(57)【要約】【課題】共振の原因となる高周波振動を確実に減衰させることが可能なセンサ装置を提供する。【解決手段】センシング部の物理的変位に応じて電気信号が出力されるＧセンサ２と、そのＧセンサ２が搭載される筐体３とを備えたセンサ装置１において、Ｇセンサ２に、センシング部の共振点にチューニングされたダイナミックダンパ５が取付られているので、共振の原因となる高周波振動が確実に減衰し、共振の影響を受けることなく、衝突、振動の正しい検出出力を行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センシング部の物理的変位に応じて電気信号が出力される電子式センサと、その電子式センサが搭載される筐体とを備えたセンサ装置において、
前記電子式センサに、前記センシング部の共振点にチューニングされたダイナミックダンパを取付けたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記ダイナミックダンパは、板状若しくはシート状の弾力性部材からなることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センシング部の物理的変位に応じて出力される電気信号によって衝突、振動、角速度等を検知可能な電子式センサを搭載したセンサ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の衝突時にエアバッグの展開を行うために、衝突や振動を検知するための衝突検知センサ装置が車両前部等に搭載されている。そして、従来の衝突検知センサ装置では、例えば、図８に示す衝突検知センサ装置１０１のように、Ｇセンサ１０２を実装したＰ板（ガラスエポキシ系基板）１０９を、樹脂製の筐体１０３のＧセンサ収容部１０３ａ内にて、筐体１０３に固定されたコネクタターミナル１０４にクリンチしてはんだ付けする構造や、図９に示す衝突検知センサ装置２０１のように、Ｐ板１０９を熱かしめすることにより筐体１０３へ固定する構造等が採用されている。また、Ｇセンサ１０２は、図示しないセンシング部の変形や移動等の物理的変位に応じて出力される電気信号によって衝突や振動を検出するように構成されており、構造体であるために必ず共振を発生させる周波数（共振点）が存在している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来構造の衝突検知センサ装置１０１又は２０１において、共振の原因となる高周波振動が、Ｐ板１０９によってある程度は減衰されるが、その減衰効果は、Ｐ板１０９の材質、サイズ、剛性、Ｇセンサ１０２を含めた重量、及びＰ板１０９を筐体１０３に固定する方法や固定位置によって異なってくる。そして、実際の製品設計においては、Ｐ板１０９の材質、サイズ、剛性、Ｇセンサ１０２を含めた重量は、回路規模によって決定され、Ｐ板１０９を筐体１０３に固定する方法や固定位置は、Ｐ板１０９のサイズによって決定されることになるため、このような構造から得られる高周波振動の減衰効果は成り行き任せとなっていたという問題があった。
【０００４】
そして、Ｐ板１０９に実装されたＧセンサ１０２のセンシング部（図示せず）の共振点が筐体１０３の共振点と重なる場合も想定され、そのような場合には、共振点を含む高周波振動の入力により、筐体１０３の共振にＧセンサ１０２の共振が重畳し、Ｇセンサ１０２は入力Ｇよりも何倍も大きな検出値を出力することとなり、正しい衝突判定を行うことができない事態も生じうる。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、共振の原因となる高周波振動を確実に減衰させることが可能なセンサ装置を提供することを解決すべき課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載のセンサ装置は、センシング部の物理的変位に応じて電気信号が出力される電子式センサと、その電子式センサが搭載される筐体とを備えたセンサ装置において、前記電子式センサに、前記センシング部の共振点にチューニングされたダイナミックダンパを取付けたことを特徴とする。
【０００７】
従って、センシング部の物理的変位に応じて電気信号が出力される電子式センサは高周波帯域（例えば、周波数１ｋＨｚ以上の帯域）に共振点を有するが、センシング部の共振点にチューニングされたダイナミックダンパが電子式センサに取付けられることによって、共振の原因となる高周波振動が確実に減衰し、センサ装置は、共振の影響を受けることなく、衝突、振動、角速度等の正しい検出出力を行うことができる。
【０００８】
また、請求項２に記載のセンサ装置は、前記ダイナミックダンパが、板状若しくはシート状の弾力性部材からなることを特徴とする。
【０００９】
従って、電子式センサに、板状若しくはシート状の弾力性部材を取付けることにより、極めて簡単な構成で、共振の原因となる高周波振動を確実に減衰させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセンサ装置を具体化した衝突検知センサ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
まず、本発明の実施形態の衝突検知センサ装置（以下、センサ装置と称する）１の構成について、図１を参照しつつ説明する。センサ装置１は、Ｇセンサ２と、筐体３とを主体として構成され、車両の前部等に搭載されて衝突を検知し、エアバッグ制御装置へ衝突検知信号を出力するためのセンサ装置である。
【００１２】
Ｇセンサ２は、図示しないセンシング部（検知部）を備え、加速度（以下、単に”Ｇ”とも称する）が入力されると、センシング部に物理的変位（移動、変形等）が生じ、その変位量に応じた電気信号を出力するように構成されている。ここで、Ｇセンサ２は、全ての範囲の入力Ｇについて検出可能であることが理想的であるが、実際には、図２に示すように有限のダイナミックレンジ（検出可能な入力Ｇの範囲）を有しており、ダイナミックレンジを超える入力加速度が印加されると正しく検出することができない。また、Ｇセンサ２は、構造体であることから必ず共振点（共振周波数とも称する）を有している。よって、入力加速度の中にＧセンサ２の共振点周波数成分が含まれていると、Ｇセンサ２の検知部は、Ｇセンサ２のダイナミックレンジを超える働きをすることがあり、この時、Ｇセンサ２は正しい検知ができなくなる。尚、Ｇセンサ２としては、例えば、センシング部の移動量によって加速度を検出するように構成された櫛歯式のＧセンサ等を用いることができ、通信回路、電源回路等が１パッケージに集積化されている。
【００１３】
筐体３は、Ｇセンサ２が搭載される樹脂成型部品であり、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ナイロン樹脂等によって形成される。筐体３には、下面側に開口するＧセンサ収容部３ａが形成されると共に、Ｇセンサ２を外部に電気的接続するためのコネクタターミナル４と、車両取付け用のボルトが挿通される円筒状の金属ブッシュ６とが埋設されている。また、コネクタターミナル４の一部はＧセンサ収容部３ａ内にて露出し、Ｇセンサ２は、Ｇセンサ収容部３ａ内でコネクタターミナル４にはんだ付け等により電気接合・固定されると共に電気的接続が図られている。
【００１４】
コネクタターミナル４は、図示しない導体を介して図示しないエアバッグ制御装置に電気的に接続されており、Ｇセンサ２からの出力信号がエアバッグ制御装置に入力されるようになっている。エアバッグ制御装置は、Ｇセンサ２からの出力信号に基づいて、図示しないエアバッグの展開制御を行う。
【００１５】
さらに、Ｇセンサ２のコネクタターミナル４に電気接合・固定された面とは反対側の面に、ダイナミックダンパが接着により取付けられている。そして、ダイナミックダンパ５は、Ｇセンサ２のセンシング部の共振点にチューニングされている。従って、筐体３を介して伝達されるＧセンサ２の共振点を含む高周波振動がダイナミックダンパ５において共振することにより、高周波振動が確実に減衰し、Ｇセンサ２は共振の影響を受けることなく、衝突、振動の検出出力を行うことができる。尚、ダイナミックダンパ５は、具体的には、板状又はシート状の弾力性部材によって構成可能であり、例えば、ゴム板や板バネ等を用いることができる。また、ゴム板等の硬度、誘電正接等の物性値、形状、寸法等を適宜調整することにより、Ｇセンサ２のセンシング部の共振点にチューニングすることが可能である。
【００１６】
そして、センサ装置１は、筐体３に埋設された金属ブッシュ６にボルトが挿通され、車両側取付け部に対して締付け固定される。
【００１７】
次に、上述した構成を有するセンサ装置１において衝突を検知する場合の各部の作用について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
車両の衝突等によってセンサ装置１に入力される振動は、あらゆる周波数成分により構成されている。この周波数成分は、図３に示すように、車両の衝突判定に必要な成分（主に低周波帯域、例えば周波数１ｋＨｚ未満）と、衝突判定に不要な成分（主に高周波帯域、例えば周波数１ｋＨｚ以上）とに二分することができる。また、Ｇセンサ２（より詳細には、センシング部）の共振点は、高周波帯域に属しており、筐体３の共振点はＧセンサ２の共振点とは異なる周波数に設定されている（図３では、Ｇセンサ２の共振点よりも低く設定した例を示す）。尚、衝突判定に必要な周波数帯では、筐体の振動伝達の共振・減衰が無いことが必須条件であり、Ｇセンサの共振が始まる周波数以上では、Ｇセンサ２に入力される振動が、Ｇセンサ２の低周波数側の検知に影響しないレベルまで減衰していることが必須条件である。また、筐体の共振点はＧセンサの共振点よりも低く設定されているため、筐体共振点付近の周波数帯では筐体の共振が生じても構わない。
【００１９】
次に、衝突による衝突Ｇ振動入力からセンサ出力までの流れについて、図４乃至図６を参照しつつ説明する。衝突Ｇ振動は、図６（ａ）に示すように、低周波振動（太線で示す）に高周波振動（細線で示す）が重畳して構成されている。そして、車両を介してセンサ装置１に振動が伝達されると、図５に示すように、ダイナミックダンパ５の制振効果によって、Ｇセンサ２の共振点を含む高周波の振動が減衰され（共振ピークが低下し）、図６（ｂ）に示すように、衝突判定に必要な低周波振動のみがＧセンサ２に伝達される。そして、図６（ｃ）に示すように、Ｇセンサ２にダイナミックレンジ内の低周波振動のみが伝達され、Ｇセンサ２から正しいＧ検出信号が出力される。これにより、エアバッグ制御装置では正しいＧ検出信号に基づいて正確に衝突状態を判定し、適切にエアバッグの展開制御を行うことができる。
【００２０】
ここで、比較のため、従来のセンサ装置において振動伝達特性が不適当な場合を図６（ｄ）に示す。図６（ｄ）から明らかなように、高周波振動によりＧセンサが共振し、特定周波数の振動が増幅されている。このため、Ｇセンサのダイナミックレンジを超えた振動が伝達されるため、正しいＧ検出信号を得ることができなかった。
【００２１】
また、本実施形態は、図７に示すように、ダイナミックダンパの質量ｍ０、バネ定数ｋ０、ダンパｃ０と、Ｇセンサの質量Ｍ、Ｇセンサの筐体への取付けにおけるバネ定数Ｋ、ダンパＣからなるモデルとして表すことができる。
【００２２】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【００２３】
例えば、前記実施形態では、本発明を加速度や振動を検出するための衝突検知センサ装置に適用した例を示したが、例えば、角速度を検出するためのロールオーバーセンサ、ロールレートセンサ、ヨーレートセンサ等に適用することも可能である。要するに、センシング部の物理的変位に応じて電気信号が出力される電子式センサと、その電子式センサが搭載される筐体とを備えたセンサ装置に本発明を適用することが可能である。
【００２４】
また、前記実施形態ではダイナミックダンパ５をゴム板又は板バネにより構成したが、ダイナミックダンパの材質、形状等はこれらに限られることはなく、要するに、ダイナミックダンパとして機能させることが可能な部材（例えば、弾力性部材）であり、且つＧセンサ２の共振点にチューニングされた部材を、Ｇセンサ２に取付ければよいのである。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のセンサ装置によれば、センシング部の物理的変位に応じて電気信号が出力される電子式センサと、その電子式センサが搭載される筐体とを備えたセンサ装置において、前記電子式センサに、センシング部の共振点にチューニングされたダイナミックダンパを取付けられているので、共振の原因となる高周波振動が確実に減衰し、センサ装置は、共振の影響を受けることなく、衝突、振動、角速度等の正しい検出出力を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における衝突検知センサ装置を側方から視た状態を表す概略構成図である。
【図２】ＧセンサのＧ検出出力特性の一例を示すグラフである。
【図３】Ｇセンサ及び筐体における振動伝達率と振動周波数との関係を示すグラフである。
【図４】衝突Ｇ振動入力からセンサ出力までの流れを示す説明図である。
【図５】ダイナミックダンパの有無による筐体の振動伝達特性の変化を示すグラフである。
【図６】（ａ）は衝突Ｇの入力波形の一例を示すグラフを、（ｂ）はダイナミックダンパの制振効果によって高周波振動が減衰した振動波形の一例を示すグラフを、（ｃ）はＧセンサに入力される振動波形の一例を示すグラフを、（ｄ）は従来のセンサ装置において振動伝達特性が不適当であった場合のＧセンサに伝達される振動波形の一例を示すグラフをそれぞれ示している。
【図７】Ｇセンサとダイナミックダンパとからなるモデルを表す説明図である。
【図８】従来技術における衝突検知センサ装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】従来技術における衝突検知センサ装置の他の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…衝突検知センサ装置（センサ装置）、２…Ｇセンサ（電子式センサ）、３…筐体、５…ダイナミックダンパ（弾力性部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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