낙하 센서

낙하 센서 {FREE FALL SENSOR}

도 1은 본 발명의 제1의 실시예를 나타내는 전체 구성의 단면도.

도 2는 다른 상태를 나타내는 도 1 상당도.

도 3은 도 2 중의 AA선에 따라 절단하여 나타내는 단면도.

도 4a, 4b, 및 4c는 다른 양태의 작용을 설명하기 위한 개략 구성도.

도 5a 내지 5d는 조립 조정 전후의 양태의 작용을 설명하기 위한 구성도.

도 6은 본 발명의 제2의 실시예를 나타내는 도 1에 상당하는 도면.

도 7은 도 2에 상당하는 도면.

도 8은 도 7 중의 GG선에 따라 절단하여 나타내는 도 3 상당의 단면도.

도 9는 본 발명의 제3의 실시예를 나타내는, 도 1에 상당하는 도면.

도 10은 본 발명의 제4의 실시예를 나타내는, 도 1에 상당하는 도면.

도 11은 본 발명의 제5의 실시예를 나타내는, 도 1에 상당하는 도면.

도 12는 본 발명의 제6의 실시예를 나타내는 전체 구성의 단면도.

도 13은 다른 상태를 나타내는, 도 12에 상당하는 도면.

도 14a, 14b 및 14c는 다른 양태에 있어서의 작용 설명도.

도 15a 내지 15d는 조립 조정 전후의 양태를 나타내는 작용 설명도.

도 16a 및 16b는 본 발명의 제7의 실시예를 나타내는 조립 구성도, 16c 및 16d는 본 발명의 제8의 실시예를 나타내는 조립 구성도.

도 17은 본 발명의 제9의 실시예를 나타내는 일부 파단한 단면도.

도 18은 사용 형태를 나타내는, 도 17에 상당하는 도면.

도 19는 본 발명의 제10의 실시예를 나타내는, 도 17에 상당하는 도면.

도 20은 본 발명의 제11의 실시예를 나타내는, 도 17에 상당하는 도면.

도 21은 본 발명의 제12의 실시예를 나타내는, 도 17에 상당하는 도면.

도 22는 본 발명의 제13의 실시예를 나타내는, 도 17에 상당하는 도면.

도 23은 본 발명의 제14의 실시예를 나타내는, 도 17에 상당하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 낙하 센서 2 : 용기

3 : 봉쇄 부재 4 : 도전 핀

5 : 가동 전극 6 : 틀체

7 : 밀봉재 8 : 스프링좌

9: 코일 스프링 9a : 코일 스프링의 기단부

9b : 코일 스프링의 자유단부의 테이퍼 권회부(卷回部)

10 : 구체(球體) 11 : 프린트 기판

12 : 리드 선 13 : 컨택트

본 발명은 낙하 상태를 검출하는 낙하 센서에 관한 것이다.

종래, 포터블 컴퓨터 등의 기기가 내장되는 하드 디스크를, 낙하 충격에 의한 손상으로부터 보호하기 위해, 이 기기의 내부에 낙하 상태를 검출하는 낙하 센서를 편입하도록 구성하고 있다. 이 구성의 경우, 낙하 센서의 검출 신호에 의거하여 예를 들면 하드 디스크의 헤드를 퇴피(退避) 위치에 이동시키는 등의 대책을 행하고 있다.

상기 낙하 센서는, 기기 내부에 편입하기 위해 소형화가 요구되고 있다. 이와 같은 낙하 센서의 일례로서 특개 2000-195206호(이하, 특허 문헌 1이라 칭함)에 기재된 것이 있다. 이 낙하 센서는, 고정 전극의 기능을 하는 도전성의 통 형상의 용기와, 타단이 외부에 임하는 도전 핀의 일단과 접속되는 동시에 상기 용기 내에 수평 방향으로 외팔보(cantilever) 지지된 1개의 봉 형상의 스프링 부재와, 이 스프링 부재의 자유단측에 추로서 설치된 강구(鋼球)를 구비하고 있다. 이 구성의 경우, 강구가 용기와 접촉 및 분리하는 소위 가동 전극으로서의 기능을 구비하고 있다.

상기한 구성의 낙하 센서는, 통상의 정지 상태에서는, 강구의 중력에 의해 주로 스프링 부재가 휨으로써, 강구가 용기 내면과 접촉하여 전로(電路)가 형성되고 있다. 한편, 낙하시에 있어서는, 강구에 작용하는 외관상의 중력 가속도가 감소하여 강구가 거의 무중력 상태로 되기 때문에, 스프링 부재의 스프링력인 탄성 복원력에 의해 이 스프링 부재가 수평인 자유 상태로 탄성 복귀한다. 이것에 의해, 강구가 용기 내면으로부터 이반하여 전로가 차단되기 때문에, 이것에 의거하여 낙 하 상태를 검출할 수 있는 구성으로 되어 있다.

또, 낙하 센서의 다른 예로서 특개 2001-185012호(이하, 특허 문헌 2라 칭함)에 기재된 것이 있다. 이 낙하 센서는, 스프링 부재로서 예를 들면 압축 코일 스프링을 사용한 것이며, 상술한 낙하 센서와 거의 같은 기능을 갖는 것이다. 이 압축 코일 스프링을 사용한 낙하 센서에 있어서는, 특히 코일 스프링의 외주부에 원통 형상의 추를 삽입하여 겹쳐 맞춘 구성으로 하는 것으로, 길이 치수를 한층 짧게 할 수 있고 소형화를 가능하게 하고 있다.

그렇지만, 상기 특허 문헌 1의 구성과 같이, 스프링 부재를 1개의 봉 형상 스프링으로 한 경우에는, 낙하 충격시에, 외팔보 지지된 자유단측이 추에 의해 휨 변형할 때, 봉 형상 스프링에 굽힘 응력 등이 집중하여 일부 소성 변형하거나 혹은 좌굴(座屈)하기 쉽다. 따라서, 장기 사용시에는 정규의 위치를 유지할 수 없어서, 가동 전극으로서 불안정한 스위칭 동작을 초래하는 등 내구성에 문제를 갖는다. 게다가, 낙하 센서를 더욱 소형화할 때, 강구의 중량이나 스프링 부재의 스프링력을 작게 하면, 강구와 도전성 용기와의 접촉압이 미소로 됨으로 인한 불안정 요인(예를 들면, 접촉 불량)이 부가된다. 그리고, 스프링 부재의 가요성이나 상기 내구성, 또 추가 구 형상인 것 등도 고려하면, 이들을 밸런스 좋게 설계 제조하는 것은 용이하지 않고, 한층 더한 소형화, 특히 최근 강하게 요망되는 박형화에는 적합하지 않는다.

한편, 상기 특허 문헌 2의 구성과 같이, 스프링 부재에 압축 코일 스프링을 사용한 구성에서는, 스프링력을 작게 할 수 있는 동시에, 낙하시에는 확실히 자유 상태로 복귀시키는 것에 유효하게 작용하며, 이 코일 스프링이나 추의 설계적 자유도가 넓어진다. 게다가, 코일 스프링은 유연한 탄력성이 풍부하므로, 상기 봉 형상의 스프링 부재와 같은 국부적인 좌굴 현상을 방지하는데 있어서도 유효하고, 또한 상기 봉 형상의 스프링 부재에 비해 길이 치수를 짧게 해도, 필요 충분한 휨 변형을 얻을 수 있는 등의 이점을 갖는다.

그렇지만, 이 코일 스프링의 둘레 측에 원통 형상의 추를 겹쳐서 설치한 구성에서는, 길이 치수의 단소화에서는 유효하지만, 두께 방향(높이)의 박형화에는 한도가 있고, 예를 들면 낙하 센서로서의 전체의 두께(직경이기도 하다)는 5㎜정도까지가 한계이다. 이에 더하여, 특이한 형상의 추를 전극으로 하기 위해, 금 도금을 입히는 등 하여 정밀도 좋게 소형으로 제작하는 것은 반드시 용이하지는 않고, 또 조립도 복잡화한다고 하는 문제도 있었다. 나아가서는, 코일 스프링은 상기 봉 형상의 스프링 부재에 비하여, 좌굴에 의한 소성 변형을 일으키기 어려운 점에서 우수하지만, 낙하시에는 추의 중량이 코일 스프링에 충격적으로 가해지고, 게다가 그 충격 방향도 치우치게 된다. 이 때문에, 코일 스프링의 일부에 소성 변형을 일으킬 우려가 있고, 이것이 불안정 동작을 초래하거나 혹은, 내구성의 점에서도 난점이었다.

또, 상기 종래 구성의 어느 것에 있어서도, 낙하 충격시에는 추가 도전성 용기에 세게 충돌하여 이상음을 발하는 동시에, 그 접촉점이 거의 한 점에 집중한다. 이 때문에, 전극 양자 사이에 오염이 개재하거나 장기 사용 중에 산화막이 생기거 나 하는 일이 있어서, 안정된 전로를 형성할 수 없을 우려가 있었다. 특히, 보다 더욱 소형화하는 경우에는 스프링력도 작아지며, 또한 접촉압도 작아지는 경향이 있기 때문에, 실용상 한층 불리하다고 하는 문제도 갖고 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 소형화를 가능하게 하면서, 낙하시에 있어서의 코일 스프링의 좌굴이나 소성 변형을 억제하고, 가동 전극으로서 장기적인 안정 동작을 기대할 수 있는 실용에 적합한 낙하 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 낙하 센서는, 도전성 용기와, 이 도전성 용기 내에 봉쇄하여 설치되는 가동 전극을 구비하며, 그리고 이 가동 전극은 기단부(基端部)가 상기 도전성 용기 내에 삽입된 도전 핀의 단부에 접속 고정되어 외팔보 지지된 코일 스프링과, 이 코일 스프링의 안쪽으로 이동 가능하고 빠짐 방지 상태로 수납된 추를 구비하여 구성되어 있다.

상기 구성의 낙하 센서에 의하면, 추를 코일 스프링 내에 이동 가능하게 설치하였으므로, 가동 전극으로서 코일 스프링의 휨 변형을 저해하는 일 없이 유효하게 기능하는 동시에, 추가 코일 스프링의 심부재(芯部材)의 역할을 행하여 낙하시에 이 코일 스프링의 좌굴 변형이나 소성 변형에 이를 정도의 큰 변형을 억제할 수 있다. 게다가, 추를 수납하였으므로 코일 스프링보다 직경 방향으로 돌출하는 부위가 없게 되고, 전극 구성으로서 두께 치수를 억제하여 얇게 소형화하는 데에 한층 유리하다. 또, 코일 스프링의 중간 부위에는 상하 방향으로 진폭하는 덤핑 작용이 생겨, 용기와의 급격한 충돌을 완충적으로 약화시킬 수 있고, 내구성이나 충돌음을 저감하는데 유효하다. 또, 미소한 진동을 흡수하고, 전극 사이의 접촉 및 분리 동작의 반복에 의한 스위칭 기능의 채터링 현상을 개선할 수 있다. 나아가서는, 코일 스프링의 자유단부가 용기에 접촉할 때마다, 코일 스프링은 길이 방향으로 신축하여 서로의 접촉면을 슬라이딩하는 것으로 되며, 소위 와이핑 효과에 의해 접촉면의 오염이나 산화막을 제거할 수 있고, 소형화에 의한 전극의 접촉압이 작아지는 경향에 있어서도 장기적으로 안정된 스위칭 동작을 기대할 수 있다.

본 발명의 다른 낙하 센서는, 도전성 용기와, 이 도전성 용기 내에 봉쇄하여 설치되는 가동 전극을 구비하며, 그리고 이 가동 전극은 일단이 상기 용기 내에 삽입된 도전 핀의 단부에 접속 고정된 코일 스프링과, 이 코일 스프링의 자유단에 설치된 추를 구비하도록 구성되고, 다시, 상기 추는 상기 코일 스프링의 자유단으로부터 길이 방향으로 뻗어있고, 또한 직경보다 긴 가로로 긴 원기둥 형상으로 되도록 구성되어 있다.

상기 구성의 낙하 센서에 의하면, 추를 가로로 길게 하였으므로 소경으로 해도 필요한 질량을 확보할 수 있고, 게다가 코일 스프링의 소위 연장 방향으로 연결 고정하였으므로, 이 전극 구성으로서는 최소한의 두께 치수로 설정할 수 있고, 낙하 센서로서 한층 더 박형화를 할 수 있다. 또, 추의 중간의 중심 위치에 대하여 용기와의 접촉점은 선단부일 것, 및 타단이 코일 스프링에 연결되어 있기 때문에, 용기와의 급격한 접촉 정도(충돌)를 완충적으로 약화시키는 덤핑 효과를 얻을 수 있고 충돌음을 저감할 수 있다. 또, 미소한 진동을 흡수하고, 전극 사이의 접촉 및 분리 동작의 반복에 의한 스위칭 기능의 채터링 현상을 개선할 수 있다. 나아가서는, 추가 용기에 접촉할 때마다, 코일 스프링은 길이 방향으로 신축하며, 이에 따라 추도 좌우로 슬라이딩하는 소위 와이핑 효과를 얻을 수 있어서 접촉면의 오염이나 산화막을 제거할 수 있고, 소형화에 의한 전극의 접촉압이 작아지는 경향에 있어서도 장기적으로 안정된 동작을 기대할 수 있다. 또, 코일 스프링의 채용에 의해 좌굴 변형을 억제할 수 있는 것은 물론, 원기둥 형상의 추이므로 양자의 설치 위치에 방향성 등의 아무런 제약도 없이 조립할 수 있는 등 설계 제조가 용이하다.

본 발명의 또 다른 낙하 센서는, 도전성 용기와, 이 도전성 용기 내에 봉쇄하여 설치되는 가동 전극을 구비하며, 그리고 이 가동 전극은, 상기 용기 내에 삽입된 도전 핀의 내단부(內端部)에 연결되어 외팔보 지지된 코일 스프링과, 이 코일 스프링의 자유단에 설치된 추를 구비하도록 구성되고, 또한, 상기 코일 스프링에는 압축 방향의 변위량을 소정 범위로 규제하는 변위 규제 수단이 설치되어 있다.

상기 구성의 낙하 센서에 의하면, 낙하 충격시, 코일 스프링의 국부적인 변형에 연관되는 압축 방향의 큰 변위를 억제할 수 있고, 큰 휨에 수반하는 소성 변형을 방지할 수 있는 동시에, 항상 코일 스프링을 충격으로부터 보호할 수 있다. 이 때문에, 장기적으로 안정된 스위칭 동작을 얻을 수 있고, 내구성이 뛰어나며 한층 더 소형화도 가능한 낙하 센서를 제공할 수 있다.

<발명의 바람직한 실시 형태>

이하, 본 발명의 제1의 실시예에 대하여 도 1∼도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명한다.

그 중에서 도 1은 낙하 센서(1)의 전체 구성을 나타내는 단면도로 통상의 사용 상태(정지 상태)를 나타내고 있고, 도 2는 다른 상태인 낙하시의 동작 상태를 나타내는 도 1에 상당하는 도면이며, 도 3은 도 2의 AA선에 따라 절단하여 나타내는 단면도이다. 먼저 이들 도면에 의거하여 낙하 센서(1)의 구성을 설명한다.

낙하 센서(1)는, 예를 들면 노트북 PC 등의 포터블 컴퓨터(도시하지 않음)의 내부에, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이 가로로 길게 배치한 상태로 수납되는 것이다. 이 낙하 센서(1)는, 대략적으로는 가늘고 긴 원통 형상의 용기(2)와, 이 용기(2)의 일단의 개구부를 전기 절연 및 기밀하게 폐색하는 봉쇄 부재(3)와, 이 봉쇄 부재(3)를 기밀하게 관통하여 상기 용기(2)의 내외에 도출입(導出入)된 도전 핀(4)과, 이 도전 핀(4)의 용기(2) 내의 일단에 접속 고정된 가동 전극(5)을 구비하여 구성되어 있다.

이하, 더욱 상세히 설명하면, 먼저 용기(2)는 도전성의 금속으로 형성되어 있고, 일단(도시 좌단)만 개구한 가늘고 긴 원통 형상으로 구성되어 있다. 이 도전성의 용기(2)는 후술하는 바와 같이 고정 전극으로서 기능한다.

또, 봉쇄 부재(3)는 원통형의 틀체(6)와, 그 안쪽에 충전된 유리 등의 전기 절연성 밀봉재(7)로 구성되며, 그 수평 방향의 중심부를 상기 도전 핀(4)이 기밀하게 관통하고 있다. 상기 틀체(6)는 상기 용기(2)의 개구 내부에 압입에 의해 설치 고정되어 있으나, 그 압입 전에 이 용기(2)의 내면과 틀체(6)의 외주면에 니켈이나 금 또는 금 합금 도금이 미리 가해져 있고, 압입하는 것으로 양자의 도금층이 일체화되며, 보다 기밀성을 높일 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 레이저 용접에 의 해 틀체(6)와 용기(2)를 용접해도 된다.

그리고, 용기(2)는 밀폐 용기로서 구성되어 있고, 또한 도전 핀(4)은 용기(2)와는 전기적으로 차단된 상태로 되어 있다. 이와 함께, 이 용기(2)의 내부를 진공으로 하거나 혹은 질소 가스나 헬륨 가스 등의 산화 방지용 가스를 봉입하거나 함으로써, 고정 전극으로서의 용기(2)의 내면이 장기에 걸쳐 산화하지 않도록 구성하고 있다.

다음에, 상기 가동 전극(5)의 구성에 대해 설명한다. 가동 전극(5)은, 상기와 같이 밀폐된 용기(2) 내에 배치되어 있고, 낙하나 충격 등을 받아서 상기 용기(2)와 전기적으로 접촉 및 분리 가능하게 하는 것이다. 가동 전극(5)은, 상기 도전 핀(4) 중 용기(2) 내의 단부에 대하여, 도전성의 원반 형상의 스프링좌(8) 및 가로로 긴 코일 스프링(9)을 순차 연결하는 동시에, 이 코일 스프링(9) 내에 추로서의 구체(10)를 수납하여 구성되어 있다. 상기 코일 스프링(9)은, 인청동(燐靑銅)이나 스테인리스 등의 도전성 금속제의 원통형 압축 코일 스프링으로 구성되어 있다. 코일 스프링(9)은, 외팔보 지지된 자유단측에 구체(10)의 중량감이 부가됨으로써, 휨 변형하여 상기 용기(2)와 전기적으로 접촉하도록 구성되어 있다. 코일 스프링(9)은, 통상의 사용 상태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 도통한 상태로 유지되어 있다.

상기 구체(10)는, 본 실시예에서는 복수 개, 예를 들면 5개의 강구로 이루어지며, 원통 형상의 코일 스프링(9) 내에 이동 가능하게 수납되어 있다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이 구체(10)의 직경(D1)을 코일 스프링(9)의 내경(D2)보다 소경 (D1＜ D2)으로 하는 동시에, 5개 수납하여 이루어지는 구체(10)의 전체 길이(L1)가 코일 스프링(9)의 실질적으로 유효한 자유 길이(L2)보다 짧은 구성으로 하고 있다(L1＜L2). 그리고, 구체(10)는 코일 스프링(9) 내를 자유 운동 상태로 수납되어 있고, 후술하는 바와 같이 심부재로서 이 코일 스프링(9)을 보호하는 기능도 갖고 있다. 따라서, 상기 자유 길이(L2)는, 구체(10)가 이동할 수 있는 범위에 있어서의 코일 스프링(9)의 자유 길이 치수에 상당한다. 또한 구체(10)의 직경(D1)은, 코일 스프링(9)의 내경(D2)의 1/2이상으로 하고 있고(D1>D2·/2), 이것에 의해, 구체(10)의 개개의 강구가 상하 방향과 겹쳐지지 않도록 하고, 항상 횡방향으로 인접하게 정렬하여 원활한 이동을 가능하게 하고 있다.

그런데, 상기 코일 스프링(9)의 기단부(9a)는 상기한 스프링좌(8)의 통 형상부(8a)에 도전성 접착제로 접속 고정되어 있고, 코일 스프링(9)은 외팔보 지지되어 있다. 이 스프링좌(8)는, 금속제에 의해 도시 좌단면의 중심부에 상기 도전 핀(4)의 단부가 용접에 의해 연결 고정되어 있다. 스프링좌(8)의 우단면에 형성된 상기 통 형상부(8a)는, 그 외경이 코일 스프링(9)의 내경(D2)과 대략 동일하게 구성되어 있다. 이 통 형상부(8a)에는 코일 스프링(9)의 기단부(9a), 즉 밀권부(密卷部: 조밀하게 감겨진 부분)가 끼워 맞춰지며, 도전성 접착제에 의해 접속 고정된 구성으로 되어 있다.

한편, 상기 코일 스프링(9)의 타단인 자유단부는, 상기한 내경(D2)으로 하는 원통 형상의 개구 상태인 채로는 구체(10)를 수납 상태로 유지할 수 없으므로, 본 실시예에서는 구체(10)의 직경(D1)보다 소경인 봉쇄구 형상으로 하도록 구성하고 있다. 구체적으로는, 코일 스프링(9)의 자유단부에, 밀권에 의해 원추 형상을 이루는 테이퍼 권회부(9b)를 형성하고, 이 부분을 소위 추로서의 구체(10)의 빠짐 방지 수단으로 하고 있다. 따라서, 이 코일 스프링(9)을 상기 스프링좌(8)에 접속할 때에는, 미리 구체(10)를 기단부(9a)측의 통로로부터 수납한 후 접속 고정한다.

이와 같이 하여 낙하 센서(1)로서 조립 구성되며, 그 코일 스프링(9)은 외팔보 지지에 의해 빔 형상으로 설치되고, 그 내부에 이동 가능하게 설치된 복수개의 강구로 이루어지는 구체(10)는, 코일 스프링(9)을 탄성적으로 휨 변형시키는 추로서 유효하게 기능한다. 코일 스프링(9)은, 도 1에 나타내는 설치 상태에 있어서, 용기(2) 내에서 수평인 축심보다 아래쪽으로 기울어 넘어지며, 평상시는 그 선단부가 용기(2)의 내면에 접촉한 변위 상태로 유지되어 있다. 이와 같은 구성의 낙하 센서(1)는, 도면에서 2점 쇄선으로 나타내는 프린트 기판(11)의 도전 패턴(도시하지 않음) 상에 배치되며, 외부에 도출된 도전 핀(4)의 일단에는, 예를 들면 리드 선(12)이 납땜에 의해 전기적으로 접속되고, 또 타단측인 용기(2)의 통 형상 바닥부에는 L자 형상의 금속제의 컨택트(13)가 용접에 의해 접속되며, 이로써 프린트 기판(11)과 각각 도통한 전로가 형성된다.

이 경우, 코일 스프링(9)과 용기(2)와의 접촉에 의해, 평상시는 도통한 전로가 형성된다. 이동 가능하게 수납된 구체(10)는 코일 스프링(9)의 휨 변형을 저해하는 일이 없고, 외팔보 지지된 구체(10)를 수납한 코일 스프링(9)은 소위 가동 전극(5)으로서 기능하며, 다른 쪽 프린트 기판(11) 상에 고정적으로 설치된 용기(2)는 고정 전극으로서 기능하며, 이들은 스위칭 기구를 구성하고 있다. 또한 상기 프 린트 기판(11)은, 포터블 컴퓨터의 기기 내부에 고정되며, 도시하지 않는 CPU에 전기적으로 접속되어 있고, 리드 선(12) 및 컨택트(13) 사이의 도통시에는 프린트 기판(11)으로부터 CPU에 도통 신호가 출력된다.

다음에, 상기 구성의 낙하 센서(1)의 작용에 대해 설명한다.

포터블 컴퓨터에 편입된 낙하 센서(1)의 동작 상태에 대해서는, 정지 상태에 있는 평상시는 도 1에 나타내는 바와 같이 중심축이 대략 수평으로 되는 배치 상태에 있고, 구체(10)의 중력은 외팔보 지지된 빔 형상의 코일 스프링(9)을 탄성적으로 휘게 하며, 그 자유단부가 용기(2)의 내면에 접촉하고 있다. 따라서, 리드 선(12), 도전 핀(4), 가동 전극(5)으로서 구체(10)를 수납한 코일 스프링(9), 고정 전극인 용기(2), 및 컨택트(13)를 통하여 전기적으로 도통되고, 상시 폐쇄형의 스위치로서 기능하며, 프린트 기판(11)에의 전로가 형성되어 CPU에 도통 신호가 출력된다.

한편, 포터블 컴퓨터가 낙하 상태일 때의 낙하 센서(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 코일 스프링(9)과 용기(2)와의 접촉이 해리된다. 즉, 낙하 상태로 들어가면 구체(10)에 걸리는 중력이 외관상 감소하기 때문에, 코일 스프링(9)은 그 스프링력인 탄성 복원력에 의해 용기(2)의 중심측으로 되돌려지도록 변위한다. 그리고, 구체(10)에 작용하는 중력이 규정치까지 감소하면, 코일 스프링(9)의 자유단측은 완전히 용기(2)의 내면으로부터 해리되고, 리드 선(12)과 컨택트(13)의 사이가 전기적으로 완전히 차단되어 프린트 기판(11)으로부터의 도통 신호가 「OFF」한다.

그러면, CPU는 이 도통 신호의 「OFF」를 검출하여, 내부의 구동 회로(도시 하지 않음)에 이상 신호를 출력한다. 이 구동 회로는, 예를 들면 내부의 하드 디스크의 헤드를 구동하는 것이며, 이상 신호를 검출하는 것에 의거하여 헤드를 퇴피 위치로 이동시킴으로써, 하드 디스크로부터의 데이터 및 프로그램 등의 읽기 동작 또는 쓰기 동작을 정지한다. 즉, 자기 데이터나 헤드 등의 손상의 위험성을 최소한으로 막는 회피 처리가 행해진다.

또한, 상기 낙하 센서(1) 중, 특히 가동 전극(5)의 특징으로 하는 동작에 대해, 특별히 도 4a 내지 4c 및 도 5a 내지 5d를 참조하여 설명한다.

본 실시예에서는, 5개의 강구로 이루어지는 구체(10)에 의해 추로서 필요한 중력을 얻도록 하고 있다. 이 구체(10)는, 특히 코일 스프링(9)의 자유 길이 방향으로 충분히 이동 가능하게 수납되어 있을 것, 및 구 형상이기 때문에, 코일 스프링(9)의 휨 변형을 저해하는 것과 같은 저항을 갖지 않는다. 게다가, 구체(10)가 코일 스프링(9) 내에 장전된 심부재로서 기능하며, 낙하시의 충격시, 이 코일 스프링(9)의 큰 좌굴이나 소성 변형에 이르는 큰 굴곡을 유효하게 억제하는 저항체로서 작용한다.

나아가서는, 도 4a, 4b 및 4c에 나타내는 덤핑 작용을 발휘한다. 이중 도 4a 및 4b는 본 실시예에 대하여, 도 4c는 종래예의 각각 주요 부분의 개략 구성을 나타내고 있다.

먼저, 도 4a에 의거하여 상기 덤핑 작용에 대해 설명하면, 본 실시예에 있어서의 외팔보 지지된 원통 형상의 가로로 긴 코일 스프링(9)은, 그 자유단측만큼 크게 아래쪽으로 탄성 변형한 형태로 있으나, 용기(2)와의 확실한 접촉 상태를 확보 하기 위해 5개의 구성으로 이루어지는 구체(10)를 수납하여 필요한 중량을 확보하고 있다. 코일 스프링(9)의 기단부(9a)는 연결 고정되어 있고, 그 자유단측이 용기(2)와 급격하게 접촉(충돌)한다. 이 때, 코일 스프링(9)의 중간 부위가 상하 방향으로 탄성 변형하고, 도면에서 화살표 Y로 나타내는 바와 같이 상하로 진폭하는 것으로, 충돌에 의한 충격을 완충적으로 받아낼 수 있으며, 소위 덤핑 작용에 의한 충격 완충 효과를 얻을 수 있다. 게다가 이 경우, 코일 스프링(9)의 자유단부는 용기(2)의 내면과 접촉 상태로 유지되기 때문에, 빈번한 바운드(반복 충돌 동작)를 방지할 수 있어서 진동을 크게 경감시킬 수 있다.

또한, 가동 전극(5)은 상기 덤핑 작용에 더하여, 코일 스프링(9)의 기단부(9a)를, 본 실시예에서는 도 1, 2에 나타낸 바와 같이 밀권으로 하여 접속 고정한 구성으로 하고 있다. 이 때문에, 가동 전극(5)은 낙하시의 충격에 대하여 기계적 강도가 증가할 뿐만 아니라, 낙하 충격시의 굽힘 응력 등을 집중시키는 일 없이 적절히 확산하여 유연성을 확보할 수 있으며, 따라서 소성 변형이나 좌굴 변형이 한층 일어나기 어려워진다.

한편, 기밀한 용기(2) 내에 예를 들면 질소 가스 등을 봉입하여 산화 방지를 도모하는 것은 유효하지만, 봉입 전의 접촉 부위의 산화나 오염 혹은 장기 사용에 의해 용기(2)의 내면이나 코일 스프링(9)의 접촉 부위 등의 전극 표면이, 산화하거나 오염되거나 하여 안정된 도통을 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 이에 대하여, 본 실시예에서는, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 구체(10)를 이동 가능하게 수납한 코일 스프링(9)이 용기(2)에 충돌할 때마다, 상기 덤핑 작용과 함께 코일 스프링(9) 의 특징으로서 길이 방향(좌우 방향)에 있어서 탄성적인 신축 작용(도면에서, 화살표 X방향으로 나타냄)을 나타내기 때문에, 진동이나 낙하 충격을 받으면 접촉 부위가 좌우로 슬라이딩하는 소위 와이핑 효과를 얻을 수 있다. 이것에 의해, 접촉면의 더러움이나 산화막을 제거할 수 있으며, 따라서 소형화에 의한 전극의 접촉압이 작아지는 경향에 있어서도, 장기적으로 안정된 스위칭 동작을 실현할 수 있다.

상기 본 실시예에 대하여, 동일한 도 4c에 나타내는 종래예에서는, 외팔보 지지된 1개의 봉 형상의 스프링 부재(가)에, 강구의 추(나)를 설치한 구성에 있어서, 추(나)의 중심 위치(G)의 아래쪽 한 점에 있어서 용기(다)와의 접촉이 행해진다. 따라서, 종래 기술로서 기술한 바와 같이 1개의 스프링 부재(가)는 좌굴 변형하기 쉽고, 게다가 그 경향은 봉재(棒材)를 소경으로 하는 등 하여 스프링력을 작게 할수록 현저하게 되기 때문에, 이 스프링력을 작게 하기에는 적합하지 않아 무리가 있다. 이것으로부터, 당연히 추(나)도 소형화에는 제약을 받게 된다. 게다가, 추(나)의 중심 위치(G)의 아래쪽에 있어서의 한 점에서 접촉이 행해지므로, 장기 사용에 의해, 이들 접촉면이 오염되거나 산화한 경우에는 안정된 도통 상태가 얻어질 수 없는 염려도 있으며, 더욱이 소형화에는 극히 불리하다.

또, 본 실시예에서는, 코일 스프링(9)을 외팔보 지지에 의한 빔 형상으로 배열 설치함에 있어서, 스프링좌(8)의 일단에 도전 핀(4)을, 타단에 코일 스프링(9)을 접속하는 구성으로 하였다. 이 경우, 낙하 센서(1)를 구성하는데 있어서, 도전 핀(4), 스프링좌(8) 및 코일 스프링(9)을 수평인 중심축 선상에 직선적인 연결 형태로 하는 것이 바람직하다. 특히, 박형화나 소형화할수록, 코일 스프링(9)과 용기 (2)와의 빈틈도 미소한 것으로 되며, 또한 설치 각도(360도)에 관계없이 가동 전극(5)으로서 안정된 스위칭 동작을 얻기 위해서도, 편입된 코일 스프링(9)의 축심 정밀도는 중요하다. 게다가, 코일 스프링(9)은, 그 코일 형태로 있기 때문에 유연하고 휘기 쉬우며, 스프링좌(8)를 통하여 접속 고정함에 있어서, 중심축을 일치시키는 것은 반드시 용이하지는 않다.

이에 대해, 본 실시예에 의하면 코일 스프링(9)의 축심을 용이하게 조정할 수 있고, 필요로 하는 조립 정밀도를 확보할 수 있다. 이하, 도 5a 내지 5d에 의거하여 가동 전극(5)을 중심축으로 직선적으로 연결한 형태로 조정하는 수단에 대해 설명한다. 도 5a 내지 5d에는, 봉쇄 부재(3)에 기밀하게 삽통된 도전 핀(4)과, 가동 전극(5)을 구성하는 스프링좌(8)나 구체(10)를 구비한 코일 스프링(9) 등으로 이루어지는 조립 구성체, 즉 용기(2)에 대하여 압입에 의해 편입되기 전의 구성체를 나타내고 있다. 그리고, 도 5a 및 5c는 조정 전의 조립 구성체, 도 5b 및 5d는 조정 후의 조립 구성체를 나타내며, 또한 도 5a 및 5b는 구성체를 자연 상태로, 예를 들면 세로 배치로 배치한 상태를 나타내고, 도 5c 및 5d는 구성체를 코일 스프링(9)의 자유단측에서 본, 소위 화살표 B방향에서 본 평면도이다.

이와 같은, 구성체로 한 조립 단계에서, 도 5a에 나타내는 바와 같이 구성체의 축심(중심선 R0로 나타낸다)이, 예를 들면 약간 도시 부호 R1으로 나타내는 우측으로 기울어져 어긋난 상태에 있다고 한 경우, 도 5c의 평면도에 나타내는 바와 같이, 원 형상의 봉쇄 부재(3)에 대해 코일 스프링(9)의 원 형상 외경 부분이 편심 위치에 있기 때문에, 어느 쪽으로 기울어 넘어져 있는지가 용이하게 시인할 수 있 다. 그래서, 도 도 5b에 나타내는 바와 같이 스프링좌(8)의 적절한 부위를 예를 들면 핀셋으로 끼우고, 그 기울기를 시정할 방향으로 도면의 화살표 E방향 또는 F방향으로 조금 휘게 한다.

그리고, 도 5d와 같이 코일 스프링(9)이 중심 위치에 조정된 것을 확인하고, 코일 스프링(9)의 축심 배치 나아가서는 가동 전극(5)의 적정한 축심 배치를 얻을 수 있다. 또한 상기한 바와 같이 스프링좌(8)는 도전 핀(4)과는 용접되어 있으나, 이 스프링좌(8)의 통 형상부(8a)에 끼워 맞춤 상태로 접속 고정된 코일 스프링(9)은, 그 스프링좌(8)의 근소한 각도 변위에 의해 충분히 상기 축심 조정을 가능하게 하고 있다.

이와 같은, 조정 후의 구성체를 용기(2) 내에 압입하여 최종적으로 조립 구성된 낙하 센서(1)는, 종래에서는 전체의 두께 치수가 5㎜정도가 한계였으나, 본 실시예에 의하면 1㎜ 정도의 박형화도 가능하게 되는 동시에, 물론 실용에 제공하는 것이 가능해졌다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 실시예에 의하면 다음과 같은 효과를 나타낸다.

낙하 센서(1)로서, 고정 전극인 용기(2), 및 가동 전극(5)으로 하는 코일 스프링(9) 등은 모두 원 형상의 구성으로 하고 있으므로, 360도 설치 각도에 제약받는 일 없이, 포터블 컴퓨터 등의 기기 내에 용이하게 또한 컴팩트하게 편입할 수 있다. 그리고, 낙하 상태를 정상적인 스위칭 동작에 의해 검출하고, 신속한 대응 조치를 강구할 수 있다고 하는 낙하 센서(1) 본래의 기능과 함께, 특히 아래에 기 재하는 뛰어난 특징을 나타낸다.

먼저, 가동 전극(5)의 추를 구성하는 구체(10)를 코일 스프링(9)의 안쪽에 설치하였으므로, 코일 스프링(9)이 극단적인 굴절 변형하는 경우, 구체(10)가 그 변형을 저지하는 저항 작용을 하며, 소위 코일 스프링(9)의 심부재의 역할을 한다. 즉, 구체(10)는, 낙하 충격시에 코일 스프링(9)의 좌굴 변형이나 소성 변형에 이를 정도의 큰 변형을 억제하도록 유효하게 기능한다. 또, 가동 전극(5)으로서는 코일 스프링(9)의 외경 부분을 실질적으로 최대의 외곽으로 할 수 있으므로, 이것을 소경화하고 박형화하는 것에 지극히 유리하다. 또한, 구체(10)를 원통 형상의 코일 스프링(9)의 내경보다 소경으로 하는 동시에, 구체(10)의 자유 길이 방향의 전체 길이(L1)를 짧게 하는 등 하여, 구체(10)가 코일 스프링(9) 내를 주로 자유 길이 방향에 대해 용이하게 이동 가능하게 설치하였으므로, 코일 스프링(9)이 가동 전극(5)으로서 탄성적으로 휨 변형하는 것을 하등 저해하는 일은 없다.

또, 본 실시예에서는, 추를 복수개의 강구로 이루어지는 구체(10)로 구성하였으므로, 이 구체(10)는 단조 가공에 의해 용이하게 구 형상화할 수 있어서 제조 비용도 염가로 제공할 수 있다. 또한, 복수개의 강구를 채용하는 것으로, 코일 스프링(9)의 설계 사양에 대응한 추로서의 필요 개수의 구체(10)를 준비할 수 있으며, 정밀도를 요하는 적정한 중량을 조정 설정하는 데에 유리하다.

게다가, 코일 스프링(9) 내에 수납된 구체(10)의 빠짐 방지 수단으로서 코일 스프링(9)의 자유단부를 테이퍼 권회부(9b)로 하여 개구를 완전히 봉쇄하거나, 혹은 소경으로 하는 등 봉쇄구 형상으로 함으로써, 확실히 빠짐 방지 상태로 수납 유 지할 수 있다. 이와 같이, 코일 스프링(9) 자체를 이용하여 빠짐 방지할 수 있는 것은, 다른 부품이나 고정 수단을 필요로 하지 않고, 게다가 가동 전극(5)으로서도 코일 스프링(9)의 기단부(9a)를 접합하는 것만의 간단한 작업으로 끝나므로, 그 만큼 고정밀도 하에 조립성에도 뛰어나며 한층 비용적으로 유리하다. 또, 기단부(9a)를 밀권부로 한 것으로 접착제에 의한 충분한 접합 강도를 얻을 수 있는 것 외에, 낙하시 등의 큰 충격을 받아도 강도적으로 견디며, 또한 이 코일 스프링(9)이 용이하게 좌굴 변형하는 것을 저지하는 데에도 유효하다.

나아가서는, 가동 전극(5)을 이동 가능한 구체(10)를 내포한 코일 스프링(9)으로 구성한 것에 의해, 도 4a에 의거하여 개시한 바와 같이 고정 전극인 용기(2)와 충돌할 때에, 그 충격을 완충적으로 받아내는 덤핑 효과를 기대할 수 있다. 즉, 용기(2)와의 충돌은, 종래에서는 추인 것에 대해, 본 실시예에서는 코일 스프링(9)이 개재하므로 본래적으로 소음 효과를 기대할 수 있다. 게다가, 코일 스프링(9)의 선단부가 용기(2)의 내면에 접촉한 상태인 채, 혹은 그러한 경향으로 유지되는 가운데 중간 부위가 진폭하며, 낙하시의 충격이 완충되고, 또한 바운드했다고 해도 근소 회수로 억제할 수 있는 동시에 미소 거리에서의 바운드로 되므로, 그 충돌음에 의한 소음을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 전극 사이의 접촉 및 분리 동작의 반복에 의한 스위칭 기능의 채터링 현상을 개선할 수 있고, 예를 들면 「OFF」 동작에 의한 오동작을 초래할 우려도 회피할 수 있다.

또한, 상기 전극 사이인 코일 스프링(9)과 용기(2)와의 충돌음은 낙하시에 한정되지 않고, 이를 편입한 기기인 포터블 컴퓨터 등의 휴대시에도, 부자연스러운 이상음으로서 발생할 가능성도 있을 수 있으므로, 이 경우에도 상기 덤핑 작용에 의한 효과는 유효하며 상품 가치를 높일 수 있다. 또, 본 실시예에서는, 코일 스프링(9)의 자유단부의 테이퍼 권회부(9b)를 밀권(密卷)으로 하고 용기(2)와 접촉하는 구성으로 하였으므로, 낙하 충격시의 충돌 작용을 반복하여 받아도 충분히 견딜 수 있는 강도를 확보할 수 있으며, 이 경우의 충돌음도 상기와 같은 완충 작용에 의해 작아진다.

또, 코일 스프링(9)에는, 정지 상태의 평상시는 물론 낙하시나 상기 덤핑 작용에 의해, 그 기단부(9a)의 접합부 근방에는 굽힘 응력 등이 집중하기 쉽다. 이에 대하여, 본 실시예에서는, 압축 코일 스프링이 유연성이 풍부한 특성에 더하여 밀권구성으로서 스프링좌(8)를 통하여 도전 핀(4)과 접속 고정되어 있으므로, 응력을 확산할 수 있어서, 좌굴 변형이 일어나기 어려워진다. 따라서, 가동 전극(5)으로서 코일 스프링(9)과 용기(2)의 내면과 접촉 및 분리하는 스위칭 동작을, 장기적으로 안정 상태로 유지할 수 있고 신뢰성을 높일 수 있다.

상기 구성의 경우, 상기 덤핑 효과는 코일 스프링(9)의 주로 상하 방향의 신축인 것에 대해, 와이핑 효과는 도 4b에 의거하여 개시한 바와 같이 길이 방향의 신축 작용을 유효하게 이용한 것이다. 즉, 용기(2)의 내면에 코일 스프링(9)의 자유단부가 접촉한 상태로 좌우로 슬라이딩하기 때문에, 서로의 접촉면의 오염이나 산화막을 제거할 수 있는 것이다. 이것에 의해, 장기적으로 안정된 스위칭 동작을 얻을 수 있는 동시에, 특히 소형화를 도모하는데 있어서 전극 사이의 접촉압이 작아지는 것에 의한 불안정한 동작의 우려를 일소할 수 있는 점에서 유효하다.

또, 낙하 센서(1)를 소형화로 특히 박형으로 하기 위해서는, 용기(2) 내에 있어서의 가동 전극(5)을 구성하는 코일 스프링(9) 주위의 틈새도 최소한의 설계 사양으로 된다. 예를 들면, 두께가 1.7㎜ 이하의 박형화에서는 0.수㎜ 정도의 미소한 틈새로 되기 때문에, 도전 핀(4)에 대한 코일 스프링(9)의 연결 고정은, 수평인 중심축 상에 직선적으로 접속하는 조립 정밀도가 요구된다. 또한 도전 핀(4)에 직접 코일 스프링(9)을 접속 고정하는 것으로, 가동 전극을 구성해도 기능적으로는 아무런 문제는 없다. 단, 코일 스프링(9)을 접속 고정할 때에, 고정밀도의 조립 작업이 강요되면 작업성도 저하되므로, 고정 후의 코일 스프링(9)의 축심 조정을 용이하게 할 수 있는 것이 바람직하다. 그리고, 본 실시예에서는, 스프링좌(8)를 통하여 도전 핀(4)과 코일 스프링(9) 사이를 접속하도록 구성하였으나, 도 5a 내지 5d에 의거하여 개시한 바와 같이, 이들을 접속한 조립 후에 있어서도, 이 코일 스프링(9)을 고정 지지한 스프링좌(8)의 약간의 변위에 의해 축심 조정을 할 수 있다.

이와 같이 하여, 코일 스프링(9)의 축심 배치 나아가서는 가동 전극(5)으로서 정확한 축심 배치를 할 수 있으므로, 박형화에 의한 용기(2) 내의 좁은 공간에 배치하기에도 적합하고, 게다가 360도 어느 방향으로 편입되어도 정확한 낙하 상태를 검출할 수 있다. 이것에 의해, 박형화의 실현의 가능성을 크게 높일 수 있는 동시에, 포터블 컴퓨터 등의 한층 소형 경량화, 특히는 박형화의 경향이 강한 가운데 크게 유효하다.

또한 상기 실시예에서는, 코일 스프링(9)의 자유단부로부터의 구체(10)의 빠짐 방지 수단으로서, 그 개구 직경을 순차 소경으로 하는 테이퍼 권회부(9b)를 형성하였으나, 이것에 한정되는 일 없이 각종 변형 가능하다. 이하, 도 6∼10에 상기 빠짐 방지 수단의 변형예(본 발명의 제2의 실시예 내지 제4의 실시예)를 나타내는 동시에, 상기 실시예와 실질적으로 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해 설명한다.

먼저, 도 6∼도 8은 본 발명의 제2의 실시예를 나타내는 것이며, 제1의 실시예의 도 1∼도 3에 상당하는 도면이다. 이 제2의 실시예는, 실질적으로 구체(10)의 코일 스프링(9)으로부터의 빠짐 방지 수단 이외는, 상기 제1의 실시예와 공통의 구성이다.

즉, 이러한 것은 상기 실시예의 테이퍼 권회부(9b)에 대신하여, 자유단부를 원통 형상인 채 밀권으로 하는 동시에, 그 단말로서, 개구하는 안쪽에 절곡 형성된 절곡 단말(9c)을 구비하도록 구성한 것이다. 이 절곡 단말(9c)은, 개구를 이분하는 대략 중심 위치에 뻗어 나오게 됨으로써 원통 형상의 개구는 봉쇄구 형상으로 되며, 구체(10)는 절곡 단말(9c)에 접촉하여 빠져 나올 우려는 없다. 또한 본래의 낙하 센서로서의 기능, 및 다른 작용 효과에 대해서는 상기 실시예와 동일한 것은 말할 필요도 없다.

이어서, 도 9는 본 발명의 제3의 실시예를 나타내는 도 1에 상당하는 도면이다. 상기 각 실시예에서는 코일 스프링(9) 자체를 가공하여 추의 빠짐 방지 수단을 구성하고 있는데 대해, 이 제3의 실시예에서는 도전성의 접착제(114)를 도포하여 빠짐 방지 수단을 구성하고 있다. 구체적으로는, 코일 스프링(9)의 자유단부는 상 기 실시예와 동일하게 밀권 구성으로 하지만, 그 원통 형상 개구인 채 개방한 형태로 한다. 그리고, 이 개방 단부를 봉쇄하도록 도전성의 접착제(14)를 도포하고 그대로 경화시킨다.

이것에 의해, 코일 스프링(9)의 자유단부의 개구는, 막 형상으로 고화한 접착제(14)에 의해 봉쇄되며, 그 후에 수납된 추인 구체(10)의 빠짐 방지로서 기능한다. 그런데, 박형화가 가능한 본 발명에 의하면, 코일 스프링(9)의 내경(D2)은 1.0㎜ 정도의 극소 사이즈로 되기 때문에, 접착제(14)는 근소하게 도포하는 것만으로 충분하다. 또한, 코일 스프링(9)이 극소 사이즈이기 때문에, 접착제(14)를 도포할 때 그 일부가 예를 들면 코일 스프링(9)의 바깥쪽으로 비어져 나오는 것도 추측된다. 그러나, 본 실시예에서는, 접착제(14)로서 도전성 접착제를 채용하고 있으므로, 용기(2)와의 전기적인 도통 상태가 저해되는 일은 없다. 단, 상기와 같이 도전성 접착제를 이용하는 이점은 가지나, 반드시 도전성을 필수로 하는 것은 아니며, 또 접착제(14)에 의해 코일 스프링(9)의 원통 형상 개구를 완전히 봉쇄할 필요도 없다.

도 10은 본 발명의 제4의 실시예를 나타내는, 도 1에 상당하는 도면이다. 이 제4의 실시예에서는, 추의 빠짐 방지 수단으로서 코일 스프링(9)의 기단부(9a)를 접속 고정한 상기 스프링좌(8)를 공통으로 이용하고, 즉 코일 스프링(9)의 자유단부 측에도 스프링좌(8)를 접속 고정하였다. 구체적으로는, 먼저 코일 스프링(9)의 형태로서는 상기 제3의 실시예와 같이 전체 길이가 원통 형상이며, 기단부(9a) 및 자유단측도 밀권으로서 개방한 구성이다. 그리고, 기단부(9a)를 도전성의 스프링좌 (8)에 접속 고정한 것과 동일하게 자유단부를 스프링좌(8)의 통 형상부(8a)에 끼워 맞춤 접속하며, 이것을 도전성의 접착제에 의해 고정하였다. 또, 추로서의 구체(10)는 여기서는 2종류의 다른 직경의 강구를 채용하고 있다. 예를 들면 자유단측에 중량이 무거운 대경 구(10a)를 2개 수납하고, 기단부(9a)측에 이것보다 경량의 소경 구(10b)를 3개 수납하고 있다. 또한, 이외의 구성은 상기 제3의 실시예와 같다.

이 제4의 실시예의 경우도, 상기 제3의 실시예와 동일하게, 낙하 충격시에는 구체(10)가 코일 스프링(9)의 축심 구성체로서 기능하고, 이 코일 스프링(9)의 극단적인 굴절 변형을 억제할 수 있는 동시에, 공통의 스프링좌(8)를 마주 대하는 배치로 하는 것만으로 구체(10)의 빠짐 방지 수단으로서 이용할 수 있으며, 소위 신규 부품의 증가는 없다. 게다가, 이와 같이 구체(10)를 수납하여 빠짐 방지 상태로 하여 이루어지는 유닛화가 가능하기 때문에, 보관 혹은 이송 작업 등에 있어서의 취급이 용이해진다. 예를 들면, 유닛화한 것을 도전 핀(4)과 용접하여 연결하는 것도 가능해지는 등, 조립의 범용성이 풍부한 구성을 얻을 수 있다.

또, 자유단측에 설치한 금속제의 스프링좌(8)는, 추로서의 구체(10)의 중력을 받아서 용기(2)와 직접 접촉하지만, 상기 실시예 등에서 설명한 탄성의 코일 스프링 자체에 의한 접촉, 혹은 도전성 접착제를 통한 접촉 등의 형태에 비해, 그 강체에 의한 접촉 상태는 극히 양호하다. 상기 스프링좌(8)는, 소위 가동 전극(5)의 가동 접점으로서 장기적으로 안정되게 기능하는 점에서 우수하다. 게다가, 본 실시예에서는, 추인 구체(10)로서 5개 중 2개를 중량이 큰 대경 구(10a)로 하고, 이것 을 코일 스프링(9)의 자유단측에 수납 배치하였으므로, 가동 전극(5)으로서의 코일 스프링(9)과 용기(2)와의 접촉 상태를 보다 한층 확실한 것으로 할 수 있다.

또한 이와 같은 다른 중량 구성으로 하는 구체(10)는, 지름의 대소에 한정되지 않고, 예를 들면 동일 직경인 채로 재질에 의해 경중을 설정하도록 구성해도 되고, 그들의 개수도 코일 스프링(9)의 설계 사양 등에 따라 적절히 설정하면 되며, 적절히 변형하여 실시할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제5의 실시예를 나타내는, 도 1에 상당하는 도면이다. 또한, 상기 제1 실시예와 실질적으로 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해서만 설명한다.

상기 각 실시예에서는, 모두 추로서의 강구로 이루어지는 구체(10)를 구비한 구성이었던 것에 대해, 제5의 실시예에서는 플라스틱이나 알루미늄 등의 경량 재질의 구체(15)를 채용하는 동시에, 추를 겸한 별도 부재로 이루어지는 빠짐 방지 부재(16)를 구비하여 가동 전극(17)을 구성하고 있다.

즉, 구체(15)는 코일 스프링(9)의 축심 구성체로서는 기능하지만, 추로서는 기능하지 않는다. 그래서, 코일 스프링(9)의 자유단부에 구체(15)의 빠짐 방지 수단으로서 별도 부재의 빠짐 방지 부재(16)를 장착하고, 이 빠짐 방지 부재(16)를 중량이 큰 도전성 부재에 의해 형성한 것이다. 그런데, 빠짐 방지 부재(16)의 형상으로서는 전체적으로 원기둥 형상을 이루며, 일단에 단차 형상으로 소경부(16a)를 형성하고, 이 소경부(16a)에 코일 스프링(9)의 개방한 밀권 형상의 자유단부를 끼워 맞춤하며, 도전성의 접착제에 의해 연결 고정한 구성에 있다. 또한 빠짐 방지 부재(16)의 외경은 코일 스프링(9)의 외경보다 약간 큰 형상으로 하고 있으나, 필요한 중량은 특별히 직경 치수에만 한정되지 않고, 길이 치수의 조정에 의해 용이하게 설정할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 제1의 실시예와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있는 동시에, 추는 빠짐 방지 부재(16)를 겸용한 구성이기 때문에 간단한 구성에 의해 제공할 수 있다. 또, 추는 단일의 빠짐 방지 부재(16)에 의해 중량 조정할 수 있으므로, 상기 제1의 실시예 등과 같이 복수 개로 이루어지는 추인 구체(10)에 비해, 그 중량 설정이 용이하게 되는 이점을 갖는다. 나아가서는, 빠짐 방지 부재(16)는 용기(2)와 접촉하는 가동 전극(17)의 접점으로서도 기능하며, 또한 코일 스프링(10)이 접촉하는 제1의 실시예에 비해 확실한 접촉 상태를 얻을 수 있어서 장기적으로 안정되게 기능하는 점에서 우수하다.

단, 빠짐 방지 부재(16)를 추로서 겸용하는 구성상, 약간 크게 되어 길이 치수가 커질 가능성은 있으나, 본 실시예에 있어서의 구체(15)는 추로서의 기능은 불필요하므로, 개수의 삭감이나 직경 치수를 축소하는 등, 코일 스프링(9)과 아울러 조정하는 것으로 억제할 수 있는 동시에, 이 길이 치수는 특별히 구해지고 있는 박형화에 의한 컴팩트화에 대해 각별한 지장으로 되는 일이 없다. 또, 본 실시예에서는, 추를 겸한 빠짐 방지 부재(16)를 이용하는 구성으로 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 각각 전용의 빠짐 방지 수단과 추를 준비하여 편입하는 구성으로 해도 된다.

또한, 본 발명은 상기 내용, 또한 도면에 나타낸 각 실시예에 한정되지 않으 며, 예를 들면 코일 스프링의 기단부를 접속 고정하는 스프링좌의 형상, 혹은 코일 스프링의 자유단부에 있어서의 추의 빠짐 방지 수단의 형상 등, 상기 실시예 구조에 한정되는 일 없이 각종 다양하게 가능하다. 또, 코일 스프링의 기단부 및 자유단부를 밀권 구성으로 하는 것으로 강도적으로 유리하나, 이는 필요에 따라 설치하면 된다. 또, 추로서의 구체는 5개에 한정되지 않고 1개 혹은 2개여도 가능한 동시에, 강구에 한정되지 않으며, 나아가서는 질량이 다른 재질이나, 그 조합 구성으로 이루어지는 구체에 의해 중량 조정하는 것도 가능하며, 예를 들면 자유 단부측일수록 중력이 커지도록 각종 조합에 의한 선택지가 있고, 또한 미세 조정도 가능하다. 나아가서는, 구체는 코일 스프링의 축심으로 하여 이 코일 스프링을 충격으로부터 보호하는 기능으로서 추를 별도 부재로 설치하는 구성도 각종 고려되는 등, 실시에 있어서 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

다음에, 도 12∼도 15a 내지 15d를 참조하여, 본 발명의 제6의 실시예에 대해 설명한다. 그중 도 12는 낙하 센서(1)의 전체 구성을 나타내는 단면도로 통상의 사용 상태(정지 상태)를 나타내고 있고, 도 13은 낙하시의 다른 상태인 동작 상태를 나타내는 도 1에 상당하는 도면으로, 먼저 이들 도면에 의거하여 구성을 설명한다.

노트북 PC 등의 포터블 컴퓨터(도시하지 않음)의 내부에는, 낙하 센서(101)가 도 12에 나타내는 바와 같이 가로로 길게 배치한 상태로 수납되어 있다.

이 낙하 센서(101)는, 대략 가늘고 긴 원통 형상의 용기(102), 이 용기(102) 의 개구부를 전기 절연 및 기밀하게 폐색하는 봉쇄 부재(103), 이 봉쇄 부재(103)를 기밀하게 관통하여 상기 용기(102)의 내외에 도출된 도전 핀(104), 이 도전 핀(104)의 용기(102) 내의 일단에 접속 고정된 가동 전극(105)을 구비하여 구성되어 있다. 구체적으로는, 용기(102)는, 도전성의 금속으로 형성되고, 일단(도시 좌단)만이 개구한 바닥이 있는 통 형상으로 구성되어 있으며, 이것은 후술하는 바와 같이 고정 전극으로서 기능한다.

봉쇄 부재(103)는, 원통 형상의 틀체(106)와 그 안쪽에 충전된 유리 등의 전기 절연성 밀봉재(107)로 구성되고, 그 수평인 중심 축부를 상기 도전 핀(104)이 기밀하게 관통하고 있다. 틀체(106)는, 상기 용기(102)의 개구 내부에 압입에 의해 설치 고정되는 것이지만, 이 용기(102)의 내면과 틀체(106)의 외주면에 니켈이나 금 또는 금 합금 도금을 미리 실시하고, 압입하는 것으로 양자의 도금층이 일체화되어 보다 기밀성을 높이고 있다. 용기(102)는 밀폐 용기로서 구성되며, 또한 도전 핀(104)은 용기(102)와는 차단된 상태로 되는 동시에, 이 용기(102)의 내부를 진공으로 하거나 질소 가스나 헬륨 가스 등의 산화 방지용 가스를 봉입하거나 하여, 용기(102)의 내면이 장기에 걸쳐 산화하지 않도록 하고 있다.

가동 전극(105)은, 상기와 같이 밀폐된 용기(102) 내에 배치되고, 도전 핀(104)의 내단(內端)에 대하여, 도전성의 스프링 좌판(108), 코일 스프링(109), 추(110)를 순차 연결하여 전기적으로 도통한 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 스프링 좌판(108)은, 금속제의 원형의 얕은 접시 형상으로 구성되어 있고, 그 배면 중심부(바닥면 외부 중심부)를 상기 도전 핀(104)에 용접 고정하고 있다. 그리고, 스프링 좌판(108)의 받침 접시 형상 면측에는 코일 스프링(109)이 도전성 접착제로 접속 고정되어 있다. 스프링 좌판(108)의 접시 형상부의 내경은 코일 스프링(109)의 외경과 대략 같게 구성되어 있으며, 이 코일 스프링(109)의 일단부를 수용한다. 이 코일 스프링(109)은, 인청동 등의 도전 금속제이며, 스프링 좌판(108)에 접착 고정되는 부위는 중앙 부위의 약간 소권(疎卷: 성기게 감은 것)에 대해 밀권부(109a)로 하고 있다.

또, 이 코일 스프링(109)의 타단인 자유단도 밀권부(109b)로 되어 있고, 이것에 상기 추(110)의 일단이 접속 고정되어 있다. 이 추(110)는, 도전성의 금속, 예를 들면 동(銅)제의 가로로 긴 원기둥 형상 부재이며, 표면에 은도금이 실시되어 있다. 추(110)의 길이 치수는, 예를 들면 직경의 거의 2배 이상의 길이로 되며, 그 외경은 코일 스프링(109)의 외경과 대략 동등(엄밀하게는, 약간 대경)하게 형성되어 있다. 추(110) 중 코일 스프링(109)과 접속되는 일단에는, 약간 소경의 기둥 형상으로 되는 장착부(110a)가 형성되어 있다. 이 장착부(110a)의 외경은 코일 스프링(109)의 내경에 대략 같게 구성되어 있고, 이 장착부(110a)에 코일 스프링(109)의 밀권부(109b)가 끼워 넣어져서 도전성 접착제(1)로 접속 고정되어 있다.

이와 같이 하여 낙하 센서(101)로서 조립 구성되고, 그 코일 스프링(109)은 외팔보 지지에 의해 빔 형상으로 설치되고, 그 자유단에 접속 고정된 추(110)는 코일 스프링(109)의 탄성적인 휨 변형에 의해 용기(102) 내에서 수평인 축심보다 아래쪽으로 기울어 넘어지며, 평상시는 도 12에 나타내는 바와 같이 그 선단부가 용기(102)의 내면에 접촉한 상태로 유지되어 있다. 이와 같은 구성의 낙하 센서(101) 는, 도 12에서 2점 쇄선으로 나타내는 프린트 기판(111)의 도전 패턴(도시하지 않음) 상에 배치되어 있다. 그리고, 외부에 도출된 도전 핀(104)의 일단에는, 예를 들면 리드 선(112)이 납땜에 의해 전기적으로 접속되고, 또 타단측인 용기(102)의 통 형상 바닥부에는 L자 형상의 금속제의 컨택트(113)가 용접에 의해 접속되고 있으며, 이로써 프린트 기판(111)과 각각 도통한 전로가 형성되어 있다.

이 구성의 경우, 추(110)와 용기(102)의 접촉에 의해 평상시는 도통한 전로가 형성되는 것이며, 코일 스프링(109) 및 추(110)는 소위 가동 전극(105)으로서 기능하고, 다른 한편 용기(102)는 고정 전극으로서 기능하며, 소위 스위칭 기구를 구성하고 있다.

상기 프린트 기판(111)은 포터블 컴퓨터의 기기 내부에 고정되며, 도시하지 않는 CPU에 전기적으로 접속되어 있고, 리드 선(112) 및 컨택트(113) 사이의 도통시에는 프린트 기판(111)으로부터 CPU에 도통 신호가 출력되도록 구성되어 있다.

다음에 상기 구성의 작용에 대해 설명한다.

포터블 컴퓨터에 편입된 낙하 센서(101)의 동작 상태에 대해서는, 정지 상태에 있는 평상시는 도 12에 나타내는 바와 같이 중심축이 수평으로 되는 배치 상태에 있어서, 추(110)의 중력에 의해 빔 형상의 코일 스프링(109)을 탄성적으로 휘게 하며, 추(110)의 선단부가 용기(102)의 내면에 접촉하고 있다. 이 경우, 리드 선(112), 도전 핀(104), 가동 전극(105)(코일 스프링(109) 및 추(110)), 고정 전극인 용기(102), 및 컨택트(113)를 통하여 전기적으로 도통되어 있고, 말하자면 상시 폐쇄형의 스위치로서 기능하며, 프린트 기판(111)에의 전로가 형성되어 CPU에 도통 신호가 출력된다.

한편, 포터블 컴퓨터가 낙하 상태일 때의 낙하 센서(101)는, 도 13에 나타내는 바와 같이 추(110)와 용기(102)와의 접촉이 해리된다. 즉, 낙하 상태에 들어가면 추(110)에 걸리는 중력이 외관상 감소하기 때문에, 코일 스프링(109)의 스프링력인 탄성 복원력이 이것보다 우세하여 용기(102)의 중심측으로 되돌려진다. 그리고, 추(110)에 작용하는 중력이 거의 무중력 상태에 이르면, 리드 선(112)과 컨택트(113)와의 사이가 전기적으로 완전히 차단되며, 프린트 기판(111)으로부터의 도통 신호가 정지한다.

그러면, CPU는 프린트 기판(111)으로부터의 도통 신호를 항상 감시하고 있고, 도통 신호의 정지를 검출하며, 내부의 구동 회로(도시하지 않음)에 이상 신호를 출력한다. 이 구동 회로는, 예를 들면 내부의 하드 디스크의 헤드를 구동하는 것이며, 이상 신호를 검출하는 것에 의거하여 헤드를 퇴피 위치에 이동시키고, 하드 디스크로부터의 데이터 및 프로그램 등의 읽기 동작을 정지하는 동시에, 자기 데이터나 헤드 등의 손상의 위험성을 최소한으로 막는 회피 처리를 할 수 있다.

그리고, 상기 구성의 낙하 센서(101)에 의하면 이하의 작용을 발휘한다.

먼저, 추(110)를 가로로 긴 원기둥 형상으로 하고, 길이를 예를 들면 본 실시예에서는 직경의 대략 2배 이상으로 하였으므로, 보다 소경화하여도 추(110)로서 필요한 질량을 확보할 수 있다. 게다가, 추(110)는 코일 스프링(109)의 자유 길이의 연장 방향으로 연결 고정하였으므로, 이의 전극 구성으로서는 최소한의 두께 치수로 설정할 수 있다. 또, 본 실시예에서는, 낙하 센서(101)의 외곽을 형성하는 용 기(102)도 원통 형상으로 하였으므로, 코일 스프링(109), 추(110) 등으로 이루어지는 가동 전극(105)도 원 형상인 것과 아울러, 설치 방향을 360도 동일 기능으로 할 수 있고, 자유 배치할 수 있다. 게다가, 도전 핀(104)에 대하여, 스프링 좌판(108), 코일 스프링(109), 추(110)의 접속 고정은, 이들 접속 방향(중심축 방향)에 있어서 모두가 원 형상으로 대치한 형태에 있으므로, 방향적으로 아무런 제약을 받는 일 없이 용이하게 조립 작업을 할 수 있는 등, 설계 제조의 효율 향상에 유효하다.

또한, 도 14a 내지 14c의 작용 설명도에 의거하여 설명한다. 또한, 도 14a 및 14b는 본 실시예에 대해, 도 14c는 종래예의 각각 주요 부분의 개략 구성을 나타내고 있다.

먼저 도 14a에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 가로로 긴 추(110)는 그 중간의 중심 위치(G)에 대하여 용기(102)와의 접촉점은 이간한 선단부일 것, 및 타단이 코일 스프링(109)에 연결 고정되어 있다. 이 때문에, 용기(102)와의 급격한 접촉(충돌)에 대하여, 코일 스프링(109)의 상하 방향의 탄성 변형에 의해, 도면에서 화살표 Y로 나타내는 바와 같이 상하로 진폭하여 완충적으로 받아낼 수 있고, 소위 덤핑 작용에 의한 충격 완충 효과를 얻을 수 있다. 게다가 이 경우, 추(110)의 선단부와 용기(102)의 내면과의 접촉 상태는 유지되거나, 혹은 적어도 빈번한 바운드(충돌 동작)는 크게 경감된다.

또 코일 스프링(109)은, 빔 형상으로 외팔보 지지된 도전 핀(104)과의 접속 고정 기초부(본 실시예에서는, 스프링 좌판(108)을 통하고 있다), 및 자유단의 추 (110)와의 고정 기초부 근방에서는, 진폭하는 부위와의 사이에 굽힘 응력 등이 집중하기 쉬워서 좌굴 변형을 일으킬 우려가 있다. 이에 대하여, 본 실시예에서는, 상기 고정 기초부에 있어서의 코일 스프링(109)은, 밀권부(109b)를 설치하는 구성으로 하였으므로, 이 고정 기초부 근방에 있어서의 큰 진폭에 대해서도 유연성이 유지되는 동시에, 이 밀권부(109b)에 의해 추(110)의 중력이나 낙하 충격시의 굽힘 응력을 국부적으로 집중시키는 일 없이 확산할 수 있다. 따라서, 좌굴 변형을 일으킬 우려가 없어진다. 이것은, 코일 스프링(109)의 선경(線徑)을 작게 하는 것을 가능하게 하며, 스프링력을 작게 할 수 있어서 추(110)도 소형화를 도모할 수 있는 등, 가동 전극(105)으로서 나아가서는 낙하 센서(101)로서의 박형화에 있어서 유리하게 작용한다.

또한, 도 14b를 참조하여 설명하면, 본 실시예에서는 기밀한 용기(102) 내에 질소 가스 등을 봉입하고 있으나, 그런데도 장기 사용에 의해 용기(102)의 내면이나 추(110)의 소위 전극 표면이 산화하거나 오염되거나 하여 안정된 도통을 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시예에서는 추(110)가 용기(102)에 접촉할 때마다, 코일 스프링(109)의 특징으로서 길이 방향(좌우 방향)에 있어서도 탄성적인 신축 작용(도면 중, 화살표 X로 나타냄)이 풍부하기 때문에, 낙하 충격을 받으면 추(110)도 좌우로 슬라이딩하는 소위 와이핑 효과를 얻을 수 있다. 이것에 의해, 접촉면의 오염이나 산화막을 제거할 수 있으며, 따라서, 소형화에 의한 전극의 접촉압이 작아지는 경향에 있어서도 장기적으로 안정된 스위칭 동작을 실현할 수 있다.

또한, 도 14c에 나타내는 종래예에서는, 외팔보 지지된 1개의 봉 형상의 스프링 부재(가)에 강구의 추(나)를 설치한 구성에 있어서, 추(나)의 중심 위치(G)의 아래쪽 한 점에 대해 용기(다)와의 접촉이 행해진다. 따라서, 종래 기술로서 기술한 바와 같이, 1개의 스프링 부재(가)에서는 좌굴 변형하기 쉽고, 게다가 그 봉재를 소경으로 하는 등 하여 스프링력을 작게 할수록 현저하게 되기 때문에, 이 스프링력을 작게 하는데는 적합하지 않으며, 이것에 수반되지 않는 추(나)도 당연히 소형화에는 제약을 받게 된다. 게다가, 추(나)의 중심 위치(G)의 아래쪽에 있어서의 한 점에서 접촉이 행해지므로, 장기 사용에 의해 이들 접촉면이 오염되거나 산화한 경우에는 안정된 도통 상태를 얻을 수 없는 등의 우려가 있어서, 한층 더한 소형화에는 불리하다.

또, 본 실시예에서는, 코일 스프링(109)을 외팔보 지지에 의한 빔 형상으로 설치함에 있어서, 원형의 얕은 접시 형상의 스프링 좌판(108)을 통하여 도전 핀(104)과 접속하는 구성으로 하였다. 낙하 센서(101)를 구성하는데 있어서, 도전 핀(104), 코일 스프링(109), 추(110)를 수평인 중심축 선상에 직선적인 연결 형태로 하는 것이 바람직하나, 그 중에서도 코일 스프링(109)은 그 코일 형태로 있기 때문에 접속 고정함에 있어서 중심축을 일치시키는 것이 어렵다. 그렇지만, 특별히 박형화하는 경우에는 용기(102) 내면과의 미소한 틈새로 되며, 전극으로서 안정된 스위칭 동작을 얻기 위해서도 보다 고도의 조립 정밀도, 엄격한 치수 관리가 필요하게 된다.

그래서, 도 15a 내지 15d에 의거하여 가동 전극(105)을 중심축으로 직선적으 로 연결한 형태로 조정하는 수단에 대해 설명한다.

도 15a 내지 15d는 봉쇄 부재(103)에 기밀하게 삽통된 도전 핀(104)과, 스프링 좌판(108)과, 코일 스프링(109)과, 추(110)로 이루어지는 조립 구성체를 개략적으로 도시하고 있다. 이 조립 구성체는, 용기(102)에 압입에 의해 조립하기 전의 것이다. 그리고, 도 15a 및 15c는 조정 전의 조립 구성체, 도 15b 및 15d는 조정 후의 조립 구성체를 나타내며, 또한 도 15a 및 15b는 구성체를 자연 상태로 세로 배치로 배치한 상태를 나타내고, 도 15c 및 15d는 구성체를 바로 위로부터 본 소위, 도 15a, 15b 중의 화살표 A로 나타내는 평면도이다.

그리하여, 이 구성체로 한 조립 단계에서 도 15a에 나타내는 바와 같이 구성체의 축심(중심선 R0로 나타냄)이 도시 부호 R1으로 나타내는 우측으로 약간 기울어 어긋난 상태에 있었다고 한 경우, 도 15c에 나타내는 바와 같이 위로부터 보면 추(110)의 원 형상 단면이 편심 위치에 있기 때문에, 어느 쪽으로 기울어 넘어져 있는지 용이하게 시인할 수 있다. 그래서, 도 15b에 화살표 B, C로 나타내는 바와 같이 스프링 좌판(108)을 경사 방향으로 대응한 부위를, 예를 들면 핀셋으로 끼워서, 적절히 위쪽 또는 아래쪽으로 휘게 하여 그 기울기를 시정한다. 그리고, 도 15d와 같이 추(110)가 중심 위치로 조정된 것을 확인하고, 코일(10) 및 추(9)의 축심 배치 나아가서는 가동 전극(105)의 적정한 축심 배치를 얻을 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 스프링 좌판(108)은 도전 핀(104)과는 용접되어 있으나, 이 스프링 좌판(108)에 끼워 맞춤 상태로 접속 고정된 코일 스프링(109)은, 그 스프링 좌판(108)의 약간의 변위에 의해 충분히 상기 축심 조정을 할 수 있다.

이와 같이 하여, 최종적으로 조립 구성된 낙하 센서(101)는, 종래에서는 두께 치수가 5㎜ 정도가 한계였으나, 본 실시예에 의하면 1.7㎜ 이하의 박형화에서의 실용이 가능해진다. 이것은, 본 실시예에 있어서의 용기(102)의 외경 치수에 상당하는 것이며, 실제로 아래에 기재하는 주요 부품의 설계적 사양에 의거하여 실험에 의해 동작 확인하고, 실현 가능한 것을 확인하고 있다.

<낙하 센서의 부품 사양 >

·코일 스프링(109) : 압축 코일 스프링(강재), 길이 1.7∼3.0㎜, 외경 0.4∼0.8㎜, 선경 30㎛

·추(110) : 원기둥형(강재), 길이 1.5∼2.5㎜, 직경 0.6∼1.0㎜

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 낙하 센서(101)에 의하면 다음과 같은 효과를 나타낸다.

고정 전극인 용기(102), 및 가동 전극(105)인 코일 스프링(109)과 추(110) 등을, 모두 원 형상의 구성으로 하고 있으므로, 360도 설치 위치에 제약받는 일 없이 포터블 컴퓨터 등의 기기에 용이하게 편입할 수 있는 동시에, 낙하 상태를 정상적인 스위칭 동작에 의해 검출하여, 재빠른 대응 조치를 강구할 수 있다. 이와 같이, 낙하 센서(101)로서의 본래의 기능이 뛰어날 뿐만 아니라, 특히 아래와 같은 뛰어난 특징을 발휘하는 것이다.

먼저, 추(110)를 가로로 길게 하였으므로, 소경으로 해도 필요한 질량을 확보할 수 있으며, 게다가 코일 스프링(109)의 소위 연장 방향으로 연결 고정하였으므로, 이 전극 구성으로서는 최소한의 두께 치수로 설정할 수 있어서, 낙하 센서 (101)를 구성하는데 있어서 한층 더 박형화에 기여할 수 있다.

이에 더하여, 가동 전극(105)을 코일 스프링(109)과 가로로 긴 추(110)로 구성함으로써, 도 14a에 의거하여 개시한 바와 같이, 용기(102)와 충돌할 때에, 그 충격을 완충적으로 받아내는 덤핑 효과를 기대할 수 있다. 따라서, 추(110)와 용기(102)와의 충돌음을 작게 할 수 있는 동시에, 추(110)는 중심 위치(G)와는 어긋난 선단부가 용기(102)의 내면에 접촉한 상태인 채 유지할 수 있고, 혹은 바운드했다고 해도 근소 회수로 억제할 수 있으며, 또한 미소 거리에서의 바운드로 되므로, 그 충돌음에 의한 소음을 효과적으로 저감할 수 있다. 그리고, 전극 사이의 접촉 및 분리 동작이 거의 없어지므로 스위칭 기능의 채터링 현상을 없앨 수 있으며, 예를 들면 오프 동작에 의한 오동작을 초래할 우려도 회피할 수 있다. 또한 상기 추(110)와 용기(102)와의 충돌음은 낙하시에 한정되지 않고, 이것을 편입한 기기인 포터블 컴퓨터 등의 휴대시에도, 부자연스러운 이상음으로서 발생할 가능성도 있을 수 있으므로, 상기 덤핑 작용에 의한 효과는 상품 가치까지도 높인다.

또, 코일 스프링(109)에는, 정지 상태의 평상시는 물론 낙하시에 그 고정 기초부 근방에는 굽힘 응력 등이 집중하나, 이것은 압축 코일 스프링의 유연성이 풍부한 것에 더하여 이 고정 기초부를 밀권부(109a, 109b)로서 도전 핀(104) 및 추(110)와 접속 고정하고 있으므로, 응력을 확산할 수 있어서 좌굴 변형을 일으키는 일이 없다. 따라서, 추(110)와 용기(102)의 내면과 접촉 및 분리하는 스위칭 동작을, 장기적인 안정 상태로 유지할 수 있고 신뢰성을 높일 수 있다. 또, 코일 스프링(109)의 선경을 보다 작게 하는 것을 가능하게 하며, 그 스프링력을 작게 할 수 있어서 추(110)도 질량을 경감할 수 있기 때문에, 낙하 센서(101)로서 한층 더 소형화를 추진할 수 있다. 이 경우, 스프링력이나 추(110)를 작게 할 수 있고, 또한 전체에 소형화할 수 있으므로, 더욱 추(110)와 용기(102)와의 충돌음에 의한 소음을 저감하는데도 유효하게 된다.

그런데, 상기 덤핑 효과는 코일 스프링(109)의 주로 상하 방향의 신축인데 대하여, 와이핑 효과는 도 14b에 의거하여 개시한 바와 같이 길이 방향의 신축 작용을 유효하게 이용한 것이다. 즉, 용기(102)의 내면에 추(110)가 접촉한 상태로 좌우로 슬라이딩하기 때문에, 서로의 접촉면의 오염이나 산화막을 제거할 수 있는 것이다. 이것에 의해, 장기적으로 안정된 스위칭 동작을 얻을 수 있는 동시에, 특히 소형화를 도모하는데 있어서 전극 사이의 접촉압이 작아지는 것에 의한 불안정 동작의 우려를 일소할 수 있는 점에서 유효하게 된다.

또, 낙하 센서(101)를 소형화로 특히 박형으로 하기 위해서는, 용기(102) 내에 있어서의 가동 전극(105) 주위의 틈새도 최소한의 설계 사양으로 되며, 예를 들면 상기한 두께가 1.7㎜ 이하의 박형화에서는 0.수㎜ 정도의 미소한 틈새로 된다. 이 때문에, 도전 핀(104)에 대하여, 코일 스프링(109) 및 추(110)를 수평인 중심축 상에 직선적으로 접속하는 조립 정밀도가 요구된다. 이 경우, 도전 핀(104)에 직접 코일 스프링(109)을 접속 고정하는 것으로 기능적으로는 아무런 문제는 없으나, 고정 후의 특히 코일 스프링(109)의 축심 조정을 용이하게 할 수 없기 때문에, 당초 접속 고정할 때에 고정밀도의 조립 작업을 강요당해 작업성이 저하된다. 이에 대해, 본 실시예에서는 스프링 좌판(108)을 통하여 도전 핀(104)과 코일 스프링(109) 사이를 접속하도록 하였으므로, 도 15a 내지 15d에 의거하여 개시한 바와 같이, 이들을 접속한 조립 후에 있어서도 이 코일 스프링(109)을 수용(고정)한 스프링 좌판(108)의 약간의 변위에 의해 축심 조정을 행할 수 있다.

이와 같이 하여, 코일 스프링(109)의 축심 배치 나아가서는 가동 전극(105)으로서 정확한 축심 배치를 할 수 있으므로, 박형화에 의한 용기(102) 내의 좁은 공간에 배치하는 데에 적합하며, 게다가 360도 어느 방향으로 편입된다고 해도 정확한 낙하 상태를 검출할 수 있다. 이 점에서도, 박형화에의 실현의 가능성을 크게 높일 수 있는 동시에, 포터블 컴퓨터 등의 한층의 소형 경량화, 특히 박형 지향의 경향이 강한 가운데 크게 유효하다.

도 16a 내지 16d는 본 발명의 제7 및 제8의 실시예를 개략적으로 나타낸 것으로, 상기 제6의 실시예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명한다. 이 제7 및 제8의 실시예는, 특별히는 프린트 기판(111)에의 낙하 센서(101)의 설치 수단의 개선을 도모한 것이며, 도 16a 및 16b가 제7의 실시예이고, 도 16c 및 16d가 제8의 실시예이다.

예를 들면, 상기 제7의 실시예에서는 도전 핀(104)과 프린트 기판(111)과의 사이에 리드 선(112)을 통하여 접속하고, 또 용기(102)와 프린트 기판(111)에의 접속은 컨택트(113)를 통하여 접속하고 있었으므로, 모두 이 프린트 기판(111)에의 납땜시, 설치하는 방향성이 규제된 조립 구성으로 된다.

이에 대하여, 도 16a와 16b 및 16c와 16d에 나타내는 각 실시예는, 상기한 방향성에 규제되는 일 없이 프린트 기판(111)에의 접속을 용이하게 행할 수 있도록 개선한 것이다.

먼저, 도 16a 및 16b에 나타내는 제7의 실시예는, 도전 핀(104)의 외단(外端)에 금속제로 원형 판 형상의 리드 판(114)을 용접에 의해 연결 고정한 것이다. 특히 도 16b는 도면에서 화살표 D방향에서 본 측면도로, 이 도면에 나타내는 바와 같이 상기 리드 판(114)의 외경은 용기(102)의 외경과 대략 동등하고, 그 원형 평탄면의 중앙에 도전 핀(104)을 연결하여 전기적으로도 도통한 구성으로 하고 있다.

이와 같이 하여, 리드 판(114)을 구비한 낙하 센서(101)는, 외곽이 모두 동일 직경의 원 형상을 이루기 때문에, 이것을 프린트 기판(111) 상에 배치할 때에 360도 어떤 방향성으로도 제한받는 일이 없다. 따라서, 프린트 기판(111)의 도시하지 않는 도전 패턴의 대응 위치에, 리드 판(114) 및 고정 전극인 용기(102)를 각각 납땜(115, 116)함으로써, 소정의 전로를 형성할 수 있다. 이와 같이, 낙하 센서(101) 자체의 방향성이 없는 구성에 더하여, 프린트 기판(111)에의 전기적 접속 수단에 있어서도 방향성에 규제되지 않는 구성으로 하였으므로, 조립 작업성을 큰 폭으로 개선할 수 있고, 또한 원 형상의 리드 판(114) 자체도 방향성에 제한받지 않고 도전 핀(104)과의 접속을 용이하게 행할 수 있으며, 이 점에서도 효율 좋게 조립 작업을 할 수 있다.

이에 대해, 도 16c 및 16d에 나타내는 제8의 실시예는, 도전 핀(104)의 외단에 금속제로 다각형의 예를 들면 사각형 판 형상의 리드 판(117)을 용접에 의해 연결 고정한 것이다. 이 리드 판(117)의 외형 치수는, 용기(102)의 외경과 대략 동등하고, 그 사각형 평탄면의 중앙에 도전 핀(104)을 연결하여, 전기적으로도 도통한 구성으로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 상기 제7의 실시예의 리드 판(114)의 방향성이 무단계인 데는 미치지 않기는 하나, 주위 4개소에 있어서 프린트 기판(111)에의 납땜(115)에 의한 접속을 용이하게 할 수 있는 등, 상기 제7의 실시예와 대략 동일하게 조립 작업성의 개선을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 도면에 나타낸 실시예에 한정되지 않고, 예를 들면 코일 스프링의 양단에 있어서의 접속 고정 수단이나, 더욱 구체적으로는 스프링 좌판은 상기한 접시 형상에 한정되지 않고, 코일 스프링의 단면이 접하는 면 형상이거나, 혹은 위치 결정으로 되는 다른 계합 수단을 채용해도 된다. 또, 상기 낙하 센서의 2개를 종횡으로 배치하여 어떤 방향의 낙하 상태까지도 확실히 검출할 수 있도록 응용하는 등, 실시에 있어서 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

다음에, 도 17 및 도 18을 참조하여 본 발명의 제9의 실시예에 대해 설명한다.

도 17은 낙하 센서(201)의 단일체의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 18은 일반적인 사용 형태를 나타내고 있다.

이 낙하 센서(201)는, 대략적으로 가늘고 긴 원통 형상으로 일단을 개구한 용기(202), 이 용기(202)의 일단 개구부를 전기 절연 및 기밀하게 폐색하는 봉쇄 부재(203), 이 봉쇄 부재(203)를 기밀하게 관통하여 상기 용기(202)의 내외에 도출입된 봉 형상의 도전 핀(204), 이 도전 핀(204)의 용기(202) 내측의 소위 내단부에 연결된 가동 전극(205)을 구비하여 구성되어 있다.

구체적으로는, 먼저 용기(202)는 도전성의 금속으로 제조되어 있고, 일단(도시 좌단)만 개구한 바닥부를 갖는 원통 형상으로 구성되어 있다. 이 도전성의 용기(202)는 후술하는 바와 같이 고정 전극으로서 기능한다. 다음에, 봉쇄 부재(203)는, 원통 형상의 틀체(206)와, 그 안쪽에 충전된 유리 등의 전기 절연성 밀봉재(207)로 구성되고, 그 중심축부를 수평으로 상기 도전 핀(204)이 기밀하게 관통하고 있다. 틀체(206)는, 상기 용기(202)의 일단 개구 내부에 압입에 의해 설치 고정되어 있다. 이 경우, 이 용기(202)의 내면과 틀체(206)의 외주면에 니켈이나 금 또는 금 합금 도금(M)을 미리 가하고, 압입하는 것으로 양자의 도금층이 일체화되어 보다 기밀성을 높이고 있다.

이것에 의해, 용기(202)는 밀폐 용기로서 구성되고, 또한 도전 핀(204)은 용기(202)와는 전기적으로 차단된 상태로 되어 있다. 그리고, 용기(202)의 내부를 진공으로 하거나 혹은 질소 가스나 헬륨 가스 등의 산화 방지용 가스를 봉입하거나 하고, 고정 전극으로서의 용기(202)의 내면이 장기에 걸쳐 산화하지 않도록 하고 있다.

다음에, 상기 가동 전극(205)의 구체적인 구성에 대해 설명한다. 가동 전극(205)은, 상기한 밀폐 상태의 용기(202) 내에 배치되며, 낙하나 충격을 받아 용기(202)와 전기적으로 접촉 및 분리 가능하게 하는 것이다. 가동 전극(205)은, 상기 도전 핀(204)의 내단부에 도전성의 이음매(208)를 통하여, 코일 스프링(209) 및 추(210)를 순차 연결하고, 전기적으로 도통하여 구성되어 있다. 더욱 상세히 설명하 면, 상기 이음매(208)는 금속제의 원형의 얕은 접시 형상을 이루고 있고, 이것을 거꾸로 세운 배면 중심부를 상기 도전 핀(204)의 내단부에 용접 고정하고 있다. 또한 본 실시예에서는, 이 이음매(208)는 반드시 필요로 하지는 않으며, 따라서 도전 핀(204)에 코일 스프링(209)을 직접 연결해도 된다. 단, 이 이음매(208)는 후술하는 바와 같이 코일 스프링(209)의 접속이나 가동 전극(205)의 조립 정밀도를 향상해야 할 조정을 용이하게 하는 점에서 유용하다.

그리고, 상기 이음매(208)의 받침 접시면 측에 코일 스프링(209)이 도전성 접착제로 접속 고정되어 있다. 이 이음매(208)의 접시 형상 내경은, 코일 스프링(209)의 외경과 거의 동등하게 하며 이 코일 스프링(209)의 일단부를 수용하도록 구성되어 있다. 이 코일 스프링(209)은, 인청동 등의 도전 금속제의 원통형 압축 코일 스프링으로 이루어지며, 이음매(208)에 접착 고정되는 단부는 압착한 밀권부(209a)로서 강성을 높이고 있다. 이것에 의해, 접착 작업을 간단화하는 동시에, 밀권부(209a) 부분의 신축성을 무효화하여 접착제의 도포에 의한 본래의 휨 변형에 영향을 미치지 않게 하고 있다.

이와 같이, 코일 스프링(209)은 도전 핀(204)에 대해 이음매(208)를 통하여 외팔보 지지된 형태로 있고, 그리고 그 타단인 자유단에는 추(210)가 연결되어 있다. 코일 스프링(209)의 자유단에도, 소정 길이의 밀권부(209b)가 형성되어 있고, 상기와 같이 추(210)의 일단에 도전성 접착제로 접속 고정되어 있다. 이 추(210)는 도전성의 금속, 예를 들면 동으로 제조되어 있고, 표면에 은도금을 실시한 가로로 긴 원기둥 형상으로 구성되어 있다. 추(210)의 직경은, 예를 들면 코일 스프링 (209)의 외경보다 약간 대경으로 하고 있다. 그리고, 추(210) 중 코일 스프링(209)과 접속되는 일단 측에는, 이 코일 스프링(209)의 내경보다 소경으로 원형 통 형상(을 포함하는 기둥 형상)을 이루는 심부재(211)가 일체로 형성되어 있다. 이 심부재(211)는, 코일 스프링(209)의 안쪽으로 뻗어 나와 헐겁게 삽입되어 있다.

이 심부재(211)는, 코일 스프링(209)의 밀권부(209a, 209b)를 제외한 자유권(自由卷)부분에 상당하는 유효 길이(L0)에 대하여, 이것에 대응하여 약간 짧게 한 길이(L1)로 되도록 형성되어 있다(L0>L1). 따라서, 적어도 그 치수 차(L0-L1)인 소정 치수(S)상당의 스트로크에 대해 코일 스프링(209)의 압축 변위인 휨 변형을 가능하게 하고, 또한 본 실시예에서는 심부재(211)의 선단이 밀권부(209a) 내에 이르러 이음매(208)에 충돌 정지될 때까지 이 코일 스프링(209)의 압축 변위를 가능하게 하고 있다. 또한 밀권부(209a)가 접착제로 충만되어 있어도, 상기와 같이 소위 코일 스프링(9)의 유효 길이(L0)보다 상대적으로 짧은 길이(L1)로 설정하고 있으므로, 심부재(211)가 소위 도전 핀(204)측의 부재에 충돌 정지될 때까지 필요한 휨 변형인 압축 변위는 확보되어 있다.

이와 같이 하여, 조립 구성된 낙하 센서(201)는, 노트북 PC 등 기기의 포터블 컴퓨터(도시하지 않음)의 내부에, 도 18에 나타내는 바와 같이 수평으로 가로로 길게 배치한 상태로 편입되어 수납된다. 이 경우, 코일 스프링(209)은 외팔보 지지에 의해 빔 형상으로 설치되고, 그 자유단에 추(210)가 연결된 구성이기 때문에, 코일 스프링(209)은 추(210)측일수록 크게 휨 변형하여 용기(202) 내에서 수평인 축심보다 아래쪽으로 기울어 넘어지며, 평상시는 도시하는 바와 같이 그 추(210)의 선단부가 용기(202)의 내면에 접촉한 상태로 유지되어 있다. 이 때, 심부재(211)는 코일 스프링(209)의 내경보다 소경으로 헐거운 삽입 상태에 있고, 코일 스프링(209)의 상기 휨 변형에는 지장 없는 구성으로 되어 있다.

그리고, 이러한 구성의 낙하 센서(201)는, 기기의 프린트 기판(212)의 도전 패턴(도시하지 않음) 상에 배치되어 있다. 낙하 센서(201)의 외부에 도출된 도전 핀(204)의 일단인 외단부에는, 예를 들면 리드 선(213)이 납땜에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또, 낙하 센서(201)의 타단측인 용기(202)의 통 형상 바닥부에는, L자 형상의 금속제의 컨택트(214)가 용접에 의해 접속되어 있고, 이로써 프린트 기판(212)과 각각 도통한 전로가 형성된다.

따라서, 추(210)와 용기(202)와의 접촉에 의해 평상시는 도통한 전로가 형성되어 있다. 이 구성의 경우, 도전 핀(204)에 접속된 코일 스프링(209) 및 추(210)는 소위 가동 전극(205)으로서 기능하며, 다른 쪽 용기(202)는 고정 전극으로서 기능하여, 소위 스위칭 기구를 구성하고 있다.

또한, 상기 프린트 기판(212)은 포터블 컴퓨터의 기기 내부에 고정되며, 도시하지 않는 CPU에 전기적으로 접속되어 있고, 리드 선(213) 및 컨택트(214) 사이의 도통시에는 프린트 기판(212)으로부터 CPU에 도통 신호가 출력되도록 하고 있다.

다음에, 상기 구성의 작용에 대해 설명한다.

포터블 컴퓨터에 편입된 낙하 센서(201)의 동작 상태에 대해서는, 정지 상태에 있는 평상시는 도 18에 나타내는 바와 같이 중심축이 수평으로 되는 배치 상태 에 있어서, 추(210)의 중력에 의해 빔 형상 코일 스프링(209)을 탄성적으로 휘게 하고, 추(210)의 선단부가 용기(202)의 내면에 접촉하고 있다. 따라서, 리드 선(213), 도전 핀(204), 가동 전극(205)(코일 스프링(209) 및 추(210)), 고정 전극인 용기(202), 및 컨택트(214)를 통하여 전기적으로 도통되어 소위 상시 폐쇄형의 스위치로서 기능하며, 프린트 기판(212)에의 전로가 형성되어 CPU에 도통 신호가 출력된다.

한편, 포터블 컴퓨터가 낙하한 경우에 대해 설명하면, 낙하 상태에 들어가면 추(210)에 걸리는 중력이 외관상 감소하기 때문에, 가동 전극(205)은 코일 스프링(209)의 스프링력인 탄성 복원력에 의해 용기(202)의 중심측으로 되돌려지는 방향으로 변위하며, 낙하 센서(201)는 코일 스프링(209)과 용기(202)와의 접촉이 해리된다. 그리고, 이러한 추(210)에 작용하는 중력이 규정치까지 감소하면, 도 17에 나타내는 상태와 같이, 추(210)의 자유단측의 선단은 완전히 용기(202)의 내면으로부터 해리하며, 리드 선(213)과 컨택트(214)의 사이가 전기적으로 차단되어 프린트 기판(212)으로부터의 도통 신호가 「OFF」한다.

그러면, CPU는 이 도통 신호의 「OFF」를 검출하면 내부의 구동 회로(도시하지 않음)에 이상 신호를 출력한다. 이 구동 회로는, 예를 들면 내부의 하드 디스크의 헤드를 구동하는 것이며, 이상 신호를 검출하는 것에 의거하여 헤드를 퇴피 위치로 이동시키고, 하드 디스크로부터의 데이터 및 프로그램 등의 읽기 동작 또는 쓰기 동작을 정지하여, 자기 데이터나 헤드 등의 손상의 위험성을 최소한으로 막는 회피 처리가 행해진다.

그런데, 상기 낙하 상태에 있어서의 낙하 센서(201)는, 예를 들면 마루 위에 낙하했을 때 큰 충격이나 반동을 받는다. 그 중에서도 코일 스프링(209)에 연결된 추(210)는, 용기(202) 내의 좁은 공간이기는 하나, 그 길이 방향에 있어서 특히 코일 스프링(209)의 압축 방향에 대하여 크게 이동 가능하다. 이 때문에, 종래에서는 상기한 바와 같이 코일 스프링(209)이 전체 압착되는 이상의 급격한 가압 작용을 받아서, 일부가 소성 변형 할 우려가 생기고 있었다.

이에 대하여, 본 실시예에 있어서는 코일 스프링(209) 내에 소경의 심부재(211)가 헐겁게 삽입되며, 또한 그 길이(L1)를 코일 스프링(9)의 유효 길이(L0)보다 짧게 설정(L0>L1)하고, 그 선단이 도전 핀(204)측의 부재인 이음매(8)에 충돌 정지될 때까지의 적어도 소정 치수(S) 상당 분에 대해, 최저한 필요한 신축성을 확보하기 위해 압축 변위 가능하게 편입되어 있다. 따라서, 비교적 경미한 충격을 받은 경우에는, 코일 스프링(209)의 유효 길이(L0)를 주체로 한 탄성변형에 의거하여 추(210)가 용기(202)로부터 해리하고, 가동 전극(205)으로서는 도통 신호가 「OFF」로 되는 동시에 상기한 충격 회피 처리가 행해지며, 심부재(211)가 각별히 기능할 것도 없이 코일 스프링(9)은 소성 변형하는 바와 같은 휨 변형이 생기는 일 없이 대처할 수 있다. 이에 대해, 큰 충격에 있어서는, 상기와 같이 심부재(211)가, 거의 치수(S) 상당 분 이동한 후에 도전 핀(204)측의 부재에 소정 위치에서 충돌 정지된다. 이것에 의해, 추(210)의 이동은 저지되어서 코일 스프링(209)의 큰 휨 변형을 억제할 수 있고, 이 코일 스프링(209)을 소성 변형에는 이르지 않도록 보호한다. 이 경우, 추(210)가 약간의 변위 이동으로 규제되는 것으로부터, 용기(202) 와의 충돌음이나 반동 작용도 경감할 수 있다. 이와 같이 심부재(211)는, 코일 스프링(209)의 압축 방향의 변위량을 소정 범위로 규제하는 것이며, 코일 스프링(209)의 변위 규제 수단으로서 기능하는 것이다.

또, 본 실시예에 있어서의 가로로 긴 추(210)는 그 중간의 중심 위치에서 이간한 선단부에 있어서 용기(202)와 접촉한다. 이 때문에, 빔 형상으로 외팔보 지지된 코일 스프링(209)은 진동에 의해 상하 방향의 탄성 변형이 생기며, 심부재(211)와 지름 방향으로 접촉하는 범위 내에서 도 18에서 화살표 Y로 나타내는 바와 같이 상하로 진폭하고, 진동을 완충적으로 받아내는 작용을 발휘하여, 소위 덤핑 작용에 의한 충격 완충 효과를 얻을 수 있다. 아울러, 이 경우 추(210)의 선단부와 용기(202)의 내면과의 접촉 상태는 유지되며, 적어도 빈번한 바운드 작용(채터링)은 크게 경감된다.

이에 더하여, 본 실시예에서는 기밀인 용기(202) 내에 질소 가스 등을 봉입하고 있으나, 그런데도 장기 사용에 의해 용기(202)의 내면이나 추(210)의 소위 전극 표면이 산화하거나 오염되거나 하여 안정된 도통을 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 그렇지만, 본 실시예에서는 추(210)가 용기(202)에 접촉할 때마다, 코일 스프링(209)의 특징으로서 길이 방향(좌우 방향)에 있어서도 탄성적인 신축 작용(도 18에서, 화살표 X로 나타냄)을 갖기 때문에, 진동 가속도를 받으면 추(210)도 좌우로 슬라이딩하는 소위 와이핑 효과를 얻을 수 있으며, 용기(202)와의 접촉면의 오염이나 산화막을 제거할 수 있고, 따라서 소형화에 의한 전극의 접촉압이 작아지는 경향에 있어서도, 장기적으로 안정된 스위칭 동작을 기대할 수 있다.

또한, 코일 스프링(209)의 밀권부(209a, 209b)는, 상기한 바와 같이 도전 핀(204)측의 이음매(208)나, 추(210)와의 접착제에 의한 접속 작업을 용이하게 하는데 유효하다. 그런데, 이들 접속 고정 기초부의 근방에서는 상기 덤핑 작용을 비롯하여, 진폭하는 부위와의 경계에 굽힘 응력 등이 집중하기 쉬워서, 소성 변형이 발생할 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시예에서는 상기 고정 기초부에 있어서의 코일 스프링(209)의 형상은 밀권부(209a, 209b)이므로, 상기 고정 기초부 근방에 있어서의 큰 진폭에 대해서도 적절한 강성과 함께 유연성이 부여되며, 낙하 충격시의 굽힘 응력을 국부적으로 집중시키는 일 없이 확산할 수 있으므로, 좌굴 현상이나 소성 변형을 일으킬 우려가 없어진다. 이것은, 코일 스프링(209)의 선경을 작게 하는 것을 가능하게 하고, 스프링력을 작게 할 수 있어서 추(210)를 소형화할 수 있는 등, 가동 전극(205)으로서 나아가서는 낙하 센서(201)로서의 박형화에 있어서 유리하게 작용한다.

또, 본 실시예에서는, 코일 스프링(209)을 외팔보 지지에 의한 빔 형상으로 설치함에 있어서, 원형의 얕은 접시 형상의 이음매(208)를 통하여 도전 핀(204)과 접속하는 구성으로 하였다. 낙하 센서(201)를 구성하는데 있어서, 도전 핀(204), 코일 스프링(209), 추(210)를 수평인 중심축 선상에 직선적인 연결 형태로 하는 것이 바람직하나, 그 중에서도 코일 스프링(209)은 그 코일 형태로 있는 것으로부터 접속 고정할 때에 있어서 중심축을 일치시키는 것이 어렵다. 게다가, 특히 박형화하는 경우에는 용기(202) 내면과는 미소한 틈새로 되고, 전극으로서 안정된 스위칭 동작을 얻기 위해서도, 보다 고도의 조립 정밀도, 엄격한 치수 관리가 필요하게 된 다.

여기서, 상기한 바와 같이 이음매(208)는 가동 전극(5)을 구성하는데 있어서 필수로 하는 것은 아니나, 도전 핀(204)과 코일 스프링(209)과의 연결에 있어서, 그 작업을 용이하게 하는 점에서 유효하다. 특히, 가동 전극(205)을 조립 구성함에 있어서, 상기와 같이 원하는 중심축 선상으로부터 약간 기운 연결 형태가 되었을 때, 이음매(208)를 예를 들면 핀셋으로 끼워서 경사 반대 방향으로 조금 휘게 하는 수정을 행하는 것으로, 그 경사를 조정하여 시정할 수 있다. 이것에 의해, 소형화하는데 있어서 중요한 코일 스프링(209)이나 추(210)의 축심 배치, 나아가서는 가동 전극(205)의 적절한 축심 배치를 얻을 수 있으며, 이 이음매(208)는 조립 조정용의 부재로서 유용하다.

또, 본 실시예의 낙하 센서(201)에 의하면, 추(210)를 가로로 긴 원기둥 형상으로 하고, 이것을 코일 스프링(209)의 자유단에 연속하여 연결한 구성이므로, 보다 소경화하는 가운데 추(210)로서 필요한 중력을 용이하게 확보할 수 있는 동시에, 이 전극 구성으로서는 두께(높이) 치수를 작게 할 수 있다. 또, 본 실시예에서는, 낙하 센서(201)의 외곽을 형성하는 용기(202)도 원통 형상으로 하였으므로, 코일 스프링(209), 추(210) 등의 가동 전극(205)의 원 형상과 아울러 설치 방향 360도 동일 기능 하에 자유 배치할 수 있다. 게다가, 도전 핀(204)에 대하여, 이음매(208), 코일 스프링(209)과 추(210)의 연결 고정은, 이들의 연결 방향(중심축 방향)에 있어서 모든 것이 원 형상으로 대치한 형태에 있으므로, 방향적으로 아무런 제약을 받는 일 없이 용이하게 조립 작업을 할 수 있는 등, 설계 제조의 효율 향상 에 유효하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면 다음과 같은 효과를 나타낸다.

낙하 센서(201)로서 고정 전극인 용기(202), 및 가동 전극(205)인 코일 스프링(209)과 추(210) 등은, 모두 기본적으로 원통 형상으로 하고 있으므로, 360도 설치 위치에 제약받는 일 없이 포터블 컴퓨터 등의 기기에 용이하게 편입할 수 있는 동시에, 낙하 상태를 정상적인 스위칭 동작에 의해 검출하여, 재빠른 대응 조치를 강구할 수 있는 등, 방향성에 영향 없이 기능이나 품질 등 안정된 동작을 기대할 수 있다.

특히, 본 실시예에서는, 상기 성능을 장기적으로 유지하기 위해, 코일 스프링(209)에 대해 낙하 충격 등으로부터 보호하는 수단을 채용하고 있고, 충격시에 코일 스프링(209)이 추(210)를 통하여 압축 방향으로 큰 휨 변형을 강요받는 것을 억제하기 위해, 그 변위량을 소정 범위로 규제하는 변위 규제 수단을 설치한 것에 있다. 구체적으로는, 추(210)측으로부터 일체로 돌출되어 코일 스프링(209) 내에 헐겁게 삽입된 원형 통 형상의 심부재(211)를 설치하고, 이 심부재(211)가 코일 스프링(209)의 필요한 휨 변형을 허용하며 또한 큰 휨 변형을 규제하기 위해, 이 코일 스프링(209)의 유효 길이(L0)보다 상대적으로 짧은 길이(L1)를 갖는 구성(L0>L1)으로 한 것이다.

이것에 의해, 코일 스프링(209)의 압축 방향에의 과대한 휨 변형은, 심부재(211)가 도전 핀(204)측의 부재인 이음매(208)에 충돌 정지되는 것으로, 소정 치수(S) 상당의 변위량으로 규제된다. 이 때문에, 코일 스프링(209)을 좌굴이나 소성 변형에 이르는 일 없이 사용할 수 있고, 장기적으로 소기의 품질이나 기능을 유지할 수 있어 내구성이 뛰어난 낙하 센서(201)를 제공할 수 있다. 또, 추(210)의 큰 변동, 특히 용기(202)와의 충돌 정도도 경감되므로, 아울러서 충돌음 혹은 진동음 등도 경미하게 억제할 수 있다.

이와 같이, 낙하 센서(201)로서 본래의 기능이 뛰어난 것 외에, 다음과 같은 뛰어난 특징을 나타낸다. 먼저, 추(210)를 가로로 길게 하였으므로 소경으로 해도 필요한 중량을 적절히 설정할 수 있고 그리고 확보할 수 있는 동시에, 코일 스프링(209)의 소위 연장 방향으로 연결 고정하였으므로, 이 전극 구성으로서는 최소한의 두께 치수로 설정할 수 있어서, 낙하 센서(201)를 구성하는데 있어서 특히 박형에 적합한 소형화를 도모할 수 있다. 이에 더하여, 가동 전극(205)을 코일 스프링(209)과 가로로 긴 추(210)로 구성한 것에 의해, 추(210)가 용기(202)와 충돌할 때에, 그 충격을 완충적으로 받아내는 덤핑 효과를 기대할 수 있고, 추(210)와 용기(202)와의 충돌음을 작게 할 수 있다. 이것과 함께, 추(210)의 선단부가 용기(202)의 내면에 접촉한 상태인 채 유지할 수 있고, 혹은 바운드했다고 해도 근소 회수로 억제할 수 있고 또한 미소 거리에서의 바운드로 되므로, 그 충돌음에 의한 소음을 효과적으로 저감할 수 있다.

이 결과, 전극 사이의 소용없는 접촉 및 분리 동작이 거의 없어지고 스위칭 기능의 채터링 현상을 없앨 수 있으며, 예를 들면 오프 동작에 의한 오동작을 초래할 우려도 회피할 수 있다. 또한 상기 추(210)와 용기(202)와의 충돌음은 낙하시에 한하지 않고, 이것을 편입한 기기인 포터블 컴퓨터 등의 휴대시에도, 부자연스러운 이상음으로서 발생할 가능성도 있을 수 있으므로, 상기 덤핑 작용에 의한 효과는 상품 가치도 높인다.

한편, 상기 덤핑 효과는, 코일 스프링(209)의 주로 상하 방향의 신축인데 대해, 길이 방향의 신축 작용을 유효 이용한 와이핑 효과를 기대할 수 있다. 즉, 용기(202)의 내면에 추(210)가 접촉한 상태로 좌우로 슬라이딩하기 때문에, 서로의 접촉면의 오염이나 산화막을 제거할 수 있는 것이다. 이것에 의해, 장기 안정된 스위칭 동작을 얻을 수 있는 동시에, 특히 소형화를 도모하는데 있어서 전극 사이의 접촉압이 작아지는 것에 의한 불안정 동작의 우려를 일소할 수 있는 점에서 유효하다.

또한, 심부재(211)는 본 실시예에서는 추(210)와 일체로 형성한 구성으로 하였으나, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 별도 부재로서 용접이나 접착제로 접합하는 구성으로 하거나, 또 재료도 금속제에 한정되지 않고 플라스틱이나 고무 등으로도 채용 가능하다. 그 외, 추(210)측에만 설치하는 것에 한정되지 않는 등 다양하게 전개 가능하고, 이하 그 변위 규제 수단의 변형예(제10의 실시예 및 제11의 실시예)에 대해 도 19 및 도 20을 참조하여 설명한다. 단, 상기 제9의 실시예와 실질적으로 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해 설명한다.

먼저, 도 19에 나타내는 제10의 실시예(도 17 상당도)에 대해 설명한다. 이 제10의 실시예의 낙하 센서(201)에 있어서는, 코일 스프링(209)에 대한 변위 규제 수단으로서의 심부재(215)를, 도전 핀(204)측의 부재인 이음매(208)로부터 돌출시 킨 코일 스프링(209) 내에 헐겁게 삽입하였다. 그리고, 심부재(215)를 이음매(208)에 용접 혹은 접착제로 접합한 연결 구성으로 하는 이외는, 상기 제9의 실시예와 실질적으로 같은 사양으로 구성되어 있다.

상기 구성에 있어서, 낙하 등에 의해 충격을 받은 경우에는, 추(210)가 코일 스프링(209)을 압축하여 이동하여 심부재(215)의 선단에 충돌 정지된다. 이것에 의해, 코일 스프링(209)은 추(210)로부터 과대한 압력을 받는 일 없이 보호되며, 큰 휨 변형에 수반되는 소성 변형을 방지할 수 있다. 따라서, 본래의 낙하 센서(201)의 기능과 함께 상기 제9의 실시예와 같은 작용 효과를 기대할 수 있다.

이어서, 도 20은 본 발명의 제11의 실시예를 나타내는 도 1에 상당하는 도면이다. 이 제11의 실시예에서는, 심부재(216)를 추(210) 및 이음매(208)의 쌍방으로부터 대향하여 돌출하게 하도록 구성하였다. 따라서, 심부재(216)로서는 각각 제1, 제2의 심체(216a, 216b)를 구비하고 있다. 그리고, 코일 스프링(209)의 유효 길이(L0)에 대해 각각의 길이 a와 b를 가산한 합계 길이(L1)를 약간 짧게(L0＞a＋b＝L1) 형성하고, 코일 스프링(209)의 압축 방향으로의 변위량을 규제하기 위해 소정의 치수 S(=L0-L1))를 갖도록 구성한 것이며, 다른 형상 등에 대해서는 상기 제9의 실시예와 공통이다.

이 결과, 코일 스프링(209)의 유효 길이(L0)보다 상대적으로 짧은 길이(L1)로 하는 심지 부재(216)가 구성되고, 상기 제10의 실시예와 동일하게 추(210)측의 제2의 심체(216b)가, 다른 쪽의 이음매(208)측의 제1의 심체(216a)에 충돌 정지되는 것으로, 충격시에 있어서의 코일 스프링(209)의 변위 규제가 이루어진다. 이것 에 의해, 큰 휨 변형이 저지되어 소성 변형 등으로부터 보호하는 기능이 발휘되는 것이다.

또한, 도 21 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예(제12 내지 제14의 실시예)를 나타낸 것으로, 모두 코일 스프링(209)에 대한 변위 규제 수단에 관한 것이다. 상기 제9의 실시예와 실질적으로 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해 설명한다.

그 중, 도 21은 본 발명의 제12의 실시예를 나타내는 도 1에 상당하는 도면이다. 도 22는 본 발명의 제1의 실시예를 나타내고 있다. 먼저, 도 21에 나타내는 제12 실시예에 대해 설명한다. 이에 기재된 코일 스프링(209)의 변위 규제 수단으로서는, 이음매(217)를 이용하여 추(210)의 이동을 충돌 정지하는 형태로 한 것이다. 즉, 이음매(217)는 바닥을 갖는 원통 형상을 이루며, 그 통 형상부(217a)는 내부에 코일 스프링(209)을 헐거운 삽입 상태로 설치할 수 있는 형상(대경)으로 되도록 구성되어 있다.

한편, 추(210)는 상기 통 형상부(217a)의 개구 선단부에 충돌 정지하는 직경 치수로 있어서, 정지한 자유 상태에 있어서 소정의 치수(S)를 통하여 대치한 구성으로 있다. 이 때문에, 코일 스프링(209)은 치수(S)에 상당하는 부분을 제외하고 외주 범위가 이음매(217)에 의해 포위된 형태로 있다. 또한 추(210)측의 코일 스프링(209)의 연결 부위에 있어서, 기둥 형상 돌기부(210a) 일체로 돌출 설치되어 있으나, 이는 코일 스프링(209)의 접착제에 의한 접속 작업을 용이하게 하기 때문에, 밀권부(209b)의 끼워 맞춤을 용이하게 하는 한편 지지하는 데에 유효한 소위 이음 매로서 기능하는 것이다.

상기 실시예에 의하면, 코일 스프링(209)의 압축 방향의 변위량을 소정 치수(S)로 설정하는 것으로, 낙하에 의한 충격에 있어서 이음매(217)와 추(210)가 치수(S) 상당 분의 이동 후에 충돌 정지하고, 그 이상의 큰 휨 변형은 규제되어 소성 변형하기까지는 이르지 않는다. 따라서, 장기에 걸쳐 코일 스프링(209)에 소성 변형이 발생하는 일 없이 보호할 수 있고, 상기 실시예와 같이 내구성이 뛰어난 낙하 센서(201)를 제공할 수 있다.

이에 대하여, 도 22는 제13의 실시예를 나타낸 것이다. 이것도 상기 제12의 실시예와 동일하게 소정 치수(S)를 통하여 대치한 이음매(208)와 추(218)를 설치하고, 충격시에는 이들이 충돌 정지하는 것으로, 치수(S)를 넘은 코일 스프링(219)의 변위량을 규제하도록 구성한 점에서 공통이 되고 있다.

단지, 구체적 구성에 있어서 다른 것으로, 예를 들면 코일 스프링(219)은 상기 실시예에 대하여 후술하는 바와 같이 추(218)의 안쪽에 배치하기 때문에 소경으로 하고, 양단부의 밀권부(219a, 219b)를 접착제에 의해 접합한 연결 구성에 있다.

그 중, 한쪽의 밀권부(219a)가 접합되는 이음매(208)는 제1의 실시예와 공통으로 하고 있다. 다른 쪽의 밀권부(219b)를 접합하는 추(218)는, 그 접합하는 단부측에 예를 들면 원추형의 오목한 곳(218a)을 형성하고, 상기 코일 스프링(19)의 대부분을 내포하는 형태로 하고 있다. 게다가, 이 추(218)의 외경 치수는, 상기 이음매(208)의 외경과 대략 동등하게 설정되어 있으며, 요는 이음매(208)의 접시 형상 단부와 추(218)의 오목한 곳(218a)측의 외주 단부가 대치하는 동시에, 정지한 자유 상태로 소정의 치수(S)가 확보되도록 구성되어 있다. 그리고, 코일 스프링(219)은, 추(218)의 오목한 곳(218a) 내에 헐거운 삽입 상태로 되는 것과 같은 직경 치수(소경)로 설정되어 있다.

이와 같이, 제13의 실시예에 있어서도, 이음매(208)를 유효하게 이용하여 추(218)와의 사이에서 코일 스프링(219)의 압축 방향의 변위량을 치수(S) 상당 분으로 규제하는 수단을 구성하였으므로, 낙하 센서(201)로서 상기 제12의 실시예와 같은 작용 효과를 기대할 수 있다. 또한 상기 오목한 곳(218a)은 원추 형상에 한정되지 않고, 예를 들면 단지 원통 형상으로 하여 내경을 크게 하거나, 이에 따라 코일 스프링(219)의 대경화를 도모하는 등, 구체적인 구성에 있어서 다양하게 전개 가능하다.

도 23은 본 발명의 제14의 실시예를 나타내는 도 17에 상당하는 도면이다. 이 제14의 실시예에서는, 가동 전극(205)의 구성에 있어서는 상기 제9의 실시예와 실질적으로 공통으로 하는 한편, 용기(220)에는 예를 들면 길이 방향의 도중 부위에 환형(環形)의 잘록한 형상의 돌기부로서의 소경부(220a)를 안쪽으로 돌출 설치하고 있다. 구체적으로는, 추(210)의 좌측 단부와 소경부(220a)가 직접 접촉하는 형상(직경 치수 관계)으로 하는 동시에, 도시하는 바와 같은 자유 상태에 있어서, 추(210)의 좌측 단면(端面)과 소정의 치수(S)를 통하여 이간하는 위치에 상기 소경부(220a)를 설치하는 구성으로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 낙하 등에 의한 충격을 받았을 때, 추(210)가 코일 스프링(209)의 압축 방향으로 이동한 경우, 그 좌측 단면이 소경부(320a)에 접촉하여 그 이상의 이동은 충돌 정지된다. 즉, 코일 스프링(209)은 소정의 치수(S) 상당 분에 대해 압축 변형이 허용되며, 소성 변형할 정도의 큰 휨 변형 등은 저지된다. 따라서, 소경부(220a)는 추(210)의 이동을 규제하며, 결과적으로 코일 스프링(209)의 압축량의 변위 규제 수단으로서 기능하고, 내구성이 뛰어나 안정된 성능을 유지할 수 있는 낙하 센서(201)를 제공할 수 있다. 또한, 소경부(220a)는 추(210)를 충돌 정지하는 구성이면 되므로, 환형으로 연속한 소경부(220a)에 한정되지 않고, 용기(220)의 안쪽에 부분적으로 돌출 설치한 구성이라도 되며, 이 구성의 경우도 실질적으로 상기와 동일한 기능을 발휘하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 바, 또한 도면에 나타낸 각 실시예에 한정되지 않고, 예를 들면 용기나 코일 스프링도 원통형에 한정되지 않음은 물론, 예를 들면 코일 스프링의 안쪽으로 심부재가 삽통하지 않는 구성의 경우에는, 원추형이나 북 형상 등의 코일 스프링도 채용 가능하다. 또, 추 자신이 직접 충돌 정지되는 구성으로 하면, 전체를 대경인 형상으로 함이 없이, 일부에 대경 상당의 부분적 돌기부를 형성하고, 이것에 의해 충돌 정지하는 구성으로 해도 되는 등, 실시에 즈음하여 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 소형화를 가능하게 하면서, 낙하시에 있어서의 코일 스프링의 좌굴이나 소성 변형을 억제하고, 가동 전극으로서 장기적인 안정 동작을 기대할 수 있는 실용에 적합한 낙하 센서를 제공하는 등의 효과를 갖는다.