JPH0697183B2 - 振動センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は所望の周波数の振動を検知する振動センサに関
する。

（従来の技術） 例えば自動車のエンジンマウント系或いはサスペンショ
ン系等の振動周波数を検知して種々の制御を行う場合、
一般にセンサとして重りと圧電素子を組合せた加速度セ
ンサを用いており、該加速度センサで得られた電圧の波
をフィルター回路を介してある周波数範囲の電気信号と
し、この電気信号により制御回路を介してアクチュエー
タを作動させている。

（発明が解決しようとする問題点） そのため従来の振動検知装置によれば、振動周波数を検
知してアクチュエータを作動させるに際し、センサとは
別にフィルター回路を要するため、斯かる装置の構造の
簡易化、部品点数の削減化が望まれた。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発
明の目的とする処は、センサにフィルター回路の機能を
持たせ、振動検知装置の構造の簡易化、部品点数の削減
化を図ることができる振動センサを提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するため、 被振動体側に固定される電極と、この電極間を連結する
振動体とから成り、前記振動体を、導電性及び弾性を有
し、且つ、中間部分が振動してその歪みにより導電率が
変化する弾性材で構成したことを特徴とする。

（作用） 所定の周波数（fn）の振動によって振動体（９）が共振
し、共振時、歪振動により弾性材（15）の導電率は変化
する。

導電率の変化により電極（11），（11）を介して直接電
気的信号が得られ、従来のフィルター回路を要せず、所
定の振動周波数において該電気的信号により制御回路或
いはアクチュエータ（３）を作動できる。

（実施例） 以下、本発明の好適実施例を添付図面に従って説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例に係る振動センサを用いて
アクチュエータを作動させる場合の概略説明図を示す。

（１）は振動センサ、（３）は所定の振動周波数で作動
させるべくアクチュエータで、振動センサ（１）は被振
動検出物（５）への取着用の取付片（７）と、振動体
（９）と、振動体（９）に取着された電極（11），（1
1）を備える。

前記取付片（７）は樹脂製で、ボルト挿通用孔（13），
（13）が貫設された基片（7A）と、基片（7A）から間隔
をおいて起立された一対の支片（7B），（7B）とで構成
する。

前記振動体（９）は弾性材で構成し、前記弾性材は導電
性及び弾性を有し、且つ歪みにより導電率が変化する部
材で形成し、実施例では導電性ゴム（15）で形成した。

前記導電性ゴム（15）は所要の長さで上方へ湾曲状に形
成し、長手方向中央部には重り（17）を埋め込んで重り
部（19）を形成し、振動体（９）を検知すべき所定の周
波数（fn）の振動で共振するように構成する。

斯かる共振周波数（fn）は重り（17）の質量を（ｍ）
［kg］とし、導電性ゴム（15）の動的ばね定数をkd［N/
m］とした場合、 で定まる。

そして導電性ゴム（15）の両端に電極（11），（11）を
取着し、該電極（11），（11）を夫々取付（７）の支片
（7B），（7B）に取付け、取付片（７）を被振動検出物
（５）に取付けることで振動センサ（１）を被振動検出
物（５）にセットする。

アクチュエータ（３）と電極（11），（11）とは夫々電
線（21），（21）を介して接続し、一方の電線（21）に
は電源（23）を介設する。

本実施例は前記のように構成したので、重り部（19）が
下方へ変位すると、重り部（19）両側の導電性ゴム（1
5）の部分（25），（25）は圧縮され導電率は大きくな
り（電気抵抗は小さくなる）、上方へ変位すると導電性
ゴム部分（25），（25）は引張され導電率は小さくなる
（電気抵抵は大きくなる）。

そして被振動検出物（５）が所定の周波数（fn）で振動
すると、振動体（９）は共振して導電性ゴム（15）の歪
みは大きくなり、導電率が大きく変化する。従ってこの
導電率の変化でアクチュエータ（３）への電気信号を異
ならしめ、所定の周波数（fn）においてアクチュエータ
（３）を作動することが可能となる。

従って本実施例によれば、従来のフィルター回路を排除
して振動センサ（１）によりアクチュエータ（３）や、
アクチュエータ（３）を制御する制御回路を直接作動さ
せることができ、しかも振動センサ（１）は構造簡易で
低コストで製造でき、従来の振動検知装置の構造の簡易
化、部品点数の削減化、コストダウンを図ることができ
る。

前記導電性ゴム（15）の歪みに対する導電率の変化は、
配合剤の組成と配合比率により所望の特性に設定するこ
とができる。

例えばカーボンを主体に配合したものは第18図に線図
（Ａ）で示すように歪みに対する導電率変化が少なく、
従ってアクチュエータ（３）を連続的に制御する場合に
適する。

また、ニッケルのような金属粒子を主体に配合したもの
は第18図に線図（Ｂ）で示すようにある歪みで導電率が
大きく変化し、アクチュエータ（３）をオンーオフ的に
制御する場合に適する。更に第18図に線図（Ｂ）で示す
特性の導電性ゴム（15）を用いれば、アクチュエータ
（３）が比較的小電流で作動する場合、アクチュエータ
（３）作動用の電圧を振動センサ（１）に加えておけ
ば、所望の周波数と振幅の条件下で、制御回路を省略し
て振動センサ（１）によりアクチュエータ（３）を直接
作動させることもできる。

尚、重り部（19）が左右に変位しても一方の部分（25）
が圧縮され、他方の部分（25）が伸長されて導電率は変
位するが、この場合は振動体（９）の共振周波数（fn）
の２倍の周波数の電気信号が得られる。

次に第２図乃至第17図を参照して本発明に係る他の実施
例を説明する。

第２図は第２実施例の要部断面図を示し、第２実施例に
係る振動センサ（１）では導電性ゴム（15）自体により
重り部（19）を形成した点が第１実施例と異なり、振動
センサ（１）の構造の簡易化を図っている。

第３図は第３実施例の要部断面図を示し、第３実施例に
係る振動センサ（１）は重り（17）を支持する導電性ゴ
ム（15）の上半部を、弾性を有し導電性を有さない通常
の防振ゴム（27）と置換したもので、高価な導電性ゴム
（15）を減少し振動センサ（１）のコストダウンを図っ
ている。

第４図は第４実施例の要部断面図を示し、第４実施例に
係る振動センサ（１）では第３実施例に係る振動センサ
（１）よりも更に導電性ゴム（15）を減少させたもの
で、通常の防振ゴム（27）で重り（17）を支持し、防振
ゴム（27）の表面を導電性ゴム（15）でコーティングし
たものである。

第５図は第５実施例の変形例を示して、第５実施例に係
る振動センサ（１）では第４実施例と同様に導電性ゴム
（15）を減少させたもので、通常の防振ゴム（27）で重
りを支持し、該防振ゴム（27）の内部で、且つ両電極
（11），（11）と重り（17）とにわたって薄肉状の導電
性ゴム（15）を埋込んだものである。

第６図は第６実施例の要部断面図を示し、第６実施例に
係る振動センサ（１）は前記第３、第４、第５実施例の
変形例である。即ち、振動センサ（１）には重り（17）
或いは重り部（19）を設けず、両電極（11），（11）に
わたって一律の断面を有する導電性ゴム（15）及び通常
の防振ゴム（27）で振動体（９）を構成した。

第７図は第７実施例の要部断面図を示し、第７実施例に
係る振動センサ（１）は前記第１実施例の変形例であ
る。

第７実施例では重り（17）或いは重り部（19）を設け
ず、一律な断面で導電性ゴム（15）を所要長延出させ、
中央部を上方へ湾曲状させて振動体（９）を形成し、振
動体（９）の両端を夫々プリント基板（31），（31）に
取着した。

第７実施例では各プリント基板（31），（31）のプリン
ト配線が電極（11）を兼ね、またプリント基板（31）は
取付片（７）を兼ねており、プリント基板（31），（3
1）は被振動検出物（５）に取着する。

第８図は第８実施例の要部断面図を示し、第８実施例は
前記第７実施例の変形例である。

第８実施例に係る振動センサ（１）では前記導電性ゴム
（15）のほぼ上半部を通常の防振ゴム（27）に置換して
振動体（９）を形成した。

第９図は第９実施例の要部断面図を示し、第９実施例に
係る振動センサ（１）では取付片（７）及び電極（1
1），（11）を介して左右方向に導電性ゴム（15）を延
出し、導電性ゴム（15）の自由端に重り（17）を埋め込
んで重り部（19）を形成し、振動体（９）を構成した。
前記第１乃至第８実施例では振動体を両端支持式とした
のに対し第９実施例では片持ち式とした点が異なる。

第10図は第10実施例の要部断面図で、第10実施例に係る
振動センサ（１）は前記第９実施例の変形例である。

第９実施例では自由端に重り（17）を設けず、単に電極
（11），（11）から左右方向に導電性ゴム（15）を延出
させて振動体（９）を構成した。

第11図は第11実施例の要部断面図を示し、第11実施例は
第９実施例の変形例である。

第11実施例に係る振動センサ（１）では、振動体（９）
の電極（11），（11）側部分を導電性ゴム（15）で形成
し、他の部分を通常の振動ゴム（27）で形成し、重り
（17）を振動ゴム（27）の自由端寄り部分に埋め込ん
だ。第11実施例は第９実施例及び第10実施例に較べて導
電性ゴム（15）の減少化を図っている。

第12図（ａ）に斜視図で、第12図（ｂ）に平面図で示す
ものは第12実施例を示し、第12実施例は第９実施例の変
形例である。

第12実施例に係る振動センサ（１）では取付片（７）及
び電極（11），（11）を介して厚みを薄くした導電性ゴ
ム（15）を左右方向に延出すると共に、導電性ゴム（1
5）の両側における取付片（７）部分から夫々振動ゴム
（27），（27）を延出させ、導電性ゴム（15）と防振ゴ
ム（27），（27）の自由端に重り（17）を横設して振動
体（９）を構成した。

第13図は第13実施例の要部断面図を示す。

第13実施例に係る振動センサ（１）では取付片（７）の
基片（7A）上下から夫々左右方向に支片（7B），（7B）
を突設し、各支片（7B），（7B）の先端に電極（11），
（11）を取着し、ほぼＴ字状の導電性ゴム（15）を設
け、電極（11），（11）及び基片（7A）に夫々導電性ゴ
ム（15）の脚部（15A），（15A），（15B）を取着し、
導電性ゴム（15）の中央に重り（17）を埋め込んで振動
体（９）を形成した。第13実施例に係る振動センサ
（１）では振動体（９）の歪量が大きいため、特に強い
電気信号を得たい場合に好適である。

第14図は第14実施例の要部断面図を示す。第14実施例に
係る振動センサ（１）では、振動体（９）に上下に間隔
をおいて二つの重り（17），（17）を設け、両重り（1
7），（17）を導電性ゴム（15）の脚部（15c）で接続す
ると共に、各重り（17）から上下方向及び左右方向に脚
部（15A），（15B），（15B）を延出させて二つの重り
部（19），（19）を有する振動体（９）を構成した。そ
して取付片（７）には枠状の支持部（7c）を形成し、左
右方向に延出する脚部（15B），（15B），…を夫々支持
部（7c）の側部（7D）に、電極（11），（11）を夫々支
片（7B），（7B）に取着した。第12実施例に係る振動セ
ンサ（１）によれば、二つの重り（17），（17）が並進
して共振を起こす周波数と、重り（17），（17）が互い
に逆向きに動いて共振を起こす前記周波数よりも高い周
波数の二つの周波数を検知することが可能となる。

第15図は第15実施例の要部断面図を示す。

第15実施例に係る振動センサ（１）では取付片（７）の
左右の支片（7B），（7B）に電極（11），（11）を取着
し、左右の支片（7B），（7B）及び電極（11），（11）
を介して上方に導電性ゴム（15）を延出させ、導電性ゴ
ム（15）の内部に上下に間隔をおいて二つの重り（1
7），（17）を設け、二つの重り部（19），（19）を形
成した。

第15実施例に係る振動センサ（１）によれば、前記第14
実施例と同様に二つの周波数を検知することが可能とな
る。

第16図は第16実施例の要部断面図を示す。第16実施例で
は振動センサ（１）をブッシュタイプとしたもので、取
付片（７）に電極（11），（11）を取着し、該電極（1
1），（11）を介して環状の導電性ゴム（15）を配設
し、導電性ゴム（15）の中央に重り（17）を埋め込んで
重り部（19）を形成し、振動体（９）を構成した。

第16実施例に係る振動センサ（１）では、振動体（９）
のばね定数が大きいので、比較的高い周波数を検知する
場合に好適である。

第17図は第17実施例の要部断面図を示す。第17実施例に
係る振動センサ（１）では重り（17）を中心として導電
性ゴム（15）からなる脚部（15D），（15D），（15
E），（15E）を上下及び左右に延出させて振動体（９）
を構成し、各脚部（15D），（15D），（15E），（15E）
端に電極（11），…を取付け、この電極（11），…を夫
々取付片（７）の支片（7B），…に取付けた。

第17実施例に係る振動センサ（１）によれば、上下の脚
部（15D），（15D）を介して上下方向の振動を、左右の
脚部（15E），（15E）を介して左右方向の振動を検知で
きる。更に図面と垂直方向に脚部及び電極を同様に設け
れば、３方向の振動を検知することも可能となる。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように本発明によれば、振動検知
装置の構造の簡易化、部品点数の削減化を図ることがで
きる。

又、電極を固定するので、振動部が振動しても電極は、
その影響を受けず、即ち、振動部とともに振動すること
がなく、従って耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る振動センサを用いて
アクチュエータを作動させる場合の概略説明図、第２図
乃至第11図及び第12図（ｂ）乃至第17図は振動センサの
実施例の要部断面図、第12図（ａ）は同斜視図、第18図
は導電率と歪みとの関係線図である。 尚、図面中（１）は振動センサ、（３）はアクチュエー
タ、（７）は取付片、（９）は振動体、（11）は電極、
（15）は導電性ゴム、（17）は重り、（19）は重り部で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被振動体側に固定される電極と、この電極
   間を連結する振動体とから成り、前記振動体を、導電性
   及び弾性を有し、且つ、中間部分が振動してその歪みに
   より導電率が変化する弾性材で構成したことを特徴とす
   る振動センサ。
2. 【請求項２】前記振動体は、弾性を有し導電性を有さな
   い非導電性弾性体と、前記弾性材とで構成されている前
   記特許請求の範囲第１項記載の振動センサ。
3. 【請求項３】前記振動体には重り部が設けられている前
   記特許請求の範囲第１項又は第２項記載の振動センサ。
4. 【請求項４】前記重り部は互いに間隔をおいて複数設け
   られている前記特許請求の範囲第３項記載の振動セン
   サ。