JPH0632626Y2 - センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、加速度や傾斜度を検出するためのセンサに
関するものである。

［従来の技術］ この種のセンサには、特開昭６３−１０９３７４号公報
に開示されているように、加速度や傾斜度の大きさを電
気的又は磁気的に検出するものがある。

上記センサは次のような構造になっている。センサは、
内部に円形断面の空洞部を有するケーシングを具備し、
このケーシングの空洞部には磁性体としての鉄球が若干
の隙間を有して移動自在に収容されている。ケーシング
の外側には差動トランス（検出部材）が取り付けられて
おり、更に差動トランスの外側には上記鉄球を差動トラ
ンスの中央（以下、この位置を基準位置という。）に引
き付けるためのリング状をなす永久磁石（磁界発生部
材）が配置されている。これらケーシング、差動トラン
ス、永久磁石はハウジングの内部に相対移動不能に固定
されている。

上記センサを例えば加速度センサとして使用する場合、
加速度は次のように検出される。センサが静止状態又は
等速度運動状態にある場合には、永久磁石により鉄球が
上記基準位置に引き付けられて静止し、差動トランスに
差動出力は生じない。一方、センサが加速度運動状態に
ある場合には、鉄球は慣性により加速度の方向と逆の方
向に相対移動し、「鉄球に作用する慣性力」と、この力
と反対方向に作用する「永久磁石による引き付け力」及
び「鉄球と空洞部内壁との間に生ずる摩擦抵抗力」とが
釣り合う位置で静止する。この鉄球の変位により差動ト
ランスのインダクタンスが変化し、差動トランスに差動
出力が生ずるので、この差動出力から加速度が検出され
る。

［考案が解決しようとする課題］ 上記センサにおいては、鉄球は永久磁石に引き付けられ
て空洞部内壁に接触して転動あるいは滑動するが、セン
サの使用状態によって空洞部内壁の円周方向のいずれの
位置にも接触する可能性を有している。この場合、基準
位置からの鉄球の移動距離が同じである時には、鉄球が
空洞部内壁の円周方向いずれの位置に接触していても、
鉄球と空洞部内壁との間に生ずる摩擦抵抗力が同じであ
ることが望ましい。そうでないと、センサに同じ大きさ
の加速度が作用した場合にも、鉄球が空洞部内壁の円周
方向どの位置に接触しているかによって前記力の釣り合
い点が相違し、基準位置からの鉄球の変位量が異なって
しまうからである。又、センサに加速度が作用しなくな
って鉄球が基準位置に戻る際に、鉄球が空洞部内壁の摩
擦抵抗力の小さい部位に接触している場合と摩擦抵抗力
の大きい部位に接触している場合とで鉄球の静止する位
置に若干の相違が生じ、センサに加速度が加わっていな
い時の鉄球の初期位置に相違を生ずることとなるからで
ある。これらの現象はセンサの再現性を低下させるとい
う問題となった。

ところで、上記摩擦抵抗力は、鉄球と空洞部内壁との間
の摩擦係数と、空洞部内壁から鉄球に作用する垂直抗力
により決定される。上記摩擦係数は空洞部内壁のどの位
置においても殆ど差異はない。一方、上記垂直抗力は永
久磁石の引き付け力による影響が大きい。

したがって、永久磁石が空洞部の軸心からの距離を同寸
法にされて配置されていても、永久磁石の磁気的な強さ
にアンバランスを生じている時には、一部の空洞部内壁
との摩擦抵抗力が強くなり、上述のようにセンサの再現
性が低下した。

又、永久磁石の磁気的な強さがバランスしている場合で
あっても、空洞部の軸心から永久磁石の円周方向各部ま
での距離が相違していては上記摩擦抵抗力に相違を生
じ、センサの再現性が低下する。ところが従来のセンサ
においては、ハウジング内におけるケーシング、差動ト
ランス、永久磁石の取付位置が一意的に決められるよう
にはなっているものの、これらを含む構成部品の製作誤
差及びこれらを組み立てる際の組立誤差に起因して、上
記空洞部の軸心と永久磁石の円周方向各部までの距離が
同寸法にならない場合があった。

尚、上記問題は磁界発生部材としての永久磁石の形状が
リング状の場合にだけ生ずるものではない。例えば特開
昭６１−６２８７０号公報に開示されたセンサのよう
に、磁界発生部材がケーシングを挟みその外側に対向し
て配置された一対の平板状の永久磁石の場合にも同様に
生ずる問題である。この種のセンサにあっては、鉄球は
両永久磁石に近い空洞部内壁のどちらの面にも接触する
可能性を有しており、上述同様に接触する面によって摩
擦抵抗力が相違する可能性を有していた。

この考案は上述従来の技術の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、磁性体とこの磁性
体が接触するケーシングの内面との間に生ずる摩擦抵抗
力に差異が生じないようにして、再現性のよいセンサを
提供しようとするところにある。

［課題を解決するための手段］ この考案は上記目的を達成するためになされたもので、
その要旨は、内部に磁性体を移動自在に収容したケーシ
ングと、上記磁性体を引き付けるために上記ケーシング
を挟みその外側に対向して配置された少なくとも一対の
磁界発生部材と、この磁界発生部材の引き付け力に抗し
て移動する上記磁性体の変位量を電気的又は磁気的な変
化量として検出する検出部材と、上記ケーシングと磁界
発生部材と検出部材とを収容するハウジングとを具備し
たセンサにおいて、上記ケーシングを挟んで対をなす磁
界発生部材の少なくとも一方がケーシングに接近離反す
る方向へ移動可能に上記ハウジングに支持されているこ
とを特徴とするセンサにある。

［作用］ ケーシングに接近離反する方向へ移動可能に支持された
磁界発生部材を所望に移動して取付位置の調整をするこ
とにより、組立誤差等の寸法誤差を補正して対向する磁
界発生部材を磁性体に対して対称な位置に設定すること
ができ、あるいは、対向する磁界発生部材の磁気的な強
さのアンバランスを補正するために、両磁界発生部材を
磁性体に対して積極的に非対称な位置に設定するができ
る。これによって、磁性体がケーシング内面においてど
ちらの磁界発生部材側に接触していても、磁性体とケー
シング内面との間に作用する摩擦抵抗力に相違が生じな
いようにすることができ、センサの再現性が向上する。

［実施例］ 以下、この考案の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。

図中、符号１はセンサであり、この実施例では加速度セ
ンサとして使用されるものである。

このセンサ１はハウジング２を有し、ハウジング２の内
部にはケーシング３が固定されている。ケーシング３に
は細長い有底円筒状の空洞部４が形成され、空洞部４の
開放端はゴム製の蓋５によって密封されている。この空
洞部４にはダンパ液としての作動油６が隙間なく満たさ
れているとともに、空洞部４の内径よりも若干小径の鉄
球（磁性体）７が空洞部４の軸心方向へ移動自在に収納
されており、鉄球７によって空洞部４は二つの部屋に仕
切られている。又、上記空洞部４の内壁にはその軸心に
沿って、鉄球７によって二分割された空洞部４を連通す
る溝８が設けられている。この溝８は、鉄球７が空洞部
４を移動する時に上記作動油６の流路となるものであ
り、所望するダンパ特性により溝８の断面形状、断面積
等が決められる。

又、上記ケーシング３の外周部には二つの凹部３ａ，３
ｂが形成されており、各凹部３ａ，３ｂにはそれぞれ検
出部材としてのトランス１０，１１を構成する一次コイ
ル１０ａ，１１ａと二次コイル１０ｂ，１１ｂが巻きつ
けられている。これらトランス１０，１１により鉄球７
の位置を差動電圧として捕らえる差動トランスが構成さ
れている。

更に、上記トランス１０，１１の外側には、鉄球７をト
ランス１０，１１の中央、即ち基準位置に引き付けるた
めに、円板状をなす一対の永久磁石（磁界発生部材）１
２，１３がケーシング３を挟んで対向して配置されてい
る。このうち一方の永久磁石１２はハウジング２に移動
不能に固定されている。他方の永久磁石１３はケーシン
グ３に対して接近離反可能なようにハウジング２に支持
されている。詳述すると、ハウジング２の内側には断面
円形の凹部２ａが設けられており、この凹部２ａには円
板状の支持部材１４が回動自在で且つケーシング３に接
近離反する方向へ移動可能に取り付けられている。支持
部材１４のケーシング３に対向する側には上記永久磁石
１３が固定されており、これと反対の側にはねじ棒１５
が固定されている。ねじ棒１５はハウジング２に形成さ
れたねじ孔２ｂに螺合し、その先部をハウジング２から
突出させており、先端面にはドライバー係合溝１５ａが
設けられている。このねじ棒１５をどちらかの方向へ回
転することにより上記永久磁石１３をケーシング３に接
近させたり、あるいはケーシング３から離反させたりす
ることができる。又、ねじ孔２ｂから突出したねじ棒１
５にはロックナット１６が螺合されており、永久磁石１
３の位置を一度設定した後には、ねじ棒１５が不用意に
回転しないようになっている。

この実施例のセンサ１においては、上記ハウジング２の
凹部２ａ及びねじ孔２ｂ、永久磁石１２，１３、支持部
材１４、ねじ棒１５、ロックナット１６を除き、空洞部
４の軸心を中心にして左右対称な形状をなしている。

尚、上述構成のセンサ１による加速度の検出原理につい
ては従来と同様であり、永久磁石１２，１３の引き付け
力に抗して移動した鉄球７の変位がトランス１０，１１
のインダクタンスの変化をもたらし、これらトランス１
０，１１のインダクタンスの変化に伴う差動出力を検出
することにより加速度が検出される。

上述構成のセンサ１において、永久磁石１２，１３の磁
気的な強さがバランスしている時には、空洞部４の軸心
から両永久磁石１２，１３までの距離が同寸法になるよ
うに永久磁石１３の取付位置を調整し、ロックナット１
６で固定すればよい。このようにすることにより、鉄球
７が空洞部４においてどちらの永久磁石１２，１３側の
内壁に接触した場合にも、鉄球７に作用する引き付け力
が同等になり、その結果、どちら側の内壁に接触してい
ても摩擦抵抗力を同じ大きさにすることができる。

又、永久磁石１２，１３の磁気的な強さがアンバランス
な場合には上述の場合とは逆であって、永久磁石１３を
永久磁石１２よりもケーシング３に、即ち鉄球７に積極
的に接近させるか、あるいは鉄球７から積極的に離反さ
せるかすることによって、鉄球７に対する永久磁石１
２，１３による引き付け力がほぼバランスする位置に鉄
球７が配置されるようにする。このようにすることによ
り上述同様に、鉄球７が空洞部４においてどちらの永久
磁石１２，１３側の内壁に接触した場合にも、摩擦抵抗
力を同じ大きさにすることができる。

したがって、従来のセンサのように摩擦抵抗力の相違に
起因して、センサ１に同一加速度が作用しているにも拘
わらず空洞部４の内壁の接触位置により鉄球７の変位量
が相違したり、センサ１に加速度が作用しなくなった時
に鉄球７が戻る初期位置に相違を生じたりすることがな
くなる。その結果、センサ１の再現性が向上する。

この考案は上述実施例に制約されず種々の態様が採用可
能である。

例えば、上述実施例においては、ケーシングを挟んで対
向して配置された一対の磁界発生部材のうちの一方をハ
ウジングに移動可能に支持したが、両方の磁界発生部材
を共に移動可能に支持してもよい。又、磁界発生部材を
９０度間隔に配置して二対設けてもよく、その場合には
各対向する磁界発生部材の一方あるいは両方をケーシン
グに接近離反する方向へ移動可能に支持するようにすれ
ばよい。

磁界発生部材は永久磁石に限るものではなく、電磁石で
あってもよい。

又、上述実施例においては、ハウジングに対する磁界発
生部材の移動機構としてねじ機構を採用しているが、適
宜他の機構に設計変更することも可能である。

磁性体は球状の磁性剛体に限るものではなく、軸心を移
動方向に一致させた円柱状の磁性剛体であってもよい
し、あるいは、強磁性体の微粒子を溶媒中に分散させた
コロイド状の液体からなる磁性流体であってもよい。

トランスに代わる検出部材として、磁性体を挟んで対向
する各一対の半円筒状の電極板により構成されたコンデ
ンサを用いてもよい。この場合には、磁性体の移動、変
形によって誘導率が変化し、その結果、各コンデンサの
静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出するこ
とにより加速度が求められる。

又、磁界発生部材として可変の電磁コイルを用い、イン
ダクタンスの変化あるいは静電容量の変化に基づく出力
信号をこの電磁コイルの供給電圧制御回路にフィードバ
ックさせて、磁性体が常に基準位置に位置するように上
記電磁コイルの供給電圧を制御し、この供給電圧を検出
して演算処理することによって、加速度を求めるように
してもよい。

尚、上述各センサを傾斜度センサとして使用することが
可能なことは勿論である。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案によれば、磁性体がケー
シング内において、対向する磁界発生部材のいずれの側
の内面に接触している場合にも、磁性体と上記内面との
間に生ずる摩擦抵抗力を同じ大きさにすることができ、
その結果、センサの再現性を向上することができるとい
う優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案によるセンサの一実施例の部分断面図で
ある。 １……センサ、２……ハウジング、 ３……ケーシング、７……鉄球（磁性体）、 １０，１１……トランス（検出部材）、 １２，１３……永久磁石（磁界発生部材）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に磁性体を移動自在に収容したケーシ
   ングと、上記磁性体を引き付けるために上記ケーシング
   を挟みその外側に対向して配置された少なくとも一対の
   磁界発生部材と、この磁界発生部材の引き付け力に抗し
   て移動する上記磁性体の変位量を電気的又は磁気的な変
   化量として検出する検出部材と、上記ケーシングと磁界
   発生部材と検出部材とを収容するハウジングとを具備し
   たセンサにおいて、上記ケーシングを挟んで対をなす磁
   界発生部材の少なくとも一方がケーシングに接近離反す
   る方向へ移動可能に上記ハウジングに支持されているこ
   とを特徴とするセンサ。