JPH0645895Y2 - 加速度検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は加速度検出装置に関するものであり、特に、慣
性質量に生ずる慣性力に基づいて加速度を検出する装置
に関するものである。

従来の技術 この種の加速度検出装置は既に知られている。実開昭63
-63771号公報に記載の検出装置はその一例である。この
検出装置は、自由端および基端を備えた板ばねと、その
板ばねの自由端に取り付けられた慣性質量とを有してい
る。板ばねはその基端においてケーシングに固定されて
おり、ケーシングは加速度を検出すべき対象物に固定さ
れる。対象物に加速度が生じて慣性質量に慣性力が生ず
れば板ばねが撓み、慣性質量がその慣性力の向きおよび
大きさに対応する位置に変位することを許容するととも
に、慣性力がなくなれば板ばねが弾性力により慣性質量
を原位置に復帰させる。板ばねの撓みは慣性力、延いて
は加速度の大きさに対応しており、この撓みを歪ゲージ
を用いて検出することにより加速度を検出することがで
きる。しかし、慣性質量は一旦慣性力に対応する位置に
変位させられた後、板ばねの弾性力によって原位置に戻
る向きに変位させられる際に原位置では停止せず、行き
過ぎ、板ばねをそれまでとは逆向きに撓ませ、その板ば
ねの弾性力によって再び原位置に向かって変位させられ
る。この運動の繰返しによって慣性質量および板ばねに
振動が生ずる。したがって、対象物の加速度が刻々変わ
る場合には慣性質量および板ばねがこの加速度の変化に
対応する運動と上記振動との和に相当する運動をするこ
ととなり、正確な加速度を得難く、また、応答性に欠け
る問題があった。そのため上記検出装置においては、板
ばねが固定されるケーシングを容器状とし、その内部に
オイルを充填して振動を速やかに減衰させ、加速度を応
答性良くかつ正確に検出し得るようにされている。

考案が解決しようとする問題点 しかし、振動減衰効果を高めるために粘性の高いオイル
を使用すれば応答性が悪くなり、振動減衰性と応答性と
の両方の要求を満たす検出装置を製作することは容易で
はない。オイルの粘度は温度によって変化するためなお
さらである。

本考案はこの事情を背景とし、慣性質量の変位に伴って
生ずる振動をその振動自体を利用して減衰させることに
より、応答性良くかつ正確に加速度を検出することがで
きる検出装置を提供することを課題として為されたもの
である。

課題を解決するための手段 本考案の検出装置は、上記の課題を解決するために、
（ａ）第一基端および第一自由端を備えた第一部材の第
一自由端に第一慣性質量が設けられ、第一慣性質量が常
には原位置に保持され、第一慣性質量に慣性力が生じた
場合には第一慣性質量に慣性力の向きおよび大きさに対
応した変位が生ずる第一運動系と、（ｂ）第二基端およ
び第二自由端を備えた第二部材の第二自由端に第二慣性
質量が設けられ、第二慣性質量が常には原位置に保持さ
れ、第二慣性質量に慣性力が生じた場合には第二慣性質
量に、第一慣性質量の変位の方向とほぼ平行な方向に慣
性力の向きおよび大きさに対応した変位が生じ、かつ、
第一運動系と固有振動数が異なる第二運動系と、（ｃ）
第三基端および第三自由端を備え、第三自由端が第一部
材の第一基端と第二部材の第二基端とに連結される一
方、第三基端が加速度を検出すべき対象物に連結され、
第一運動系および第二運動系の運動に伴って第三自由端
が自身の原位置から第一慣性質量および第二慣性質量の
変位の方向とほぼ平行な方向に変位可能であり、第一運
動系の運動と第二運動系の運動とを互いに干渉させる第
三部材と、（ｄ）第一運動系，第二運動系および第三部
材のいずれかに前記慣性力によって生ずる変位を検出す
ることにより前記対象物の加速度を検出する検出器とを
含むように構成される。

本考案の望ましい態様においては、第一部材，第二部材
および第三部材がそれぞれ板ばねにより形成され、第一
基端および第二基端が第三自由端に固定されるとともに
第三基端が前記対象物に固定され、かつ、第一部材と第
二部材との少なくとも一方に、第一運動系と第二運動系
との運動時に相手部材に接触し、抵抗を与えつつ両運動
系の相対移動を許容する突片が設けられる。

作用 この検出装置においては、検出対象物に加速度が生じ、
第一および第二慣性質量に慣性力が生ずれば、両慣性質
量は慣性力の向きおよび大きさに対応する位置に変位
し、それに伴って第三部材も変位する。これらの変位は
いずれも加速度の向きおよび大きさに対応するため互に
助長し合って十分大きな変位が生ずる。したがって、い
ずれかの変位を検出することによって対象物の加速度を
容易に検出することができるのであるが、第一および第
二慣性質量が原位置から移動すればそれらには原位置に
復帰させる付勢力が作用するため、第一運動系，第二運
動系および第三部材ににそれぞれ振動が生ずる。そし
て、両運動系は固有振動数が異なるため運動の向きが互
に逆向きになる時期が必ずあり、この運動が第三部材に
より干渉させられるため、両運動系の振動は互に妨げ合
って減衰する。第一，第二運動系の振動減衰により第三
部材の振動も早期に減衰させられ、第一，第二運動系お
よび第三部材は早く慣性力、すなわち加速度の大きさに
対応する位置に安定することとなり、検出対象物に生じ
た加速度を正確に、かつ応答性良く検出することができ
る。

請求項２記載の望ましい態様においては、第一および第
二慣性質量の原位置からの移動は板ばねの撓みによって
許容され、両慣性質量は板ばねの弾性力によって原位置
に向かって付勢される。この付勢力は慣性質量の大きさ
と無関係な大きさで生じさせることができるため、振り
子式とする場合に比較して加速度検出装置の設計が容易
となる。第三部材を第三基端において一軸線の回りに回
動可能に支持された第三回動アームにより構成し、第一
および第二部材をそれぞれ第一および第二基端において
第三回動アームの第三自由端に上記軸線に平行な軸線の
回りに回動可能に連結された第一および第二回動アーム
により構成して、第三基端側を上にして第一，第二およ
び第三回動アームが下方に吊り下がった振り子を構成す
れば、第一および第二慣性質量が重力によって原位置に
付勢されるととなり、振り子式の加速度検出装置を得る
ことができるが、この場合には、両慣性質量を原位置に
向かって付勢する付勢力と慣性力との大きさは共に慣性
質量の大きさに比例することとなり、原位置に向かって
付勢する付勢力の大きさを適切な大きさとして所望の振
動減衰特性を実現することが難しいのである。

請求項２記載の望ましい態様においてはさらに、突片の
作用により第一運動系の運動と第二運動系の運動とが互
いに妨げ合わされるため、振動が一層良好に減衰させら
れる。

考案の効果 上記のように、本考案にかかる加速度検出装置において
は、第一運動系と第二運動系との相互干渉によって振動
が良好に減衰させられるため、オイルの使用を省略する
ことができ、また、たとえオイルを使用する場合でも比
較的粘性の低いものを使用し得、前記粘性変化に伴う問
題や応答性低下の問題を軽減することができ、検出装置
の製作が容易となる効果が得られる。

特に、請求項２記載の望ましい態様においては、第一，
第二慣性質量を原位置に向かって付勢する付勢力の大き
さを慣性力の大きさとは無関係に設定でき、かつ、突片
の作用によっても振動を減衰させ得るため、一層良好な
加速度検出装置を得ることができる。

実施例 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本考案の一実施例である検出装置を示す図であ
り、図において10は検出体である。この検出体10はばね
鋼板により作られており、その本体部12において図示し
ないブラケットにより検出対象物に固定される。検出体
10の他端部は二股に分岐させられ、第一分岐部14および
第二分岐部16が形成されている。換言すれば、第一分岐
部14および第二分岐部16の基端が、本体部12の自由端に
固定されて、一体の検出体10が構成されているのであ
る。これら分岐部14,16はその長さが互に異ならされる
とともに、各自由端にはそれぞれ同寸法，同質量の第
一，第二慣性質量18,20が固定され、異なる固有振動数
で振動するようにされている。両分岐部14,16は両慣性
質量18,20に慣性力が生じていない場合には撓まず、慣
性質量18,20を原位置に保持するが、慣性力が生じた場
合には撓み、慣性質量18,20が慣性力の向きおよび大き
さに対応する位置に変位することを許容する。第一分岐
部14が第一部材の一種である第一板ばねを構成し、第一
慣性質量18と共に第一運動系を構成する一方、第二分岐
部16が第二部材の一種である第二板ばねとして機能し、
第二慣性質量20と共に第二運動系を構成しているのであ
る。

上記第一，第二分岐部14,16の長手方向の中間部にはそ
れぞれ、第２図に示すように、軟質合成樹脂製の突片2
2,24が他方の分岐部側に延び出す向きに取り付けられて
いる。これら突片22,24は、第３図に示すように、両分
岐部14,16間の隙間のちょうど中間位置を越えて僅かに
他方の分岐部側まで延び出しており、両分岐部14,16が
すれ違うとき互いに接触するが、撓んで他方の突片の通
過、すなわち他方の分岐部の通過を許容する可撓性を有
する。

さらに、本体部12の両面にはそれぞれ歪ゲージ26,28が
取り付けられている。これら歪ゲージ26,28は図示しな
いブリッジ回路の二辺を構成しており、第一，第二分岐
部14,16の撓みに伴って本体部12が撓むとき、その撓み
に伴う抵抗の変化により加速度を検出するようにされて
いる。本体部12の変位が歪ゲージ26,28およびブリッジ
回路等により検出されるのであり、これらにより検出器
が構成されている。なお、検出体10の周辺にはオイルは
充填されていない。

以上のように構成された加速度検出装置においては、検
出対象物に加速度が生じ、第一，第二慣性質量18,20に
慣性力が作用すれば、第一，第二分岐部14,16が撓み、
両慣性質量18,20が上記慣性力の向きおよび大きさに対
応する位置に変位するとともに、互に協力して本体部12
を撓ませる。慣性質量18,20の変位後に慣性力が減少ま
たは消滅すれば、分岐部14,16および本体部12の弾性力
によって慣性質量18,20が原位置に復帰する向きに変位
させられ、振動が生ずる。しかし、第一分岐部14および
第一慣性質量18により構成される第一運動系と第二分岐
部16および第二慣性質量20により構成される第二運動系
とは固有振動数を異にするため、運動の向きが互に逆向
きになる時期が必ずあり、この運動が本体部12により干
渉させられるため、第一運動系の振動と第二運動系の振
動とは互に妨げ合って減衰する。本体部12が第三部材の
一種である第三板ばねを構成しているのである。

しかも、第一，第二分岐部14,16が変位するとき、突片2
2,24が擦れ合うため振動エネルギが摩擦エネルギに変換
され、それによっても振動が減衰させられる。したがっ
て、第一，第二分岐部14,16,第一，第二慣性質量18,20
の振動は急速に減衰させられ、それに伴って本体部12が
加速度に対応する位置に早期に安定させられることとな
り、加速度を応答性良く正確に検出することができる。

本実施例の検出装置による検出時に生ずる振動を第４図
（ａ）にグラフで示す。第４図（ｂ）は検出体10が二股
に分岐させられていない検出装置による検出時の振動を
示すグラフである。これのグラフから明らかなように、
検出体10が二股に分岐させられておらず、周囲にオイル
が充填されていない検出装置では一旦振動が生ずればな
かなか収まらないのに対し、本実施例の検出装置におい
ては振動が短時間で減衰し、加速度を精度良く検出する
ことができる。

なお、第５図に示すように、第一，第二分岐部14,16に
設ける突片30,32は、その互に対向する側の面を傾斜面
とし、突片30,32を先端側ほど薄いものとしてもよい。

また、突片22,24,30,32は軟質合成樹脂製に限らず、互
に通過を許容しつつ擦れ合うものであれば何でもよい。

さらに、突片22,24,30,32を設ければ振動をより迅速に
減衰させることができるが、突片を設けることは不可欠
ではなく、省略してもよい。

また、第一，第二保持部14,16にそれぞれ取り付ける第
一，第二慣性質量は磁性材料製のものとしてもよい。そ
のようにすれば振動に伴って両慣性質量がすれ違うとき
互に引き合うことにより振動が減衰させられる。

さらに、第一，第二分岐部14,16間の隙間を小さくすれ
ば、両者がすれ違う際、両者と共に移動して来た周辺の
流体（液体である場合は特に）が流体同士、あるいは他
方の分岐部14,16と干渉し、振動減衰効果が増す。

また、第一，第二運動系は板ばねに慣性質量を付けて構
成する代わりに、振り子式としてもよい。第三部材を第
三基端において１本の軸により回動可能に支持された第
三回動アームにより構成し、第一および第二部材をそれ
ぞれ第一および第二基端において第三回動アームの第三
自由端に上記軸に平行な軸の回りに回動可能に連結され
た第一および第二回動アームにより構成して、第三基端
側を上にして第一，第二および第三回動アームが下方に
吊り下がった振り子を構成すれば、第一および第二慣性
質量が重力によって原位置に付勢されることとなり、振
り子式の加速度検出装置を得ることができるのである。
この場合でも、第一慣性質量および第一回動アームによ
り構成される第一運動系と、第二慣性質量および第二回
動アームにより構成される第二運動系との固有振動数を
互いに異ならせることは前記実施例と同様であり、これ
ら両運動系の振動が第三回動アームを介して干渉し合
い、減衰することとなる。このように振り子式とする場
合にも突片を設け、摩擦により振動減衰を図ってもよ
い。

さらにまた、変位の検出は歪ゲージに限らず、第一〜第
三慣性質量や第一〜第三部材の変位自体を光電検出器に
より検出してもよい。

その他、いちいち例示することはしないが、当業者の知
識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で本考案を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である加速度検出装置を示す
正面図であり、第２図は側面図である。第３図は第１図
におけるIII-III断面図である。第４図（ａ）は上記検
出装置による加速度検出時に生ずる振動を示すグラフで
あり、第４図（ｂ）は従来の検出装置による加速度検出
時に生ずる振動を示すグラフである。第５図は検出装置
の保持部に取り付けられる突片の別の態様を示す第３図
に相当する図である。 12:本体部（第三板ばね，第三部材）、14:第一分岐部
（第一板ばね，第一部材）、16:第二分岐部（第二板ば
ね，第二部材）、18:第一慣性質量、20:第二慣性質量、
22,24:突片、26,28:歪ゲージ、30,32:突片

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】第一基端および第一自由端を備えた第一部
   材の第一自由端に第一慣性質量が設けられ、第一慣性質
   量が常には原位置に保持され、第一慣性質量に慣性力が
   生じた場合には第一慣性質量に慣性力の向きおよび大き
   さに対応した変位が生ずる第一運動系と、 第二基端および第二自由端を備えた第二部材の第二自由
   端に第二慣性質量が設けられ、第二慣性質量が常には原
   位置に保持され、第二慣性質量に慣性力が生じた場合に
   は第二慣性質量に、第一慣性質量の変位の方向とほぼ平
   行な方向に慣性力の向きおよび大きさに対応した変位が
   生じ、かつ、第一運動系と固有振動数が異なる第二運動
   系と、 第三基端および第三自由端を備え、第三自由端が第一部
   材の第一基端と第二部材の第二基端とに連結される一
   方、第三基端が加速度を検出すべき対象物に連結され、
   第一運動系および第二運動系の運動に伴って第三自由端
   が自身の原位置から第一慣性質量および第二慣性質量の
   変位の方向とほぼ平行な方向に変位可能であり、第一運
   動系の運動と第二運動系の運動とを互いに干渉させる第
   三部材と、 第一運動系，第二運動系および第三部材のいずれかに前
   記慣性力によって生ずる変位を検出することにより前記
   対象物の加速度を検出する検出器と を含むことを特徴とする加速度検出装置。
2. 【請求項２】前記第一部材，第二部材および第三部材が
   それぞれ板ばねにより形成され、前記第一基端および第
   二基端が前記第三自由端に固定されるとともに前記第三
   基端が前記対象物に固定され、かつ、第一部材と第二部
   材との少なくとも一方に、前記第一運動系と第二運動系
   との運動時に相手部材に接触し、抵抗を与えつつ両運動
   系の相対移動を許容する突片が設けられた請求項１記載
   の加速度検出装置。