センサー部材、および衝撃検出装置
【課題】落下衝撃時に一方のビームが破損したとしても、他方のビームがフレームに結合した状態を保つように構成することにより、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止することができるセンサー部材および衝撃検出装置を提供する。
【解決手段】電極を備えたマス部１と、マス部１に機械的及び電気的に接合された一対のビーム２及び３と、一対のビーム間に電圧を印加し電圧の変化を検出する検出手段とを備え、電圧の変化に基づきビーム３が破断しているか否かを判断する衝撃検出装置であって、一対のビームのうちの一方のビーム２は、他方のビーム３よりも脆性を高くしたものである。
【解決手段】電極を備えたマス部１と、マス部１に機械的及び電気的に接合された一対のビーム２及び３と、一対のビーム間に電圧を印加し電圧の変化を検出する検出手段とを備え、電圧の変化に基づきビーム３が破断しているか否かを判断する衝撃検出装置であって、一対のビームのうちの一方のビーム２は、他方のビーム３よりも脆性を高くしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃検出装置に関する。具体的には、自由に可搬可能なモバイル機器に搭載し、そのモバイル機器を誤って床等に落下させてしまった際の衝撃を検出することができる装置に関する。また、そのような衝撃検出装置に備えることが可能なセンサー部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノート型パーソナルコンピューターや携帯電話端末などの各種モバイル機器は、小型軽量の構成上の特徴を有するが故、使用者が手で持ち運んだり、手で把持しながら使用する機会が多い。したがって、このようなモバイル機器は、使用者が手で把持している時に誤って床等に落下させてしまう可能性が極めて高いため、落下衝撃を検出するためのセンサーを搭載してモバイル機器の落下衝撃を検出し、衝撃検出時に機器の保護機能が働くように構成されていることが多い。保護機能とは、例えば機器内部の電源をオフにしたり、ハードディスクドライブなどの記録媒体が破損しないように保護する機能である。
【０００３】
上記のような落下衝撃を検出する手段としては、特許文献１、２及び３等で提案されているように、重り（マス部）と、その重りをフレームに支持する梁（ビーム）とを備え、落下衝撃時に重りが慣性により変位する際の変位量や、重りの大きな変位により梁が切断したことを検出することによって、落下衝撃を検出する手段がある。
【特許文献１】特開平５−１４２２４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１３２９４２号公報
【特許文献３】特開２００７−６４７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１に開示されている構成では、図１０に示す模式図のように、マス部１０１を支持しているビーム１０２及び１０３が同じ外形寸法であるため、ほぼ同等の脆性を有する。したがって、電子機器の落下衝撃時にマス部１０１が矢印ＡまたはＢに示す方向に変位した場合、マス部１０１とビーム１０２との接続部およびマス部１０１とビーム１０３との接続部、あるいはビーム１０２自身において、破断が生じる場合がある。すると、マス部１０１がビーム１０２及び１０３から完全に分離してしまい、分離したマス部１０１が機器の振動や揺動により機器内を自由に移動してしまう状態になる。よって、マス部１０１に形成された電極膜が機器内の電気回路部品や電気回路基板における導電部に接触した場合、電気回路部品や電気回路基板をショートして破損させてしまう可能性がある。なお、特許文献２〜３についても同様の問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、落下衝撃時に一方のビームが破損したとしても、他方のビームがフレームに結合した状態を保つように構成することにより、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止することができるセンサー部材および衝撃検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサー部材は、第１のビーム及び第２のビームが質量体を介して配置され、前記質量体を支持体に対して支持する構成を備えたセンサー部材であって、前記第１のビームは、前記第２のビームよりも脆性を高くしたものである。
【０００７】
本発明の衝撃検出装置は、電極を備えた質量体と、前記質量体に機械的及び電気的に接合された一対のビームと、前記一対のビーム間に電圧を印加し、前記電圧の変化を検出する検出手段とを備え、前記電圧の変化に基づき前記ビームが破断しているか否かを判断する衝撃検出装置であって、前記一対のビームのうちの一方のビームは、他方のビームよりも脆性を高くしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のセンサー部材は、第１のビーム及び第２のビームが質量体を介して配置され、前記質量体を支持体に対して支持する構成を備えたセンサー部材であって、前記一対のビームのうちの第１のビームは、第２のビームよりも脆性を高くしたものである。このような構成とすることにより、衝撃が印加された際に、第１のビームのみを破断させ、質量体を第２のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【００１０】
本発明のセンサー部材は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。
【００１１】
本発明のセンサー部材において、前記第１のビームの質量をＭ１、前記第２のビームの質量をＭ２、前記質量体の質量をＭ３とした時、
Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３
の関係を有する構成とすることができる。このような構成とすることで、第１のビームを破断しやすい構成とすることができ、衝撃が印加された際に、第１のビームのみを破断させ、質量体を第２のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【００１２】
本発明のセンサー部材において、前記第１のビームの厚さをＤ１、前記第２のビームの厚さをＤ２とした時、
Ｄ１＜Ｄ２
の関係を有する構成とすることができる。このような構成とすることで、第１のビームを破断しやすい構成とすることができ、衝撃が印加された際に、第１のビームのみを破断させ、質量体を第２のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【００１３】
本発明のセンサー部材において、前記第１のビームと前記第２のビームとは同一断面積を有し、前記第２のビームは、前記第１のビームよりも多数のビームで構成してもよい。このような構成とすることで、第１のビームを破断しやすい構成とすることができ、衝撃が印加された際に、第１のビームのみを破断させ、質量体を第２のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。また、衝撃が印加された際に質量体がビームを軸に回転することを防ぐことができ、ビームが捻れることにより破断することを防ぐことができる。よって、正確に落下衝撃に基づくビームの破断を検出することができる。
【００１４】
本発明のセンサー部材において、前記質量体は、前記第１のビームに接合された部位近傍の質量が、前記第２のビームに接合された部位近傍の質量よりも、小さくなるように形成されている構成とすることができる。このような構成とすることにより、第１のビームをより破断しやすくすることができる。
【００１５】
本発明の衝撃検出装置は、電極を備えた質量体と、前記質量体に機械的及び電気的に接合された一対のビームと、前記一対のビーム間に電圧を印加し、前記電圧の変化を検出する検出手段とを備え、前記電圧の変化に基づき前記ビームが破断しているか否かを判断する衝撃検出装置であって、前記一対のビームのうちの一方のビームは、他方のビームよりも脆性を高くしたものである。このような構成とすることで、一対のビームのうちの一方のビームを破断しやすい構成とすることができ、衝撃が印加された際に、一方のビームのみを破断させ、質量体を他方のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１Ａは、実施の形態における衝撃検出装置の概略構成を示す。図１Ａに示す衝撃検出装置は、ノート型パソコンや携帯電話端末などの各種電子機器に内蔵され、主にマス部１（質量体）とビーム２及び３を備えている。
【００１７】
図１Ａにおいて、ビーム２は、略平板状でかつ弾性変形可能に形成され、一端部がマス部１の一側面に接合し、一端部に対向する他端部が電子機器のフレームや電気回路基板（いずれも不図示）に固定されている。ビーム３は、略平板状でかつ弾性変形可能に形成され、一端部がマス部１におけるビーム２が配されている面の裏面に接合し、一端部に対向する他端部が電子機器のフレームや電気回路基板（いずれも不図示）などの支持部材に固定されている。また、ビーム３の質量をＭ１、ビーム２の質量をＭ２、マス部１の質量をＭ３とした時、
Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３
の関係を有するように構成されている。また、本実施の形態では、上式に示す関係を確立するために、ビーム２の厚さ寸法Ｄ５１とビーム３の厚さ寸法Ｄ５２とは、
Ｄ５２＜Ｄ５１
の関係とした。これにより、ビーム２の剛性をビーム３の剛性よりも高く、すなわちビーム部３の脆性（破断し易さ）はビーム部２のそれよりも低くしている。また、ビーム２とビーム３は、同一材料で形成してもよいが、異なる材料で形成してもよく、少なくともビーム３よりもビーム２の剛性が高くなるような材料で形成すればよい。ビーム２の脆性がビーム３の脆性よりも低くなるように異なる材料で形成した場合は、ビーム２とビーム３とは同一厚さ寸法（Ｄ５１＝Ｄ５２）かつ同一幅寸法（Ｗ５１＝Ｗ５２）で形成することができる。また、ビーム２とビーム３は、金属で形成されているが、主に樹脂などの不導体で形成して電極を備える構成としてもよく、少なくとも一部に導体を備えていればよい。したがって、ビーム２、マス部１、ビーム３は、電気的に接続されて接合されている。また、ビーム２及びビーム３の少なくともいずれか一方（本実施の形態ではビーム２）は、別途設けられた検出回路に電気的に接続され、他方（本実施の形態ではビーム３）は接地されている。マス部１とビーム３とが破断した時のビーム２またはビーム３における電圧変化を検出することで、破断状態を検出することができる。
【００１８】
マス部１は、所定の質量を有する材料で形成されている。また、マス部１は、金属で形成されているが、主に樹脂などの不導体で形成して電極を備える構成としてもよく、少なくとも一部に導体を備えていればよい。また、マス部１は、ビーム２及び３によって支持部材に支持され、ビーム２及び３が弾性変形可能であるため矢印ＡまたはＢに示す方向へ変位可能である。また、マス部１とビーム２及び３とは、半田、メッキ、接着剤などにより接合することができるが、マス部１とビーム２及び３とを一体成型により形成してもよい。
【００１９】
以下、衝撃検出方法について説明する。なお、電子機器の落下衝撃時、マス部１の変位によりマス部１とビーム３との接合部が破断する場合と、ビーム３自身が破断する場合とが考えられるが、本実施の形態においてはビーム３自身が破断するものとして説明する。
【００２０】
まず、検出回路（不図示）によりビーム２、マス部１、ビーム３を通電状態にする。また、検出回路は、例えばビーム２における電圧変化の監視を開始する。
【００２１】
衝撃検出装置が図１Ａに示す状態の時、電子機器を誤って床等に落下させてしまうと、マス部１が落下衝撃時の慣性により例えば矢印Ａに示す方向へ変位する。小さい落下衝撃であれば、ビーム２及び３の変形量は小さく、マス部１は時間の経過とともにやがて図１Ａに示す位置に戻るが、大きい落下衝撃であれば、ビーム２及び３が大きく撓む。本実施の形態では、ビーム３の剛性をビーム２の剛性よりも低くしているため、ビーム３がビーム２によりも大きく撓む。ビーム３は、その弾性変形の限界を超えると破断が生じ、図１Ｂに示す状態になる。
【００２２】
図１Ｂに示すように、ビーム３において破断が生じると、マス部１とビーム３とは電気的にも破断した状態となるため、ビーム２における電圧がグランド電位から上昇する。検出回路は、ビーム２における電圧上昇を検出することにより、ビーム３において破断が生じたことを検出する。
【００２３】
図２は、図１Ａに示す衝撃検出装置を電気回路基板に実装した例を示す。図２において、マス部１、ビーム２、ビーム３の構成については、図１ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面に対応する。図２に示すように、衝撃検出装置は、ビーム２の端部が電気回路基板４に形成された孔部４ａに挿入されて半田やメッキで固定され、ビーム３が電気回路基板４に形成された孔部４ｂに挿入された半田やメッキで固定されている。電気回路基板４には、マス部１とビーム３との電気的破断を検出可能な検出回路（不図示）が実装されている。検出回路は、ビーム２と電気的に接続するように形成されている。また、ビーム３は、電気回路基板４に形成されたグランドパターン（不図示）に電気的に接続するように実装されている。上記接続関係に基づき、検出回路は、ビーム２とビーム３との間に所定の電圧を印加する。
【００２４】
なお、図２に示す構成は、衝撃検出装置を電気回路基板４に実装する構成を示したが、電子機器の筐体に固定する構成でもよい。このような構成とした場合、ビーム２を電気回路基板４に実装された検出回路に電気的に接続する構成が必要である。また、ビーム３を電気回路基板４に実装されたグランドパターンに電気的に接続する構成、または電子機器の筐体が金属などの導電性材料で形成されている場合は、ビーム３を筐体に電気的に接続する構成が必要である。
【００２５】
以上のように本実施の形態によれば、マス部１を支持している２つのビーム２及び３のうち少なくとも一方（本実施の形態ではビーム３）の脆性を、他方（本実施の形態ではビーム２）の脆性よりも高くしたことにより、本装置を搭載した電子機器を落下させてしまった際の衝撃によってマス部１が変位した際、ビーム３が破断してビーム２が破断しないようにした。このような構成とすることで、マス部１がビーム２及び３から完全に分離しないため、マス部１が機器内を自由に移動することによる電気回路部品などのショートを防止することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、ビーム２の厚さＤ５１とビーム３の厚さＤ５２とを異ならせる構成としたが、
Ｄ５１＝Ｄ５２
とし、ビーム２の幅寸法Ｗ５１とビーム３の幅寸法Ｗ５２とを、
Ｗ５２＜Ｗ５１
の関係にして、ビーム２の脆性をビーム３の脆性よりも低くする構成としても同様の効果が得られる。
【００２７】
また、本実施の形態では、２つのビーム２及び３でマス部１を支持する構成としたが、３つ以上のビームでマス部を支持する構成としてもよい。その場合は、３つ以上のビームのうち少なくとも１つのビームを、他のビームよりも脆性を低くする。このような構成であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
以下、衝撃検出装置の具体構成例について説明する。
【００２９】
（実施例１）
図３は、衝撃検出装置の実施例１の斜視図である。
【００３０】
図３に示すように、センサー部材１０は、例えば略長方形のアルミニウム薄板に切り欠き部１０ａ〜１０ｄを形成して構成されている。なお、センサー部材１０は、本実施の形態ではアルミニウム薄板で形成したが、少なくとも電気抵抗が低い金属材料であればよい。切り欠き部１０ａ及び１０ｂは、互いに対向する位置に形成され、両者の間には幅寸法Ｄ１のビーム部１４を備えている。また、切り欠き部１０ｃ及び１０ｄは、互いに対向する位置に形成され、両者の間には幅寸法Ｄ２のビーム部１５を備えている。幅寸法Ｄ１と幅寸法Ｄ２とは、
Ｄ２＜Ｄ１
の関係にある。したがって、ビーム部１４の方がビーム部１５よりも剛性が高く、落下衝撃時に破断しにくい。なお、本実施例では、Ｄ１＝６０μｍ、Ｄ２＝１２０μｍ、マス部１の質量を１ｇとした。また、ビーム部１４は、マス部１１と支持部１２とに一体的に配されている。ビーム部１５は、マス部１１と支持部１３とに一体的に配されている。
【００３１】
マス部１１は、その幅寸法Ｗ１が、支持部１２の幅寸法Ｗ２及び支持部１３の幅寸法Ｗ３よりも大きく形成されている。切り欠き部１０ａ〜１０ｄの形成位置を適宜選択し、マス部１１の幅寸法Ｗ１を大きくしたり小さくしたりすることで、マス部１１を所望の質量に設計することができる。
【００３２】
支持部１２（または支持部１３）は、例えば電気回路基板に半田などにより実装固定され、検出回路（不図示）に電気的に接続されている。また、支持部１３（または支持部１２）は、例えば電気回路基板に半田などにより実装固定され、接地されている。
【００３３】
図３に示すセンサー部材１０を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部１１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、ビーム部１５が破断してマス部１１と支持部１３とが分離してしまい、マス部１１はビーム部１４のみで支持部１２に支持された状態になる。検出回路は、ビーム部１５が破断することによって支持部１２（または支持部１３）における電圧が変化したことを検出して、ビーム部１５における破断を検出することができる。
【００３４】
本実施例では、ビーム部１４の幅寸法Ｄ１をビーム部１５の幅寸法Ｄ２よりも大きくすることで、ビーム部１４の脆性をビーム部１５の脆性よりも低くし、ビーム部１４を破断しにくくかつビーム部１５を破断しやすく構成している、これにより、電子機器の落下衝撃時にビーム部１５のみを破断させ、電子機器の落下衝撃を検出することができるとともに、マス部１１が支持部１２から分離しないため、マス部１１が電子機器内を自由に移動しない、よって、マス部１１が電子機器内の電気回路部品や電気回路基板に電気的に接触して、回路がショートしてしまうことを防止することができる。
【００３５】
（実施例２）
図４は、衝撃検出装置の実施例２の斜視図である。
【００３６】
図４に示すセンサー部材２０において、図３に示すセンサー部材１０と異なるのは、マス部２１と支持部２２との接続構成である。他の部位については、図３とは異なる符号を付与しているが、同一構成及び同一機能を有するため、詳しい説明は省略する。
【００３７】
センサー部材２０において、マス部２１と支持部２２とはビーム部２４ａ及び２４ｂで接続されている。ビーム部２４ａは、切り欠き部２０ａと切り欠き部２０ｅとの間に配され、幅寸法Ｄ１１を有する。ビーム部２４ｂは、切り欠き部２０ｂと切り欠き部２０ｅとの間に配され、幅寸法Ｄ１２を有する。ビーム部２５は、切り欠き部２０ｃと切り欠き部２０ｄとの間に配され、幅寸法Ｄ１３を有する。幅寸法Ｄ１１〜Ｄ１３は、
Ｄ１１＝Ｄ１２＝Ｄ１３
の関係を有する。すなわち、ビーム部２５、２４ａ及び２４ｂそれぞれの断面積は等しくしている。
【００３８】
図４に示すセンサー部材２０を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部２１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、総断面積の差でビーム部２５が破断してマス部２１と支持部２３とが分離してしまい、マス部２１はビーム部２４ａ及び２４ｂのみで支持部２２に支持された状態になる。検出回路は、ビーム部２５が破断することによって支持部２２（または支持部２３）における電圧が変化したことを検出して、ビーム部２５における破断を検出することができる。
【００３９】
本実施例では、マス部２１と支持部２２とを２つのビーム部２４ａ及び２４ｂで接続し、マス部２１と支持部２３とを１つのビーム部２５で接続することで、マス部２１と支持部２２との接続脆性をマス部２１と支持部２３との接続脆性よりも低くし、マス部２１と支持部２２との間が破断しにくくかつマス部２１と支持部２３との間が破断しやすく構成している、これにより、電子機器の落下衝撃時にビーム部２５のみを破断させ、電子機器の落下衝撃を検出することができるとともに、マス部２１が支持部２２から分離しないため、マス部２１が電子機器内を自由に移動しない、よって、マス部２１が電子機器内の電気回路部品や電気回路基板に電気的に接触して、回路がショートしてしまうことを防止することができる。
【００４０】
また、本実施例では、マス部２１に対して斜め方向のエネルギーが印加された場合、マス部２１が矢印Ｃに示す方向またはその逆方向に回転しようとする力が加わる可能性がある。仮に、マス部２１が回転してしまった場合、ビーム部２５が捻れて破断してしまう可能性がある。このような捻れによるビーム部２５の破断は、本来検出しないといけない落下衝撃時のエネルギーに基づく破断とは異なるものであるため、落下衝撃時のエネルギーによる破断を正常に検出したとは言えない。本実施例では、マス部２１と支持部２２とが２つのビーム部２４ａ及び２４ｂで接続されているため、１つの接続部で接続する構成よりも捻れ方向の剛性を高くすることができ、マス部２１が矢印Ｃに示す方向またはその逆方向に回転するのを防ぐことができる。よって、捻れによるビーム部２５の破断が生じないようにすることができる。
【００４１】
なお、本実施例では、ビーム部２４ａ及び２４ｂの数を２つとしたが、３つ以上であってもよい。また、マス部２１と支持部２２とを接続するビーム部の数を増やすことで、さらに捻れ方向の剛性を上げることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では１つの切欠き部２０ｅを介してビーム部２４ａ及び２４ｂを備える構成で説明したが、切欠き部を複数備える構成であってもよい。
【００４３】
（実施例３）
図５は、衝撃検出装置の実施例３の斜視図である。
【００４４】
図５に示すセンサー部材３０は、例えば略長方形のアルミニウム薄板に切り欠き部３０ａ及び３０ｂを形成して、幅寸法Ｄ２２のビーム部３５を備えている。また、センサー部材３０は、マス部３１における支持部３２側に切り欠き部３１ａ及び３１ｂを形成したことを構成上の特徴としている。切り欠き部３１ａ及び３１ｂは、マス部３１におけるビーム部３４側の端部が幅寸法Ｄ２１となり、マス部３１におけるビーム部３５側の端部が幅寸法Ｄ２３となり、
Ｄ２１＜Ｄ２３
の関係となるように形成されている。したがって、マス部３１は、ビーム部３４側よりもビーム部３５側が重心となる。
【００４５】
また、マス部３１と支持部３２との間のビーム部３４の幅寸法Ｄ２１と、マス部３１と支持部３３との間の幅寸法Ｄ２２とは、
Ｄ２２＜Ｄ２１
の関係を有している。すなわち、ビーム部３４と３５とに断面積の差を設けている。したがって、ビーム部３４の方がビーム部３５よりも脆性が低く、落下衝撃時に破断しにくい。ビーム部３４は、マス部３１と支持部３２とに一体的に配されている。ビーム部３５は、マス部３１と支持部３３とに一体的に配されている。
【００４６】
図５に示すセンサー部材３０を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部３１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、ビーム部３５が破断してマス部３１と支持部３３とが分離してしまい、マス部３１はビーム部３４のみで支持部３２に支持された状態になる。検出回路は、ビーム部３５が破断することによって支持部３２（または支持部３３）における電圧が変化したことを検出して、ビーム部３５における破断を検出することができる。
【００４７】
本実施例では、ビーム部３４の幅寸法Ｄ２１をビーム部３５の幅寸法Ｄ２２よりも大きくすることで、ビーム部３４の剛性をビーム部３５の脆性よりも低くし、ビーム部３４を破断しにくくかつビーム部３５を破断しやすく構成している、これにより、電子機器の落下衝撃時にビーム部３５のみを破断させ、電子機器の落下衝撃を検出することができるとともに、マス部３１が支持部３２から分離しないため、マス部３１が電子機器内を自由に移動しない、よって、マス部３１が電子機器内の電気回路部品や電気回路基板に電気的に接触して、回路がショートしてしまうことを防止することができる。
【００４８】
また、本実施例では、マス部３１に切り欠き部３１ａ及び３１ｂを形成して、ビーム部３５側の幅寸法Ｄ２３をビーム部３４側の幅寸法Ｄ２１よりも大きくしたので、マス部３１の重心がビーム部３５側に位置することになるため、弱い衝撃エネルギーによってビーム部３５を破断させることができる。
【００４９】
また、切り欠き部３１ａ及び３１ｂを設けたことにより、例えば図１に示すような略長方形のマス部に比べて、マス部３１の外形寸法を小さくすることができるので、センサー部材３０を小型化することができる。また、センサー部材３０を形成するのに必要な材料を少なくすることができるので、材料コストを削減することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では切り欠き部３１ａ及び３１ｂを、ビーム部３４側の端部とビーム部３５側の端部とを直線的に結ぶ形状に形成したが、少なくともマス部３１におけるビーム部３５側に重心を設けることができれば、この形状に限らない。例えば、マス部３１を円弧状に切り欠いてもよい。
【００５１】
（実施例４）
図６は、衝撃検出装置の実施例４の斜視図である。
【００５２】
図６に示すセンサー部材４０は、例えば略長方形のアルミニウム薄板に切り欠き部４０ａ及び４０ｂを形成して、幅寸法Ｄ３１のビーム部４５を備えている。また、センサー部材４０は、切り欠き部４０ｃを形成して、幅寸法Ｄ３２のビーム部４４を備えている。幅寸法Ｄ３１と幅寸法Ｄ３２とは、
Ｄ３１＜Ｄ３２
の関係を有する。したがって、ビーム部４４の方がビーム部４５よりも脆性が低く、落下衝撃時に破断しにくい。ビーム部４４は、マス部４１と支持部４２とに一体的に配されている。ビーム部４５は、マス部４１と支持部４３とに一体的に配されている。
【００５３】
図６に示すセンサー部材４０を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部４１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、ビーム部４５が破断してマス部４１と支持部４３とが分離してしまい、マス部４１はビーム部４４のみで支持部４２に支持された状態になる。検出回路は、ビーム部４５が破断することによって支持部４２（または支持部４３）における電圧が変化したことを検出して、ビーム部４５における破断を検出することができる。
【００５４】
本実施例では、ビーム部４４の幅寸法Ｄ３２をビーム部４５の幅寸法Ｄ３１よりも大きくすることで、ビーム部４４の剛性をビーム部４５の脆性よりも低くし、ビーム部４４を破断しにくくかつビーム部４５を破断しやすく構成している、これにより、電子機器の落下衝撃時にビーム部４５のみを破断させ、電子機器の落下衝撃を検出することができるとともに、マス部４１が支持部４２から分離しないため、マス部４１が電子機器内を自由に移動しない、よって、マス部４１が電子機器内の電気回路部品や電気回路基板に電気的に接触して、回路がショートしてしまうことを防止することができる。
【００５５】
また、本実施例では、マス部４１に対して斜め方向のエネルギーが印加された場合、マス部４１が矢印Ｃに示す方向またはその逆方向に回転しようとする力が加わる可能性がある。仮に、マス部４１が回転してしまった場合、ビーム部４５が捻れて破断してしまう可能性がある。このような捻れによるビーム部４５の破断は、本来検出しないといけない落下衝撃時のエネルギーに基づく破断とは異なるものであるため、落下衝撃時のエネルギーによる破断を正常に検出したとは言えない。本実施例では、ビーム部４４及び４５を、マス部４１の中心からずらした位置に設けたことにより、接続部をマス部の中心に設ける構成よりも捻れ方向の剛性を高くすることができ、マス部４１が矢印Ｃに示す方向またはその逆方向に回転するのを防ぐことができる。
【００５６】
また、ビーム部４４を形成するための切り欠き部４０ｃは１カ所であるため、加工工数を削減することができる。
【００５７】
なお、本実施例では、ビーム部４５を形成するための切り欠き部４０ａ及び４０ｂは２カ所としたが、切り欠き部４０ａのみを形成してビーム部４５を形成する構成としてもよい。このような構成とすることで、加工工数をさらに削減することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態における衝撃検出装置の構成を示す側面図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、図１Ａ及び図１Ｂに示す衝撃検出装置の構成と同様の構成については、同一符号を付与して詳しい説明は省略する。また、マス部１とビーム３との破断を検出する動作についても実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００５９】
図７Ａ及び図７Ｂに示す衝撃検出装置は、マス部１を金属で形成し、マス部１の近傍（本実施の形態では下方）にマグネット５を備えたことを特徴としている。
【００６０】
図７Ａに示す衝撃検出装置を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、マス部１とビーム３とが破断あるいはビーム３自身が破断して分離してしまい、マス部１はビーム２でのみ支持された状態になる。この時、マス部１は、自重によりビーム２を撓ませて矢印Ａに示す方向へ変位し、下方に配されたマグネット５に吸着される。なお、マグネット５は、マス部１を吸着した状態で電子機器を振動あるいは揺動させたとしても、マス部１が離間することがないような磁力を有することが好ましい。
【００６１】
以上のように本実施の形態によれば、ビーム３から分離したマス部１をマグネット５に吸着させることにより、破断後のマス部１が機器内を自由に移動することによる電気回路部品などのショートを防止することができる。
【００６２】
また、ビーム３から分離したマス部１をマグネット５に吸着させることにより、マス部１が機器内の他の部材と衝突することにより発生する異音を防止することができる。つまり、マグネット５を備えていない構成では、ビーム２でのみ支持されているマス部１が、機器の振動や揺動に伴って機器内の他の部材に衝突し、異音が発生してしまう可能性がある。本実施の形態では、マス部１の位置をマグネット５で固定するため、機器が振動や揺動したとしてもマス部１が他の部材に衝突することがないため、異音の発生を抑えることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、マス部１を位置を固定する手段としてマグネット５を備えたが、両面テープや接着剤など粘着力を有する材料でマス部１の位置を固定してもよい。粘着力を有する材料を用いることで、ハードディスクドライブなどのように磁界に対して耐性が低いものを電子機器に搭載していたとしても、磁気的な悪影響を与えないため、実用的である。
【００６４】
また、本実施の形態では、マス部１の少なくとも外郭を金属で形成し、マグネット５に吸着させる構成としたが、マス部１の少なくとも外郭に磁性材料を塗布あるいはマグネットを固定し、マグネット５に代えて金属を配置し、マス部１を金属に吸着させる構成としてもよい。
【００６５】
（実施の形態３）
図８は、本実施の形態における衝撃検出装置の斜視図である。図９は、図８におけるＺ−Ｚ部の断面図である。
【００６６】
図８及び図９において、図１Ａ及び図１Ｂに示す衝撃検出装置の構成と同様の構成については、同一符号を付与して詳しい説明は省略する。また、マス部１とビーム３との破断を検出する動作についても実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。図８及び図９に示す衝撃装検出置は、マス部１をケース６で覆ったことを特徴としている。ケース６は、図９に示すように内壁とマス部１との間に隙間ができる程度の容積を有する空間６１を備えている、空間６１は、マス部１とビーム３とが破断し、マス部１が自重により例えば矢印Ａに示す方向に変位した際に、マス部１をビーム３から完全に離間させるために必要な空間である。また、ケース６は、互いに対向する一対の側面に、ビーム２を挿通させるための孔部６ｂと、ビーム３を挿通させるための孔部６ａを備えている。
【００６７】
以上のように本実施の形態によれば、マス部１をケース６で覆うことにより、万が一、マス部１とビーム２及び３との接続部あるいはビーム２及び３自身において破断が生じ、マス部１がビーム２及び３から完全に分離してしまったとしても、マス部１はケース６内に位置し、マス部１が電子機器内を自由に移動することがない。よって、分離したマス部１が電気回路部品などに接触することにより電気回路部品を破損してしまうことを防止することができる。
【００６８】
なお、本実施の形態におけるマス部１の外郭に磁性材料を塗布するかマグネットを配し、ケース６を金属材料で形成する構成としてもよい。また、マス部１の少なくとも外郭を金属で形成し、ケース６の内面に磁性材料を塗布するかマグネットを配する構成としてもよい。上記いずれの構成においても、マス部１とビーム３との間で破断が生じた場合、マス部１とビーム２及び３との間で破断が生じた場合、ビーム２及び３のいずれか一方または両方において破断が生じた場合に、マス部１をケース６の内壁に吸着させて位置を固定することができるので、電子機器が振動または揺動した際にマス部１がケース６の内壁に衝突して異音が発生することを防止することができる。
【００６９】
また、本実施の形態の衝撃検出装置は、ノート型パソコンの他、携帯電話端末、ＰＤＡ（personal digital assistance）、医療機器、携帯型ゲーム機などの電子機器に有用である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の衝撃検出装置は、落下させてしまう恐れがある電子機器に有用である。特に携帯型電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１Ａ】実施の形態１における衝撃検出装置の外観を示す斜視図
【図１Ｂ】実施の形態１における衝撃検出装置の破断時の状態を示す斜視図
【図２】実施の形態１における衝撃検出装置の断面図
【図３】実施の形態１におけるセンサー部材の外観を示す斜視図（実施例１）
【図４】実施の形態１におけるセンサー部材の外観を示す斜視図（実施例２）
【図５】実施の形態１におけるセンサー部材の外観を示す斜視図（実施例３）
【図６】実施の形態１におけるセンサー部材の外観を示す斜視図（実施例４）
【図７Ａ】実施の形態２における衝撃検出装置の外観を示す側面図
【図７Ｂ】実施の形態２における衝撃検出装置の破断時の状態を示す側面図
【図８】実施の形態３における衝撃検出装置の外観を示す斜視図
【図９】図８におけるＺ−Ｚ部の断面図
【図１０】従来の衝撃検出装置の斜視図
【符号の説明】
【００７２】
１ マス部（質量体）
２ ビーム
３ ビーム
５ マグネット
６ ケース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃検出装置に関する。具体的には、自由に可搬可能なモバイル機器に搭載し、そのモバイル機器を誤って床等に落下させてしまった際の衝撃を検出することができる装置に関する。また、そのような衝撃検出装置に備えることが可能なセンサー部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノート型パーソナルコンピューターや携帯電話端末などの各種モバイル機器は、小型軽量の構成上の特徴を有するが故、使用者が手で持ち運んだり、手で把持しながら使用する機会が多い。したがって、このようなモバイル機器は、使用者が手で把持している時に誤って床等に落下させてしまう可能性が極めて高いため、落下衝撃を検出するためのセンサーを搭載してモバイル機器の落下衝撃を検出し、衝撃検出時に機器の保護機能が働くように構成されていることが多い。保護機能とは、例えば機器内部の電源をオフにしたり、ハードディスクドライブなどの記録媒体が破損しないように保護する機能である。
【０００３】
上記のような落下衝撃を検出する手段としては、特許文献１、２及び３等で提案されているように、重り（マス部）と、その重りをフレームに支持する梁（ビーム）とを備え、落下衝撃時に重りが慣性により変位する際の変位量や、重りの大きな変位により梁が切断したことを検出することによって、落下衝撃を検出する手段がある。
【特許文献１】特開平５−１４２２４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１３２９４２号公報
【特許文献３】特開２００７−６４７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１に開示されている構成では、図１０に示す模式図のように、マス部１０１を支持しているビーム１０２及び１０３が同じ外形寸法であるため、ほぼ同等の脆性を有する。したがって、電子機器の落下衝撃時にマス部１０１が矢印ＡまたはＢに示す方向に変位した場合、マス部１０１とビーム１０２との接続部およびマス部１０１とビーム１０３との接続部、あるいはビーム１０２自身において、破断が生じる場合がある。すると、マス部１０１がビーム１０２及び１０３から完全に分離してしまい、分離したマス部１０１が機器の振動や揺動により機器内を自由に移動してしまう状態になる。よって、マス部１０１に形成された電極膜が機器内の電気回路部品や電気回路基板における導電部に接触した場合、電気回路部品や電気回路基板をショートして破損させてしまう可能性がある。なお、特許文献２〜３についても同様の問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、落下衝撃時に一方のビームが破損したとしても、他方のビームがフレームに結合した状態を保つように構成することにより、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止することができるセンサー部材および衝撃検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサー部材は、第１のビーム及び第２のビームが質量体を介して配置され、前記質量体を支持体に対して支持する構成を備えたセンサー部材であって、前記第１のビームは、前記第２のビームよりも脆性を高くしたものである。
【０００７】
本発明の衝撃検出装置は、電極を備えた質量体と、前記質量体に機械的及び電気的に接合された一対のビームと、前記一対のビーム間に電圧を印加し、前記電圧の変化を検出する検出手段とを備え、前記電圧の変化に基づき前記ビームが破断しているか否かを判断する衝撃検出装置であって、前記一対のビームのうちの一方のビームは、他方のビームよりも脆性を高くしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のセンサー部材は、第１のビーム及び第２のビームが質量体を介して配置され、前記質量体を支持体に対して支持する構成を備えたセンサー部材であって、前記一対のビームのうちの第１のビームは、第２のビームよりも脆性を高くしたものである。このような構成とすることにより、衝撃が印加された際に、第１のビームのみを破断させ、質量体を第２のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【００１０】
本発明のセンサー部材は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。
【００１１】
本発明のセンサー部材において、前記第１のビームの質量をＭ１、前記第２のビームの質量をＭ２、前記質量体の質量をＭ３とした時、
Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３
の関係を有する構成とすることができる。このような構成とすることで、第１のビームを破断しやすい構成とすることができ、衝撃が印加された際に、第１のビームのみを破断させ、質量体を第２のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【００１２】
本発明のセンサー部材において、前記第１のビームの厚さをＤ１、前記第２のビームの厚さをＤ２とした時、
Ｄ１＜Ｄ２
の関係を有する構成とすることができる。このような構成とすることで、第１のビームを破断しやすい構成とすることができ、衝撃が印加された際に、第１のビームのみを破断させ、質量体を第２のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【００１３】
本発明のセンサー部材において、前記第１のビームと前記第２のビームとは同一断面積を有し、前記第２のビームは、前記第１のビームよりも多数のビームで構成してもよい。このような構成とすることで、第１のビームを破断しやすい構成とすることができ、衝撃が印加された際に、第１のビームのみを破断させ、質量体を第２のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。また、衝撃が印加された際に質量体がビームを軸に回転することを防ぐことができ、ビームが捻れることにより破断することを防ぐことができる。よって、正確に落下衝撃に基づくビームの破断を検出することができる。
【００１４】
本発明のセンサー部材において、前記質量体は、前記第１のビームに接合された部位近傍の質量が、前記第２のビームに接合された部位近傍の質量よりも、小さくなるように形成されている構成とすることができる。このような構成とすることにより、第１のビームをより破断しやすくすることができる。
【００１５】
本発明の衝撃検出装置は、電極を備えた質量体と、前記質量体に機械的及び電気的に接合された一対のビームと、前記一対のビーム間に電圧を印加し、前記電圧の変化を検出する検出手段とを備え、前記電圧の変化に基づき前記ビームが破断しているか否かを判断する衝撃検出装置であって、前記一対のビームのうちの一方のビームは、他方のビームよりも脆性を高くしたものである。このような構成とすることで、一対のビームのうちの一方のビームを破断しやすい構成とすることができ、衝撃が印加された際に、一方のビームのみを破断させ、質量体を他方のビームのみで支持することができる。よって、質量体が機器内を自由に移動することを防ぎ、電気回路部品や電気回路基板をショートさせてしまうことを防止する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１Ａは、実施の形態における衝撃検出装置の概略構成を示す。図１Ａに示す衝撃検出装置は、ノート型パソコンや携帯電話端末などの各種電子機器に内蔵され、主にマス部１（質量体）とビーム２及び３を備えている。
【００１７】
図１Ａにおいて、ビーム２は、略平板状でかつ弾性変形可能に形成され、一端部がマス部１の一側面に接合し、一端部に対向する他端部が電子機器のフレームや電気回路基板（いずれも不図示）に固定されている。ビーム３は、略平板状でかつ弾性変形可能に形成され、一端部がマス部１におけるビーム２が配されている面の裏面に接合し、一端部に対向する他端部が電子機器のフレームや電気回路基板（いずれも不図示）などの支持部材に固定されている。また、ビーム３の質量をＭ１、ビーム２の質量をＭ２、マス部１の質量をＭ３とした時、
Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３
の関係を有するように構成されている。また、本実施の形態では、上式に示す関係を確立するために、ビーム２の厚さ寸法Ｄ５１とビーム３の厚さ寸法Ｄ５２とは、
Ｄ５２＜Ｄ５１
の関係とした。これにより、ビーム２の剛性をビーム３の剛性よりも高く、すなわちビーム部３の脆性（破断し易さ）はビーム部２のそれよりも低くしている。また、ビーム２とビーム３は、同一材料で形成してもよいが、異なる材料で形成してもよく、少なくともビーム３よりもビーム２の剛性が高くなるような材料で形成すればよい。ビーム２の脆性がビーム３の脆性よりも低くなるように異なる材料で形成した場合は、ビーム２とビーム３とは同一厚さ寸法（Ｄ５１＝Ｄ５２）かつ同一幅寸法（Ｗ５１＝Ｗ５２）で形成することができる。また、ビーム２とビーム３は、金属で形成されているが、主に樹脂などの不導体で形成して電極を備える構成としてもよく、少なくとも一部に導体を備えていればよい。したがって、ビーム２、マス部１、ビーム３は、電気的に接続されて接合されている。また、ビーム２及びビーム３の少なくともいずれか一方（本実施の形態ではビーム２）は、別途設けられた検出回路に電気的に接続され、他方（本実施の形態ではビーム３）は接地されている。マス部１とビーム３とが破断した時のビーム２またはビーム３における電圧変化を検出することで、破断状態を検出することができる。
【００１８】
マス部１は、所定の質量を有する材料で形成されている。また、マス部１は、金属で形成されているが、主に樹脂などの不導体で形成して電極を備える構成としてもよく、少なくとも一部に導体を備えていればよい。また、マス部１は、ビーム２及び３によって支持部材に支持され、ビーム２及び３が弾性変形可能であるため矢印ＡまたはＢに示す方向へ変位可能である。また、マス部１とビーム２及び３とは、半田、メッキ、接着剤などにより接合することができるが、マス部１とビーム２及び３とを一体成型により形成してもよい。
【００１９】
以下、衝撃検出方法について説明する。なお、電子機器の落下衝撃時、マス部１の変位によりマス部１とビーム３との接合部が破断する場合と、ビーム３自身が破断する場合とが考えられるが、本実施の形態においてはビーム３自身が破断するものとして説明する。
【００２０】
まず、検出回路（不図示）によりビーム２、マス部１、ビーム３を通電状態にする。また、検出回路は、例えばビーム２における電圧変化の監視を開始する。
【００２１】
衝撃検出装置が図１Ａに示す状態の時、電子機器を誤って床等に落下させてしまうと、マス部１が落下衝撃時の慣性により例えば矢印Ａに示す方向へ変位する。小さい落下衝撃であれば、ビーム２及び３の変形量は小さく、マス部１は時間の経過とともにやがて図１Ａに示す位置に戻るが、大きい落下衝撃であれば、ビーム２及び３が大きく撓む。本実施の形態では、ビーム３の剛性をビーム２の剛性よりも低くしているため、ビーム３がビーム２によりも大きく撓む。ビーム３は、その弾性変形の限界を超えると破断が生じ、図１Ｂに示す状態になる。
【００２２】
図１Ｂに示すように、ビーム３において破断が生じると、マス部１とビーム３とは電気的にも破断した状態となるため、ビーム２における電圧がグランド電位から上昇する。検出回路は、ビーム２における電圧上昇を検出することにより、ビーム３において破断が生じたことを検出する。
【００２３】
図２は、図１Ａに示す衝撃検出装置を電気回路基板に実装した例を示す。図２において、マス部１、ビーム２、ビーム３の構成については、図１ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面に対応する。図２に示すように、衝撃検出装置は、ビーム２の端部が電気回路基板４に形成された孔部４ａに挿入されて半田やメッキで固定され、ビーム３が電気回路基板４に形成された孔部４ｂに挿入された半田やメッキで固定されている。電気回路基板４には、マス部１とビーム３との電気的破断を検出可能な検出回路（不図示）が実装されている。検出回路は、ビーム２と電気的に接続するように形成されている。また、ビーム３は、電気回路基板４に形成されたグランドパターン（不図示）に電気的に接続するように実装されている。上記接続関係に基づき、検出回路は、ビーム２とビーム３との間に所定の電圧を印加する。
【００２４】
なお、図２に示す構成は、衝撃検出装置を電気回路基板４に実装する構成を示したが、電子機器の筐体に固定する構成でもよい。このような構成とした場合、ビーム２を電気回路基板４に実装された検出回路に電気的に接続する構成が必要である。また、ビーム３を電気回路基板４に実装されたグランドパターンに電気的に接続する構成、または電子機器の筐体が金属などの導電性材料で形成されている場合は、ビーム３を筐体に電気的に接続する構成が必要である。
【００２５】
以上のように本実施の形態によれば、マス部１を支持している２つのビーム２及び３のうち少なくとも一方（本実施の形態ではビーム３）の脆性を、他方（本実施の形態ではビーム２）の脆性よりも高くしたことにより、本装置を搭載した電子機器を落下させてしまった際の衝撃によってマス部１が変位した際、ビーム３が破断してビーム２が破断しないようにした。このような構成とすることで、マス部１がビーム２及び３から完全に分離しないため、マス部１が機器内を自由に移動することによる電気回路部品などのショートを防止することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、ビーム２の厚さＤ５１とビーム３の厚さＤ５２とを異ならせる構成としたが、
Ｄ５１＝Ｄ５２
とし、ビーム２の幅寸法Ｗ５１とビーム３の幅寸法Ｗ５２とを、
Ｗ５２＜Ｗ５１
の関係にして、ビーム２の脆性をビーム３の脆性よりも低くする構成としても同様の効果が得られる。
【００２７】
また、本実施の形態では、２つのビーム２及び３でマス部１を支持する構成としたが、３つ以上のビームでマス部を支持する構成としてもよい。その場合は、３つ以上のビームのうち少なくとも１つのビームを、他のビームよりも脆性を低くする。このような構成であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
以下、衝撃検出装置の具体構成例について説明する。
【００２９】
（実施例１）
図３は、衝撃検出装置の実施例１の斜視図である。
【００３０】
図３に示すように、センサー部材１０は、例えば略長方形のアルミニウム薄板に切り欠き部１０ａ〜１０ｄを形成して構成されている。なお、センサー部材１０は、本実施の形態ではアルミニウム薄板で形成したが、少なくとも電気抵抗が低い金属材料であればよい。切り欠き部１０ａ及び１０ｂは、互いに対向する位置に形成され、両者の間には幅寸法Ｄ１のビーム部１４を備えている。また、切り欠き部１０ｃ及び１０ｄは、互いに対向する位置に形成され、両者の間には幅寸法Ｄ２のビーム部１５を備えている。幅寸法Ｄ１と幅寸法Ｄ２とは、
Ｄ２＜Ｄ１
の関係にある。したがって、ビーム部１４の方がビーム部１５よりも剛性が高く、落下衝撃時に破断しにくい。なお、本実施例では、Ｄ１＝６０μｍ、Ｄ２＝１２０μｍ、マス部１の質量を１ｇとした。また、ビーム部１４は、マス部１１と支持部１２とに一体的に配されている。ビーム部１５は、マス部１１と支持部１３とに一体的に配されている。
【００３１】
マス部１１は、その幅寸法Ｗ１が、支持部１２の幅寸法Ｗ２及び支持部１３の幅寸法Ｗ３よりも大きく形成されている。切り欠き部１０ａ〜１０ｄの形成位置を適宜選択し、マス部１１の幅寸法Ｗ１を大きくしたり小さくしたりすることで、マス部１１を所望の質量に設計することができる。
【００３２】
支持部１２（または支持部１３）は、例えば電気回路基板に半田などにより実装固定され、検出回路（不図示）に電気的に接続されている。また、支持部１３（または支持部１２）は、例えば電気回路基板に半田などにより実装固定され、接地されている。
【００３３】
図３に示すセンサー部材１０を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部１１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、ビーム部１５が破断してマス部１１と支持部１３とが分離してしまい、マス部１１はビーム部１４のみで支持部１２に支持された状態になる。検出回路は、ビーム部１５が破断することによって支持部１２（または支持部１３）における電圧が変化したことを検出して、ビーム部１５における破断を検出することができる。
【００３４】
本実施例では、ビーム部１４の幅寸法Ｄ１をビーム部１５の幅寸法Ｄ２よりも大きくすることで、ビーム部１４の脆性をビーム部１５の脆性よりも低くし、ビーム部１４を破断しにくくかつビーム部１５を破断しやすく構成している、これにより、電子機器の落下衝撃時にビーム部１５のみを破断させ、電子機器の落下衝撃を検出することができるとともに、マス部１１が支持部１２から分離しないため、マス部１１が電子機器内を自由に移動しない、よって、マス部１１が電子機器内の電気回路部品や電気回路基板に電気的に接触して、回路がショートしてしまうことを防止することができる。
【００３５】
（実施例２）
図４は、衝撃検出装置の実施例２の斜視図である。
【００３６】
図４に示すセンサー部材２０において、図３に示すセンサー部材１０と異なるのは、マス部２１と支持部２２との接続構成である。他の部位については、図３とは異なる符号を付与しているが、同一構成及び同一機能を有するため、詳しい説明は省略する。
【００３７】
センサー部材２０において、マス部２１と支持部２２とはビーム部２４ａ及び２４ｂで接続されている。ビーム部２４ａは、切り欠き部２０ａと切り欠き部２０ｅとの間に配され、幅寸法Ｄ１１を有する。ビーム部２４ｂは、切り欠き部２０ｂと切り欠き部２０ｅとの間に配され、幅寸法Ｄ１２を有する。ビーム部２５は、切り欠き部２０ｃと切り欠き部２０ｄとの間に配され、幅寸法Ｄ１３を有する。幅寸法Ｄ１１〜Ｄ１３は、
Ｄ１１＝Ｄ１２＝Ｄ１３
の関係を有する。すなわち、ビーム部２５、２４ａ及び２４ｂそれぞれの断面積は等しくしている。
【００３８】
図４に示すセンサー部材２０を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部２１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、総断面積の差でビーム部２５が破断してマス部２１と支持部２３とが分離してしまい、マス部２１はビーム部２４ａ及び２４ｂのみで支持部２２に支持された状態になる。検出回路は、ビーム部２５が破断することによって支持部２２（または支持部２３）における電圧が変化したことを検出して、ビーム部２５における破断を検出することができる。
【００３９】
本実施例では、マス部２１と支持部２２とを２つのビーム部２４ａ及び２４ｂで接続し、マス部２１と支持部２３とを１つのビーム部２５で接続することで、マス部２１と支持部２２との接続脆性をマス部２１と支持部２３との接続脆性よりも低くし、マス部２１と支持部２２との間が破断しにくくかつマス部２１と支持部２３との間が破断しやすく構成している、これにより、電子機器の落下衝撃時にビーム部２５のみを破断させ、電子機器の落下衝撃を検出することができるとともに、マス部２１が支持部２２から分離しないため、マス部２１が電子機器内を自由に移動しない、よって、マス部２１が電子機器内の電気回路部品や電気回路基板に電気的に接触して、回路がショートしてしまうことを防止することができる。
【００４０】
また、本実施例では、マス部２１に対して斜め方向のエネルギーが印加された場合、マス部２１が矢印Ｃに示す方向またはその逆方向に回転しようとする力が加わる可能性がある。仮に、マス部２１が回転してしまった場合、ビーム部２５が捻れて破断してしまう可能性がある。このような捻れによるビーム部２５の破断は、本来検出しないといけない落下衝撃時のエネルギーに基づく破断とは異なるものであるため、落下衝撃時のエネルギーによる破断を正常に検出したとは言えない。本実施例では、マス部２１と支持部２２とが２つのビーム部２４ａ及び２４ｂで接続されているため、１つの接続部で接続する構成よりも捻れ方向の剛性を高くすることができ、マス部２１が矢印Ｃに示す方向またはその逆方向に回転するのを防ぐことができる。よって、捻れによるビーム部２５の破断が生じないようにすることができる。
【００４１】
なお、本実施例では、ビーム部２４ａ及び２４ｂの数を２つとしたが、３つ以上であってもよい。また、マス部２１と支持部２２とを接続するビーム部の数を増やすことで、さらに捻れ方向の剛性を上げることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では１つの切欠き部２０ｅを介してビーム部２４ａ及び２４ｂを備える構成で説明したが、切欠き部を複数備える構成であってもよい。
【００４３】
（実施例３）
図５は、衝撃検出装置の実施例３の斜視図である。
【００４４】
図５に示すセンサー部材３０は、例えば略長方形のアルミニウム薄板に切り欠き部３０ａ及び３０ｂを形成して、幅寸法Ｄ２２のビーム部３５を備えている。また、センサー部材３０は、マス部３１における支持部３２側に切り欠き部３１ａ及び３１ｂを形成したことを構成上の特徴としている。切り欠き部３１ａ及び３１ｂは、マス部３１におけるビーム部３４側の端部が幅寸法Ｄ２１となり、マス部３１におけるビーム部３５側の端部が幅寸法Ｄ２３となり、
Ｄ２１＜Ｄ２３
の関係となるように形成されている。したがって、マス部３１は、ビーム部３４側よりもビーム部３５側が重心となる。
【００４５】
また、マス部３１と支持部３２との間のビーム部３４の幅寸法Ｄ２１と、マス部３１と支持部３３との間の幅寸法Ｄ２２とは、
Ｄ２２＜Ｄ２１
の関係を有している。すなわち、ビーム部３４と３５とに断面積の差を設けている。したがって、ビーム部３４の方がビーム部３５よりも脆性が低く、落下衝撃時に破断しにくい。ビーム部３４は、マス部３１と支持部３２とに一体的に配されている。ビーム部３５は、マス部３１と支持部３３とに一体的に配されている。
【００４６】
図５に示すセンサー部材３０を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部３１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、ビーム部３５が破断してマス部３１と支持部３３とが分離してしまい、マス部３１はビーム部３４のみで支持部３２に支持された状態になる。検出回路は、ビーム部３５が破断することによって支持部３２（または支持部３３）における電圧が変化したことを検出して、ビーム部３５における破断を検出することができる。
【００４７】
本実施例では、ビーム部３４の幅寸法Ｄ２１をビーム部３５の幅寸法Ｄ２２よりも大きくすることで、ビーム部３４の剛性をビーム部３５の脆性よりも低くし、ビーム部３４を破断しにくくかつビーム部３５を破断しやすく構成している、これにより、電子機器の落下衝撃時にビーム部３５のみを破断させ、電子機器の落下衝撃を検出することができるとともに、マス部３１が支持部３２から分離しないため、マス部３１が電子機器内を自由に移動しない、よって、マス部３１が電子機器内の電気回路部品や電気回路基板に電気的に接触して、回路がショートしてしまうことを防止することができる。
【００４８】
また、本実施例では、マス部３１に切り欠き部３１ａ及び３１ｂを形成して、ビーム部３５側の幅寸法Ｄ２３をビーム部３４側の幅寸法Ｄ２１よりも大きくしたので、マス部３１の重心がビーム部３５側に位置することになるため、弱い衝撃エネルギーによってビーム部３５を破断させることができる。
【００４９】
また、切り欠き部３１ａ及び３１ｂを設けたことにより、例えば図１に示すような略長方形のマス部に比べて、マス部３１の外形寸法を小さくすることができるので、センサー部材３０を小型化することができる。また、センサー部材３０を形成するのに必要な材料を少なくすることができるので、材料コストを削減することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では切り欠き部３１ａ及び３１ｂを、ビーム部３４側の端部とビーム部３５側の端部とを直線的に結ぶ形状に形成したが、少なくともマス部３１におけるビーム部３５側に重心を設けることができれば、この形状に限らない。例えば、マス部３１を円弧状に切り欠いてもよい。
【００５１】
（実施例４）
図６は、衝撃検出装置の実施例４の斜視図である。
【００５２】
図６に示すセンサー部材４０は、例えば略長方形のアルミニウム薄板に切り欠き部４０ａ及び４０ｂを形成して、幅寸法Ｄ３１のビーム部４５を備えている。また、センサー部材４０は、切り欠き部４０ｃを形成して、幅寸法Ｄ３２のビーム部４４を備えている。幅寸法Ｄ３１と幅寸法Ｄ３２とは、
Ｄ３１＜Ｄ３２
の関係を有する。したがって、ビーム部４４の方がビーム部４５よりも脆性が低く、落下衝撃時に破断しにくい。ビーム部４４は、マス部４１と支持部４２とに一体的に配されている。ビーム部４５は、マス部４１と支持部４３とに一体的に配されている。
【００５３】
図６に示すセンサー部材４０を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部４１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、ビーム部４５が破断してマス部４１と支持部４３とが分離してしまい、マス部４１はビーム部４４のみで支持部４２に支持された状態になる。検出回路は、ビーム部４５が破断することによって支持部４２（または支持部４３）における電圧が変化したことを検出して、ビーム部４５における破断を検出することができる。
【００５４】
本実施例では、ビーム部４４の幅寸法Ｄ３２をビーム部４５の幅寸法Ｄ３１よりも大きくすることで、ビーム部４４の剛性をビーム部４５の脆性よりも低くし、ビーム部４４を破断しにくくかつビーム部４５を破断しやすく構成している、これにより、電子機器の落下衝撃時にビーム部４５のみを破断させ、電子機器の落下衝撃を検出することができるとともに、マス部４１が支持部４２から分離しないため、マス部４１が電子機器内を自由に移動しない、よって、マス部４１が電子機器内の電気回路部品や電気回路基板に電気的に接触して、回路がショートしてしまうことを防止することができる。
【００５５】
また、本実施例では、マス部４１に対して斜め方向のエネルギーが印加された場合、マス部４１が矢印Ｃに示す方向またはその逆方向に回転しようとする力が加わる可能性がある。仮に、マス部４１が回転してしまった場合、ビーム部４５が捻れて破断してしまう可能性がある。このような捻れによるビーム部４５の破断は、本来検出しないといけない落下衝撃時のエネルギーに基づく破断とは異なるものであるため、落下衝撃時のエネルギーによる破断を正常に検出したとは言えない。本実施例では、ビーム部４４及び４５を、マス部４１の中心からずらした位置に設けたことにより、接続部をマス部の中心に設ける構成よりも捻れ方向の剛性を高くすることができ、マス部４１が矢印Ｃに示す方向またはその逆方向に回転するのを防ぐことができる。
【００５６】
また、ビーム部４４を形成するための切り欠き部４０ｃは１カ所であるため、加工工数を削減することができる。
【００５７】
なお、本実施例では、ビーム部４５を形成するための切り欠き部４０ａ及び４０ｂは２カ所としたが、切り欠き部４０ａのみを形成してビーム部４５を形成する構成としてもよい。このような構成とすることで、加工工数をさらに削減することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態における衝撃検出装置の構成を示す側面図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、図１Ａ及び図１Ｂに示す衝撃検出装置の構成と同様の構成については、同一符号を付与して詳しい説明は省略する。また、マス部１とビーム３との破断を検出する動作についても実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００５９】
図７Ａ及び図７Ｂに示す衝撃検出装置は、マス部１を金属で形成し、マス部１の近傍（本実施の形態では下方）にマグネット５を備えたことを特徴としている。
【００６０】
図７Ａに示す衝撃検出装置を電子機器に搭載し、電子機器を誤って床等に落下させてしまった場合、マス部１が落下衝撃時の慣性により変位する。落下衝撃時のエネルギーが大きい場合は、マス部１とビーム３とが破断あるいはビーム３自身が破断して分離してしまい、マス部１はビーム２でのみ支持された状態になる。この時、マス部１は、自重によりビーム２を撓ませて矢印Ａに示す方向へ変位し、下方に配されたマグネット５に吸着される。なお、マグネット５は、マス部１を吸着した状態で電子機器を振動あるいは揺動させたとしても、マス部１が離間することがないような磁力を有することが好ましい。
【００６１】
以上のように本実施の形態によれば、ビーム３から分離したマス部１をマグネット５に吸着させることにより、破断後のマス部１が機器内を自由に移動することによる電気回路部品などのショートを防止することができる。
【００６２】
また、ビーム３から分離したマス部１をマグネット５に吸着させることにより、マス部１が機器内の他の部材と衝突することにより発生する異音を防止することができる。つまり、マグネット５を備えていない構成では、ビーム２でのみ支持されているマス部１が、機器の振動や揺動に伴って機器内の他の部材に衝突し、異音が発生してしまう可能性がある。本実施の形態では、マス部１の位置をマグネット５で固定するため、機器が振動や揺動したとしてもマス部１が他の部材に衝突することがないため、異音の発生を抑えることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、マス部１を位置を固定する手段としてマグネット５を備えたが、両面テープや接着剤など粘着力を有する材料でマス部１の位置を固定してもよい。粘着力を有する材料を用いることで、ハードディスクドライブなどのように磁界に対して耐性が低いものを電子機器に搭載していたとしても、磁気的な悪影響を与えないため、実用的である。
【００６４】
また、本実施の形態では、マス部１の少なくとも外郭を金属で形成し、マグネット５に吸着させる構成としたが、マス部１の少なくとも外郭に磁性材料を塗布あるいはマグネットを固定し、マグネット５に代えて金属を配置し、マス部１を金属に吸着させる構成としてもよい。
【００６５】
（実施の形態３）
図８は、本実施の形態における衝撃検出装置の斜視図である。図９は、図８におけるＺ−Ｚ部の断面図である。
【００６６】
図８及び図９において、図１Ａ及び図１Ｂに示す衝撃検出装置の構成と同様の構成については、同一符号を付与して詳しい説明は省略する。また、マス部１とビーム３との破断を検出する動作についても実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。図８及び図９に示す衝撃装検出置は、マス部１をケース６で覆ったことを特徴としている。ケース６は、図９に示すように内壁とマス部１との間に隙間ができる程度の容積を有する空間６１を備えている、空間６１は、マス部１とビーム３とが破断し、マス部１が自重により例えば矢印Ａに示す方向に変位した際に、マス部１をビーム３から完全に離間させるために必要な空間である。また、ケース６は、互いに対向する一対の側面に、ビーム２を挿通させるための孔部６ｂと、ビーム３を挿通させるための孔部６ａを備えている。
【００６７】
以上のように本実施の形態によれば、マス部１をケース６で覆うことにより、万が一、マス部１とビーム２及び３との接続部あるいはビーム２及び３自身において破断が生じ、マス部１がビーム２及び３から完全に分離してしまったとしても、マス部１はケース６内に位置し、マス部１が電子機器内を自由に移動することがない。よって、分離したマス部１が電気回路部品などに接触することにより電気回路部品を破損してしまうことを防止することができる。
【００６８】
なお、本実施の形態におけるマス部１の外郭に磁性材料を塗布するかマグネットを配し、ケース６を金属材料で形成する構成としてもよい。また、マス部１の少なくとも外郭を金属で形成し、ケース６の内面に磁性材料を塗布するかマグネットを配する構成としてもよい。上記いずれの構成においても、マス部１とビーム３との間で破断が生じた場合、マス部１とビーム２及び３との間で破断が生じた場合、ビーム２及び３のいずれか一方または両方において破断が生じた場合に、マス部１をケース６の内壁に吸着させて位置を固定することができるので、電子機器が振動または揺動した際にマス部１がケース６の内壁に衝突して異音が発生することを防止することができる。
【００６９】
また、本実施の形態の衝撃検出装置は、ノート型パソコンの他、携帯電話端末、ＰＤＡ（personal digital assistance）、医療機器、携帯型ゲーム機などの電子機器に有用である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の衝撃検出装置は、落下させてしまう恐れがある電子機器に有用である。特に携帯型電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１Ａ】実施の形態１における衝撃検出装置の外観を示す斜視図
【図１Ｂ】実施の形態１における衝撃検出装置の破断時の状態を示す斜視図
【図２】実施の形態１における衝撃検出装置の断面図
【図３】実施の形態１におけるセンサー部材の外観を示す斜視図（実施例１）
【図４】実施の形態１におけるセンサー部材の外観を示す斜視図（実施例２）
【図５】実施の形態１におけるセンサー部材の外観を示す斜視図（実施例３）
【図６】実施の形態１におけるセンサー部材の外観を示す斜視図（実施例４）
【図７Ａ】実施の形態２における衝撃検出装置の外観を示す側面図
【図７Ｂ】実施の形態２における衝撃検出装置の破断時の状態を示す側面図
【図８】実施の形態３における衝撃検出装置の外観を示す斜視図
【図９】図８におけるＺ−Ｚ部の断面図
【図１０】従来の衝撃検出装置の斜視図
【符号の説明】
【００７２】
１ マス部（質量体）
２ ビーム
３ ビーム
５ マグネット
６ ケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のビーム及び第２のビームが質量体を介して配置され、前記質量体を支持体に対して支持する構成を備えたセンサー部材であって、
前記第１のビームは、前記第２のビームよりも脆性を高くした、センサー部材。
【請求項２】
前記第１のビームの質量をＭ１、前記第２のビームの質量をＭ２、前記質量体の質量をＭ３とした時、
Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３
の関係を有する、請求項１記載のセンサー部材。
【請求項３】
前記第１のビームの厚さをＤ１、前記第２のビームの厚さをＤ２とした時、
Ｄ１＜Ｄ２
の関係を有する、請求項１記載のセンサー部材。
【請求項４】
前記第１のビームと前記第２のビームとは同一断面積を有し、
前記第２のビームは、前記第１のビームよりも多数のビームで構成されている、請求項１記載のセンサー部材。
【請求項５】
前記質量体は、前記第１のビームに接合された部位近傍の質量が、前記第２のビームに接合された部位近傍の質量よりも、小さくなるように形成されている、請求項１記載のセンサー部材。
【請求項６】
電極を備えた質量体と、
前記質量体に機械的及び電気的に接合された一対のビームと、
前記一対のビーム間に電圧を印加し、前記電圧の変化を検出する検出手段とを備え、
前記電圧の変化に基づき前記ビームが破断しているか否かを判断する衝撃検出装置であって、
前記一対のビームのうちの一方のビームは、他方のビームよりも脆性を高くした、衝撃検出装置。
【請求項１】
第１のビーム及び第２のビームが質量体を介して配置され、前記質量体を支持体に対して支持する構成を備えたセンサー部材であって、
前記第１のビームは、前記第２のビームよりも脆性を高くした、センサー部材。
【請求項２】
前記第１のビームの質量をＭ１、前記第２のビームの質量をＭ２、前記質量体の質量をＭ３とした時、
Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３
の関係を有する、請求項１記載のセンサー部材。
【請求項３】
前記第１のビームの厚さをＤ１、前記第２のビームの厚さをＤ２とした時、
Ｄ１＜Ｄ２
の関係を有する、請求項１記載のセンサー部材。
【請求項４】
前記第１のビームと前記第２のビームとは同一断面積を有し、
前記第２のビームは、前記第１のビームよりも多数のビームで構成されている、請求項１記載のセンサー部材。
【請求項５】
前記質量体は、前記第１のビームに接合された部位近傍の質量が、前記第２のビームに接合された部位近傍の質量よりも、小さくなるように形成されている、請求項１記載のセンサー部材。
【請求項６】
電極を備えた質量体と、
前記質量体に機械的及び電気的に接合された一対のビームと、
前記一対のビーム間に電圧を印加し、前記電圧の変化を検出する検出手段とを備え、
前記電圧の変化に基づき前記ビームが破断しているか否かを判断する衝撃検出装置であって、
前記一対のビームのうちの一方のビームは、他方のビームよりも脆性を高くした、衝撃検出装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２１６５０９（Ｐ２００９−２１６５０９Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９８５１（Ｐ２００８−５９８５１）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
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