專利名稱：沖擊傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沖擊傳感器，具體地涉及汽車氣囊系統(tǒng)等使用的沖擊傳感器。
汽車的氣囊系統(tǒng)的構(gòu)成是，使用感知汽車碰撞時所施加撞擊的沖擊傳感器作為安全沖擊傳感器，利用此沖擊傳感器的感知輸出啟動氣囊的動作裝置，使氣囊膨脹保護駕駛員免受撞擊。
作為已有的沖擊傳感器，例如有特開平7-198738號公報、特開平8-29444號公報所記載的。


圖14是已有的沖擊傳感器的構(gòu)成圖。
圖14中，11是殼體，12、13是設(shè)置于殼體11的舌簧管，14是支承振子15的支點部件，15是振子，16是設(shè)置于振子15頂端的永磁體，17是與永磁體16對置并設(shè)置于殼體11的磁性體。
由于固定在由支點部件14支承的振子15的永磁體16處于舌簧管的動作區(qū)域之外，所以設(shè)置于殼體11的舌簧管12、13斷開。為了使振動子15保持居中性，與永磁體16對置地設(shè)置例如磁性體17。
此沖擊傳感器中，例如從圖14所示箭頭方向施加使振子15失去居中性的撞擊時，振子15產(chǎn)生慣性力矩，沿反時針方向轉(zhuǎn)動，永磁體16隨此移動至舌簧管的動作區(qū)域時，舌簧管12、13成為閉合。
但是，這種已有的舌簧管型沖擊傳感器存在以下問題，根據(jù)振子的動作方式安裝方向僅在垂直方向，僅能檢測來自舌簧管縱軸一方向的撞擊，不能檢測來自其他方向的撞擊。而且，因為以舌簧管作為檢出元件，所以小型化受到限制。再有，若按圖14的構(gòu)成，由于舌簧管是常開的，所以傳感器輸出方法受到限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種沖擊傳感器，可以在水平、垂直兩方向安裝傳感器，同時可以實現(xiàn)小型化，傳感輸出方式多樣化。
根據(jù)本發(fā)明的沖擊傳感器包括固定于殼體內(nèi)的磁致電阻元件；利用設(shè)置于殼體內(nèi)的支點部件可旋轉(zhuǎn)地支承的振子；在振子兩端配置的永磁體，留有磁致電阻元件可動作的預(yù)定空隙；對應(yīng)磁致電阻元件的輸出進行預(yù)定的信號處理的輸出電路部。
所述振子也可構(gòu)成為由支點部件支承的一端側(cè)和另一端側(cè)的慣性力矩不同。
所述輸出電路部也可構(gòu)成為包括改變輸出信號邏輯的邏輯門，利用邏輯門可以選擇至少兩種輸出方式。
所述輸出電路部也可以包括調(diào)整電路特性的預(yù)定電路元件，所述電路元件也可以是能調(diào)整或替換的外裝電阻。
所述沖擊傳感器可以設(shè)置多個磁致電阻元件，輸出電路部對應(yīng)第一磁致電阻元件的輸出進行第一信號處理，同時對應(yīng)第二磁致電阻元件的輸出進行第二信號處理，根據(jù)第一信號處理結(jié)果和第二信號處理結(jié)果輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的沖擊傳感器，可以適用于汽車的氣囊系統(tǒng)等所用的沖擊傳感器。
圖1是適用本發(fā)明第1實施例的沖擊傳感器的構(gòu)成示意圖。
圖2是圖1的側(cè)視圖。
圖3是上述沖擊傳感器的MR元件圖形形狀的示意圖。
圖4是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的構(gòu)成電路圖。
圖5是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的加速度—輸出電壓的特性圖。
圖6是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的加速度—輸出電壓的特性圖。
圖7是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的時間—輸出電壓的特性圖。
圖8是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的時間—輸出電壓的特性圖。
圖9是適用本發(fā)明第2實施例的沖擊傳感器的構(gòu)成示意圖。
圖10是圖9的側(cè)視圖。
圖11是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的構(gòu)成電路圖。
圖12是適用本發(fā)明其他實施例的沖擊傳感器的波形整形電路部的構(gòu)成示意圖。
圖13是上述沖擊傳感器的波形整形電路部的磁場角度—輸出電壓的特性圖。
圖14是已有的沖擊傳感器的構(gòu)成示意圖。
圖1是本發(fā)明第1實施例的沖擊傳感器的構(gòu)成示意圖，圖2是圖1的側(cè)視圖。第1實施例的沖擊傳感器可以代替已有的舌簧管型沖擊傳感器來使用。
圖1和圖2中，沖擊傳感器20由以下部分構(gòu)成殼體21；設(shè)置于殼體21內(nèi)的MR元件22、23(磁致電阻元件)；對MR元件22、23的輸出進行波形整形的波形整形電路部24、25(輸出電路部)；由支點部件26可自由旋轉(zhuǎn)地支承的振子27；在振子27兩端固定的永磁體28、29。
而且，如圖2所示，為了維持振子27的居中性，在與殼體21內(nèi)部的永磁體28、29對置的位置，設(shè)置例如磁性體30、31，按振子可以旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置MR元件22、23與永磁體28、29之間的距離。
在殼體21外部，安裝電源端子32、33，輸出端子34、35，接地端子36、37。
這樣，為了在撞擊時失去平衡，按支點部件26的上側(cè)和下側(cè)重量不等的方式構(gòu)成上述振子27。為此，如圖1所示，把振子27的長度A和B的比率設(shè)定為1∶1之外，或者把兩個永磁體的重量設(shè)置成不等。
上述MR元件22、23是電阻值隨磁性而變化的磁致電阻效應(yīng)元件，如圖3所示，由強磁性金屬為主成分的合金薄膜構(gòu)成的MR元件圖形是折線狀。此MR元件圖形因外磁場在某一方向的磁化而使得其電阻率發(fā)生變化。
圖4是上述波形整形電路部24、25的構(gòu)成電路圖，波形整形電路部24和波形整形電路部25為同一構(gòu)成。
圖4中，R1～R4是構(gòu)成圖1中的MR元件22、23MR的元件，為了感知來自相反的兩方向的撞擊，用4個MR元件R1～R4構(gòu)成。此4個MR元件R1～R4等間隔配置，MR元件R1和R2、MR元件R3和R4分別相對串聯(lián)連接，此串聯(lián)連接電路并聯(lián)連接在電源Vcc和地GND之間，可以從MR元件R1、R2的連接點和MR元件R3、R4的連接點獲得輸出A、B。
為了使輸出A和輸出B平衡，把各電阻值設(shè)定為R1＝R4、R2＝R3或者R1＝R2＝R3＝R4。此時，MR元件的電阻值通常分別為2～3KΩ。
圖4中，OP放大器A是進行差動放大的放大器，OP放大器B是進行反對數(shù)放大的放大器，OP放大器C是進行電壓比較的放大器，R5、R6是構(gòu)成分壓電路的電阻。而且設(shè)置來自外部的電源端子Vcc、接地端子GND、輸出端子Vout。
MR元件R1、R2的輸出A連接于OP放大器A的反相輸入端，MR元件R3、R4的輸出B連接于OP放大器B的非反相輸入端。OP放大器A進行輸出A和輸出B的差動放大。
OP放大器A的輸出端連接于OP放大器B的非反相輸入端，OP放大器B的反相輸入端連接于電源Vcc。OP放大器B對OP放大器A的輸出電壓進行反對數(shù)放大。
OP放大器B的輸出端連接于OP放大器C的非反相輸入端，0P放大器C的反相輸入端連接于分壓電阻R5、R6。OP放大器C對由OP放大器B做反對數(shù)放大的輸出電壓做比較放大，輸出輸出電壓Vout。
所加電壓范圍應(yīng)為考慮到OP放大器A和OP放大器B、OP放大器C的電壓范圍的值。
以下，說明上述構(gòu)成的沖擊傳感器20的動作。
如圖1所示，從a或b方向施加強度可使振子27失去居中性的撞擊時，振子27因其質(zhì)量在c或d各方向發(fā)生慣性力矩。此慣性力矩使振子27旋轉(zhuǎn)，隨此振子27上設(shè)置的永磁體28、29也旋轉(zhuǎn)，在MR元件22、23所加的磁場強度發(fā)生變化。
一旦加在MR元件22、23上的磁場強度變化，圖4電路中，MR元件R1～R4的輸出A及輸出B的電壓變化，此兩輸出A和B通過OP放大器A做差動放大。在圖4的a點，獲得如圖5所示的根據(jù)加速度的輸出電壓變化。
而且，OP放大器A的輸出被輸入到OP放大器B的非反相輸入端，OP放大器B對OP放大器A的輸出電壓做反對數(shù)放大。亦即，圖4的a點輸出的電壓通過OP放大器B做反對數(shù)放大，在圖4的b點獲得如圖6所示的根據(jù)加速度的輸出電壓變化。
再有，OP放大器B的輸出被輸入到OP放大器C的非反相輸入端，OP放大器C比較基準(zhǔn)電壓和輸入電壓，例如設(shè)定為輸入電壓高于基準(zhǔn)電壓時導(dǎo)通，低于基準(zhǔn)電壓時截止。對OP放大器C的輸出分流，若單向原樣連接于輸出端子Vout，則獲得如圖7所示的輸出變化。
另一個輸出若連接于與異-或門或者異-或非門等邏輯門連接后的輸出端子Vout，則獲得圖8所示輸出變化。
如上所述，根據(jù)第一實施例的沖擊傳感器20的構(gòu)成包括固定于殼體21內(nèi)的MR元件22、23；振子27，由設(shè)置于殼體21內(nèi)的支點部件26可旋轉(zhuǎn)地支承，為了在撞擊時失去平衡把距支點部件26的長度A和B的比率設(shè)定為1∶1之外；在振子27兩端配置的永磁體28、29，具有MR元件22、23可以動作的預(yù)定空隙；在與殼體21內(nèi)部的永磁體28、29對置的位置設(shè)置的磁性體30、31；對MR元件22、23的輸出進行波形整形的波形整形電路部24、25，因此通過使用作為傳感元件的MR元件可以實現(xiàn)小型化，傳感器的安裝方向可以是水平、垂直兩方向以及與其相對±90°的方向。
特別是，由于振子27的支點處于末端以外的位置，傳感器本身的安裝方向可以在水平、垂直兩方向，而且也可以在相對軸向的±90°范圍內(nèi)安裝。
亦即，由于已有技術(shù)中，元件的支承體的支點處于末端，旋轉(zhuǎn)方向限制于僅為以該支點為中心的一種，若要檢測來自避開該限制的所有方向的撞擊，必須增加元件數(shù)量等。對此，本實施例的沖擊傳感器，由于其構(gòu)成是在振子27兩端設(shè)置永磁體28、29，在與其對應(yīng)的位置設(shè)置MR元件22、23，可以由慣性力矩不同的2個系統(tǒng)檢測撞擊，確實地檢測出撞擊。而且，由于振子27構(gòu)成為由支點部件26自由旋轉(zhuǎn)地支承，所以可以檢測來自所有方向的撞擊。
這樣，由于可以檢測來自所有方向的撞擊，所以本沖擊傳感器例如用于汽車的氣囊系統(tǒng)中的安全傳感器時，可以相對來自多方向的撞擊啟動氣囊裝置，使氣囊系統(tǒng)的安全性更高。
使輸出路徑分流，通過連接于異-或門等邏輯門，可使輸出方式有兩種選擇。由此，可以適用于具有各種輸出方式的氣囊系統(tǒng)。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的沖擊傳感器的示意圖，圖10是圖9的側(cè)視圖。在本實施例的沖擊傳感器的說明中，與圖1和圖2所示沖擊傳感器相同的構(gòu)成部分采用同一標(biāo)號。
圖9和圖10中，沖擊傳感器40的構(gòu)成有殼體21；設(shè)置于殼體21內(nèi)的MR元件22、23；對MR元件22、23的輸出做波形整形的波形整形電路部41；由支點部件26自由旋轉(zhuǎn)地支承的振子27；在振子27兩端固定的永磁體28、29。
上述2個MR元件22、23的輸出被輸入到波形整形電路部41。
如圖10所示，為了維持振子27的居中性，在與殼體21內(nèi)部的永磁體28、29對置的位置，設(shè)置例如磁性體30、31，按振子可以旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置MR元件22、23與永磁體28、29之間的距離。
在殼體21外部，安裝電源端子32，輸出端子34，接地端子36。
這里，為了在撞擊時失去平衡，按支點部件26的上側(cè)和下側(cè)重量不等的方式構(gòu)成上述振子27。
圖11是上述波形整形電路部41的構(gòu)成電路圖，與圖4所示波形整形電路部相同的構(gòu)成部分采用相同標(biāo)號，省略重復(fù)部分的說明。
圖11中，波形整形電路部41由2個波形整形電路部24、25以及對其輸出做AND邏輯運算的AND邏輯門42構(gòu)成。亦即，由對MR元件22的輸出進行波形整形的波形整形電路部24，對MR元件23的輸出進行波形整形的波形整形電路部25，對波形整形電路部24、25的輸出進行AND邏輯運算的AND門42構(gòu)成，AND門42的輸出作為輸出電壓Vout。而且，用于向OP放大器C提供基準(zhǔn)電壓的分壓電阻R5、R6在圖中省略了。
以下說明上述構(gòu)成的沖擊傳感器40的動作。
如圖9所示，從a或b方向施加可使振子27失去居中性的撞擊時，振子27因其質(zhì)量在c或d各方向發(fā)生慣性力矩。此慣性力矩使振子27位移，隨此振子27上設(shè)置的永磁體28、29也位移，在MR元件22、23所加的磁場強度發(fā)生變化，利用與上述第一實施例相同的原理獲得來自MR元件22、23的輸出。
再有，本沖擊傳感器40中，把來自例如2個MR元件22、23的輸出輸入到數(shù)字開關(guān)例如AND門42，獲得AND門42的輸出作為沖擊傳感器40的輸出Vout。按此構(gòu)成，若2個MR元件不動作，則沖擊傳感器也不動作。
如上所述，根據(jù)第二實施例的沖擊傳感器40，在沖擊傳感器內(nèi)內(nèi)置了2個以上的MR元件，波形整形電路部41包括對MR元件22的輸出進行波形整形的波形整形電路部24，對MR元件23的輸出進行波形整形的波形整形電路部25，對波形整形電路部24、25的輸出進行AND邏輯運算的AND門42，由于利用AND門42使全部元件不動作時傳感器無輸出，所以可以提供更高可靠性的沖擊傳感器。
因而，具有這些優(yōu)異特長的沖擊傳感器適用于汽車的氣囊系統(tǒng)等所用的沖擊傳感器，則可期望提高氣囊系統(tǒng)的安全性。
這里，第一、第二實施例中說明了本傳感器作為沖擊傳感器的適用例。采用此構(gòu)成，在波形整形電路部中設(shè)置可以替換或者可以調(diào)節(jié)的外裝電阻，通過調(diào)節(jié)外裝電阻，可以作為傾斜傳感器使用。以下，參照圖12和圖13說明作為傾斜傳感器使用的情況。
圖12是作為傾斜傳感器使用時波形整形電路部51的構(gòu)成一例的電路圖，與圖4所示波形整形電路部相同的構(gòu)成部分采用同一標(biāo)號。
圖12中，用于向OP放大器C提供基準(zhǔn)電壓的分壓電阻R5、R6中，電阻R6由可以調(diào)節(jié)或替換的外裝電阻R6(電路元件)構(gòu)成。再有，此外裝電阻R6也可是能調(diào)整電阻值的可變電阻，而且也可以采用預(yù)先設(shè)置多個電阻選擇使用的構(gòu)成。
圖13是磁場角度與MR元件的輸出電壓的關(guān)系特性圖。
采用圖13所示的磁場角度與輸出電壓的關(guān)系，例如把圖13 A的點的輸出電壓電平設(shè)定為通過調(diào)整圖12的電路中的外裝電阻R6的基準(zhǔn)電壓，這樣構(gòu)成30度傾斜時傳感器動作的構(gòu)造。通過同樣的調(diào)整也可以在其他角度下檢測，所以說可以作為傾斜傳感器使用。
利用本構(gòu)成，此傳感器可以作為檢測靈敏度可調(diào)節(jié)的沖擊傳感器使用。
根據(jù)上述實施例的沖擊傳感器可以適用于上述汽車氣囊系統(tǒng)等使用的沖擊傳感器，但是并不限于此，當(dāng)然可以適用于作為沖擊檢測系統(tǒng)的全部裝置。
而且，構(gòu)成上述沖擊傳感器的MR元件、永磁體、振子等的種類、數(shù)量等，以及構(gòu)成波形整形電路部的OP放大器等的種類、數(shù)量等當(dāng)然也不限于上述實施例。
根據(jù)本發(fā)明的沖擊傳感器的構(gòu)成包括固定于殼體內(nèi)的磁致電阻元件；利用設(shè)置于殼體內(nèi)的支點部件可旋轉(zhuǎn)地支承的振子；在振子兩端配置的永磁體，留有磁致電阻元件可動作的預(yù)定空隙；對應(yīng)磁致電阻元件的輸出進行預(yù)定的信號處理的輸出電路部，由此可以在水平、垂直兩方向安裝傳感器，同時實現(xiàn)小型化，傳感器的輸出方式可以多樣化。
權(quán)利要求
1.一種沖擊傳感器，其特征在于包括固定于殼體內(nèi)的磁致電阻元件；利用設(shè)置于所述殼體內(nèi)的支點部件可旋轉(zhuǎn)地支承的振子；在所述振子兩端配置的永磁體，留有所述磁致電阻元件可動作的規(guī)定空隙；對應(yīng)所述磁致電阻元件的輸出進行規(guī)定的信號處理的輸出電路部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的沖擊傳感器，其特征在于，所述振子構(gòu)成為由所述支點部件支承的一端側(cè)和另一端側(cè)的慣性力矩不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的沖擊傳感器，其特征在于，所述輸出電路部包括改變輸出信號邏輯的邏輯門，利用所述邏輯門可以選擇至少兩種以上輸出方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的沖擊傳感器，其特征在于所述輸出電路部包括調(diào)整電路特性的規(guī)定電路元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的沖擊傳感器，其特征在于所述電路元件是能調(diào)整或替換的外裝電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4中任一項的沖擊傳感器其特征在于，設(shè)置多個所述磁致電阻元件，所述輸出電路部對應(yīng)第一磁致電阻元件的輸出進行第一信號處理，同時對應(yīng)第二磁致電阻元件的輸出進行第二信號處理，根據(jù)所述第一信號處理結(jié)果和所述第二信號處理結(jié)果輸出信號。
全文摘要
提供一種沖擊傳感器,可水平、垂直安裝,同時小型化,輸出方式多樣化。沖擊傳感器20包括:固定于殼體21內(nèi)的MR元件22、23;振子27,由殼體內(nèi)的支點部件26可旋轉(zhuǎn)地支承,為了在撞擊時失去平衡,把距支點部件的長度A和B的比率設(shè)定為1∶1之外;在振子27兩端配置的永磁體28、29,具有MR元件可以動作的規(guī)定空隙;在與殼體21內(nèi)部的永磁體對置的位置設(shè)置的磁性體30、31;MR元件的輸出的波形整形電路部24、25。
文檔編號H01H35/14GK1186228SQ9712306
公開日1998年7月1日 申請日期1997年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月3日
發(fā)明者吉田諭紀(jì) 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社