중하는 부분이므로, 이 자력 조정판(28)이 자속을 충분히 흡수하고, 자속의 외부로의 누설을 방지하고, 결과적으로 자석(2)을 자기적으로 보강하고 있다. 또 몸체(23)의 외경과 자기 시일드(29)의 내경을 일치시켜 자기 시일드(29)내에 있어서 몸체(23)의 위치결정을 확실히 하고 있다. 더욱이 자력 조정판(28)을 별도로 설치하는 대신에, 자기 시일드(29)가 자석(2)과 접하는 배면부분의 두께를 증가함으로써 자력조정판(28)과 마찬가지의 작용을 갖는 것으로 할수도 있다.

한쌍의 긴 탄성편(27A,27B)은 지지체(26)은 기부(基部)(26A)에 동방향 수직으로 설치되어 기밀적으로 밀봉되어 있다. 이 탄성편(27A,27B)은 서로 이웃하여 나란한 배치이고, 절곡부(27C)를 지나, 그 종단(27D)은 자기 시일드(29)와 평행으로 되어 있고 도시하지 않은 리이드선에 접속된다. 또 기부(26A)이 감지부재(3) 측에 유지판(26B)이 일체적으로 세워설치되어 있고 탄성편(27A,27B)은 이 유지판(26B)에 따라 설치되어 있다. 즉, 탄성편(27A,27)을 지지체(26)에 나란히 동방향으로 설치하면 충돌센서(1)의 전체길이를 짧게 함과 동시에, 그 외경도 작게할 수도 있다. 더욱이 지지체(26)를 제2몸체(25)의 돌출부(25B)에 끼워맞춤으로서, 탄성편(27A,27B)의 길이(H1)를 길게할 수 있어 충분한 콘택트 스트로크(L2)를 확보할 수 있다.

그리고 탄성편(27A,27B)는 굴곡부(27E)를 갖고 유지판(26B)으로 규제되므로서 ① 방향으로 구부러지려고 하는 사전(preset)벤팅력이 부여되는 것이 바람직하다. 즉, 탄성편(27A,27B)의 길이를 길게하고, 충분한 콘택트 스트로크(L2)를 확보하였을 경우에도, 탄성편(27A,27B)에 감지부재(3) 측으로 향하고 유지판(26B)으로 규제되는 사전벤딩력을 부여하고 있으므로 감지부재(3)와의 접촉시의 고유 진동수가 높아지고, 체터링의 발생이 방지될 수 있다. 또 사전벤딩력이 부여된 탄성편(27A,27B)에도 불구하고, 유지판(26B)의 위치적 규제에 의하여 탄성편(27A,27B)의 선단위치는 일정하게 유지된다.

또 제2도에 표시되는 바와같이, 탄성편(27A,27B)의 단부는 단차(β)를 갖는 11,12,13,14의 2개의 접편으로 각각 나누어져 있는 것이 바람직하다. 이 단자(β)는 탄성편(27A,27B)이 만드는 면(面)내를 감지부재(3)가 이동할때에 탄성편(27A,27B)의 접편(11,12,13,14)의 내측의 선단부(11A,12A,13A,14A)가 보올형상감지부재(3)의 구면에 따르는 높이이다. 보올형상 감지부재(3)는 탄성편(27A,27B)의 접편(11,12,13,14)의 내측의 선단부(11A,12A,13A,14A)에 동시에 접촉한다. 따라서 보올형상 감지부재(3)는 탄성편(27A,27B)의 각각의 다점 접촉으로 되기 때문에 보올형상 감지부재(3)와 탄성편(27A,27B)과의 접촉 저항은 적고, 전기뇌관 등에는 필요한 전류가 흐르도록 되어 있다. 더욱이 탄성편(27A,27B)의 접편의 수를 3개로 증가시켜 각각에 단자를 설치하여 접점의 수를 증가시킬 수도 있다.

더우기, 제3도에 표시되는 바와같이, 제1몸체(25)의 수용부(25C)에 감지부재(3)의 슬리브(4)로부터의 이동통로를 좁게하는 것과 같이 수용부(25C)에 축방향과 α의 각을 이루어 축방향의 길이가 h이고, 중심에 대하여 대칭인 테이퍼부(25D,25E)를 콘택트(27)를 구성하는 탄성편(27A,27B)과 직각으로설치할 수도 있다. 이 각 α은 45˚이하이고, 길이(h)는 수용부(25C)에 감지부재(3)을 넣었을 때에감지부재(3)가 수용부(25C)의 밑면과 비접촉으로 되는 길이 이다. 감지부재(3)는 테이퍼부(25D,25E)에 동시에 충돌하고, 탄성편(27A,27B은 감지부재(3)에 의하여 변형되지만, 감지부재(3)와 탄성편(27A,27B)의 접촉상태는 유지되고, 전류를 계속해서 흐른다. 테이퍼부(25D,25E)가 축방향과 이루는 각(α)은 45˚이하이고, 충돌후의 감지부재(3)의 속도는 진행방향으로 행해지고 있기 때문에, 감지부재(3)는 튀어오르는 일없이 더욱 진행하려 한다. 그 사이에 감지부재(3)는 테이퍼부(25D, 25E)에 대하여 긴구간에 걸쳐서 탄성, 소성변형을 발생시켜 더욱 테이퍼부(25D, 25E)로부터 마찰력을 받는다. 결국, 감지부재(3)가 갖는 운동에너지의 대부분은 열, 음등의 역학적에너지 이외의 것으로 변하고, 복원에너지가 극단적으로 감소한다. 감지부재(3)는 약간 남은 복원에너지 및 자석(2)의 바이어스력 및 탄성편(27A,27B)의 복원력의 합력에 의하여 스� �브(4)측으로 당겨진다. 그러나 복원에너지가 극단적으로 적기 때문에 저속도로 행해진다. 즉, 감지부재(3)가 탄성편(27A,27B)에 접촉하여 떨어질때 까지의 시간은 충분히 확보되고 에어백장치의 전기뇌관 등을 기동시키는데 필요한 전기에너지를 확실히 얻을수가 있도록 되어 있다.

다음에 제4도에 의하여, 자기시일드(29)의 작용을 설명한다. 자석(2)에 의한 자속은 자기시일드(29)를 경유하며 감지부재(3) 주변에 적절한 루프를 형성한다. 따라서 같은 자석(2)를 사용하였을 때에도 자기시일드(29)를 사용하지 않는 경우에 비교하여, 유효이송량을 크게하는 것이 가능하고 충돌센서의 감도를 향상시킬 수가 있다. 또 자기시일드(29)에 의하여 밀폐형 자기회로가 형성되어 있으므로 외부의 강자성체의 영향을 받지 않는다. 따라서 자기회로는 서로 독립한 것으로 되고, 근접하여 복수개의 충돌센서를 설치할 수도 있다.

제5도는 2개의 충돌센서를 근접시킨 센서유니트이고, 제5(a)도는 그의 상면도, 제5(b)도는 그의 측면도이다. 두개의 충돌센서(30,31)가 고정대(32)상에 고정설치되고, 접속회로(33)도 고정대(32)상에 고정설치되어 있다. 그리고 충돌센서의 콘택트(30,31)는 상술한 자기시일드에 의하여 밀폐형 자기회로가 형성되어 있으므로, 외부의 강자성체의 영향을 받지않고, 근접 배치할 수 있다. 또, 소형화된 충돌센서(30,31)이므로, 두개의 충돌센서(30,31)을 늘어 놓더라도 전체가 커지지 않는다. 제6도에 표시되는 바와같이 이 충돌센서(30,31)를 병렬로 접속하면 사선으로 표시되는 바와같은 복합 특성을 얻을 수가 있다. 또 직렬 접속하면 점선 이하의 복합 특성을 얻을 수가 있고 특수한 충돌형태에도 시동하는 센서유니트로 된다. 제7도는 센서유니트(34)의 사용예를 표시하는 도면이다. 핸들에 장착된 에어백모듈(35)중의 가스발생기(36)의 오목부중에 센서유니트(34)가 조립되어 있다. 이와같이 소형화되고 밀폐형 자기회로가 형성된 본 발명의 충돌센서는 적당한 설치하는 것이 가능하다. 더욱 제8도는 차량의 콘솔박스 등에 설치되는 센서유니트(55)를 표시하고 제8(a)도는 그 상면도, 제8(b)도는 그 측면도이다. 두개의 충돌센서(50,50)가 자기시일드에 고정설치된 부착부(50A)를 사이에 두고 고정대(51)에 볼트(52) 체결되어 있다. 이 고정대(51)에는 진단회로기판(53)이 볼트(54) 체결로 부착되고, 충돌센서(50)의 접속자(50B)가 직접 진단회로기판(53)에 접속되어 있다. 더욱, 회기판(53)상에 직접 충돌센서(50)를 볼트등으로 부착할 수도 있다. 종래 진단회로와 제9도에 표시하는 센서는 별체로, 그 사이를 와이어 하네스로 접속하고 있었으므로 와이어하네스나 제9도의 용기가 불필요로 되어, 콤팩트화와 코스트다운이 도모된다.