JPH07940Y2 - 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60−233564号公報や、未だ
出願公開前の本出願人の出願による特願昭61−254788号
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。

上記特開昭60−233564号公報に開示された加速度センサ
は次のような構造になっている。樹脂製のケースの内部
に形成された円柱状の収容部には磁性流体（磁性体）が
移動自在に収納されている。一方、ケースの外側には差
動トランス（検出部材）が外嵌されている。差動トラン
スは樹脂製の巻枠に一次巻線と二次巻線を巻きつけて構
成されており、ケースの外周面に設けられた段部に巻枠
の一端を係止させることによって、ケースと差動トラン
スとの相対位置が決められるようになっている。又、差
動トランスの外側には鉄製の永久磁石（磁界発生部材）
が配置されている。上記ケース及び差動トランスはハウ
ジング内に相対移動不能に固定されており、又、永久磁
石はハウジングに設けられた磁石収納部に挿入され、押
さえ部材に押さえられて固定されている。

このセンサによれば、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、
永久磁石により磁性流体が差動トランスの中央に引き付
けられ静止し、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、磁性流体
は慣性により加速度の方向と逆の方向に相対移動し、磁
性流体に作用する慣性力と永久磁石による引き付け力と
が釣り合う位置で静止する。この磁性流体の変位により
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。

尚、特願昭61−254788号に開示したセンサにおいては、
上記磁性流体の代わりに鉄球が用いられているが、他の
点については同一構造をなしている。

この種のセンサにおいては、永久磁石と差動トランスの
相対位置がセンサの検出精度に極めて大きな影響を及ぼ
す。

［考案が解決しようとする課題］ 上述従来のセンサにおいては、ケースと差動トランスの
巻枠と永久磁石とが別体になっているので部品点数が多
いばかりでなく、これら部品の相対位置を容易に決定し
且つ互いに相対移動不能にするために、上述の如くケー
スの段部や押さえ部材等種々の位置決め機構及び固定機
構が必要となり、構造が複雑になるという欠点があっ
た。

又、上記部品を組み立てる際に生ずる組立誤差は、永久
磁石と差動トランスの相対位置の誤差となって現れる。
これがセンサの検出精度を低下させるとともに、センサ
を複数生産した時に検出精度にばらつきを生じさせると
いう問題があった。

更に、ケースが樹脂製であり永久磁石が鉄製であるた
め、使用時にセンサ廻りの温度が変化する環境下におい
ては、熱膨張率の相違により永久磁石と差動トランスと
の相対位置が変化してしまい、その結果、温度によって
センサの検出特性が変化するという欠点もあった。

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、構造が簡単で、し
かも磁界発生部材と検出部材とが常に正確な相対位置に
維持される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、円筒形状のケーシングに設けられた収容空
間に磁性体が収納されていて、磁界発生部材の引き付け
力に抗してケーシングの軸方向に移動する上記磁性体の
変位量を検出部材により磁気的な変化量として検出する
センサにおいて、上記ケーシングがプラスチック製であ
り、且つケーシングの少なくとも一部が上記磁界発生部
材としてのプラスチックマグネットにされており、又、
ケーシングの外周部には環状凹部が形成されていて、こ
の環状凹部に上記検出部材としての環状のトランスが収
容されており、さらに、上記プラスチックマグネットは
円筒形状をなし、その内周面は、上記収容空間の内周面
の一部または全部として提供されていることを特徴とす
るセンサにある。

［作用］ ケーシングが磁性体を収容するための容器という本来の
機能だけでなく、磁性体を引き付ける磁界発生部材とし
ての機能と、検出部材を収容する前記従来センサの巻枠
としての機能をも合わせ持っているので、部品点数が減
り、センサの構造が簡単になる。又、磁界発生部材と検
出部材との相対位置が極めて正確になる。更に、組立誤
差も極めて小さくなるので、複数生産した場合も検出精
度にばらつきがない。

又、ケーシングがプラスチック製であり、その一部であ
る磁界発生部材もプラスチックマグネットとされている
ので、両者の熱膨張率に殆ど差異がなく、したがって、
センサ廻りの温度が変化してもセンサの検出特性が変化
することはない。さらに、プラスチックマグネットが円
筒形状をなしており、検出部材が環状のトランスにより
形成されているので、振動等により磁性体が径方向に変
位しても磁性体の軸方向変位が同じであれば出力に変化
がなく、高い検出精度が得られる。また、プラスチック
マグネットの内周面が収容空間の内周面の少なくとも一
部を構成するので、磁性体がプラスチックマグネットに
接し、このプラスチックマグネットから強い引き付け力
を受けるので、加速度が小さくても検出出力のふらつき
がなく、この点からも検出精度を高めることができる。

［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1A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1Aは非磁性プラスチック製のケーシング２を
有しており、ケーシング２は両端を開口させた略円筒状
の筒体21と、この筒体21の両開口端を密閉状態に塞ぐ蓋
体22,22から構成されている。

筒体21の軸線方向の中央部の内側には、その内径を筒体
21の内径と同じくした筒状のプラスチックマグネット
（磁界発生部材）３が、筒体21と内面を面一にして埋め
込まれている。このプラスチックマグネット３は所謂イ
ンサート成形により埋め込まれたものであり、金型を用
いて筒体21を成形する際に、予め金型内にプラスチック
マグネット３をセットしておき、筒体21の成形と同時に
筒体21とプラスチックマグネット３とを隙間なく一体化
している。したがって、両者の取り付け状態は極めて竪
固であり、センサ1Aに加速度が作用した場合にもプラス
チックマグネット３が筒体21に対して移動したりするこ
とはなく、後述するトランス6,7との相対位置が変化す
ることもない。特に、筒体21とプラスチックマグネット
３が共にプラスチック製であるので、熱膨張率が小さい
上に両者の間に殆ど差異がなく、したがって、使用時に
おいてセンサ1A廻りの温度が変化した場合にも、筒体21
とプラスチックマグネット３の間に隙間ができることが
なく、上述各部材間の相対位置は一定に維持される。
又、熱膨張率の相違に起因して内部応力が発生すること
もない。

筒体21とプラスチックマグネット３と各蓋体22に囲まれ
た内部は円柱状の空洞部（収容空間）４にされており、
この空洞部４には磁性剛体である鉄球（磁性体）５が該
空洞部４の軸線方向に移動自在に収納されている。鉄球
５には上記プラスチックマグネット３により常に筒体21
の軸線方向中央（以下、平衡位置という。）に引き付け
る力が作用しており、したがって、センサ1Aに加速度が
加わっていない時には、鉄球５が平衡位置に位置するよ
うになっている。このセンサ1Aの場合には、ケーシング
の外側に磁石が配置された従来のセンサと違って、プラ
スチックマグネット３がケーシング２の内側に配置され
ており、鉄球５がプラスチックマグネット３の内周面の
一部と接し、他の部位に対して僅かの隙間があるだけで
極めて接近しているので、鉄球５に作用する上記引き付
け力が従来に比較して大きくなる。

又、筒体21の外周部には上記平衡位置を中心として対称
な位置に二つの凹部21a,21bが形成されている。この凹
部21a,21bにはそれぞれ検出部材としてのトランス6,7を
構成する一次コイル61,71と二次コイル62,72が直接巻き
つけられている。即ち、筒体21はトランス6,7のコイル
用の巻枠をも兼ねている。これらトランス6,7により鉄
球５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。

上述のように、このセンサ１ではプラスチックマグネッ
ト３とケーシング２が一体化され一部品とされており、
且つ、ケーシング２が従来の巻枠をも兼ねているので、
従来のセンサよりも部品点数が減り、構造も簡単にな
る。又、プラスチックマグネット３とトランス6,7の相
対位置を正確に出すことができる。更に、部品点数が減
り、構造が簡単になる結果、組立誤差を極力小さくする
ことができるので、センサ1Aを複数生産した場合におけ
る検出精度のばらつきを防止することができる。

上述構成のセンサ1Aによる加速度の検出原理については
従来と同様であり、プラスチックマグネット３の引き付
け力に抗して移動した鉄球５の変位がトランス6,7のイ
ンダクタンスの変化をもたらし、これらトランス6,7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。

而して、このセンサ1Aにおいては、前述したように鉄球
５に作用する引き付け力が従来に比較して大きいので、
鉄球５が上記平衡位置近傍に位置している時にも、鉄球
５を空洞部４の軸線方向に沿って平衡位置に引き付ける
力が大きい。従来このような時には引き付け力が小さい
ため鉄球５がふらつき検出精度が低下していたが、この
センサ1Aによればこのふらつきが防止でき、その結果、
小さい加速度を測定する場合にも、より高い検出精度で
測定することができる。又、引き付け力が大きいことに
より、センサ1Aの検出幅も従来より広がる。

又、前述したように、センサ1Aに加速度が作用した場合
にも、或は使用時においてセンサ1A廻りの温度が変化し
た場合にも、ケーシング２の筒体21とプラスチックマグ
ネット３とトランス6,7との各相対位置に変化が生じな
いので、常に安定した検出精度を得ることができる。

第２図は他の実施例におけるセンサ1Bを示すものであ
る。以下に、このセンサ1Bが上述第一実施例におけるセ
ンサ1Aと相違する点について説明する。尚、上述第一実
施例のセンサ1Aと同一態様部分については同一符号を付
して説明を省略する。

上述第一実施例のセンサ1Aにおいては、ケーシング２の
筒体21の内側にプラスチックマグネット３が埋め込まれ
ていたが、このセンサ1Bにおいては、ケーシング２の筒
体21そのもの全部がプラスチックマグネットで形成され
ている。又、空洞部４には鉄球５ではなく、磁性体とし
ての磁性流体５′が封入されている。磁性流体５′はプ
ラスチックマグネットで形成された筒体21に引き付けら
れ、センサ1Bに加速度が作用していない時には、第２図
の如く中空円筒状をなす。そして、センサ1Bに加速度が
作用すると、磁性流体５′は空洞部４において加速度の
方向と逆方向に移動し、変形を生ずる。磁性流体５′の
変形を伴う変位はトランス6,7のインダクタンスに変化
をもたらし、第一実施例と同様に加速度を検出すること
ができる。このセンサ1Bにおいても、前記第一実施例の
センサ1Aと同様に、小さい加速度も高い検出精度で測定
することができ、又、常に安定した検出精度を得られる
という作用効果がある。

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。

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、従来のセンサ
よりも部品点数を減らし、構造を簡単にすることができ
る。又、磁界発生部材と検出部材との相対位置が極めて
正確になり、検出精度が向上する。更に、組立誤差も極
めて小さくできるので、センサを複数生産した場合にお
ける検出精度のばらつきが防止される。又、センサ廻り
の温度変化による検出特性への影響も防止できる。さら
に、プラスチックマグネットが円筒形状をなしていると
ともに検出部材が環状のトランスにより形成されている
ので、磁性体の径方向の変位に影響されずに、軸方向の
変位を正確に検出することができる。さらにまた、磁性
体がプラスチックマグネットの内周面に接しているの
で、プラスチックマグネットから強い引き付け力を受け
ることができ、たとえ小さな加速度でも検出出力のふら
つきを無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図の図面は、この考案のセンサの第一実
施例と第二実施例における断面図を示すものである。 1A,1B……センサ、２……ケーシング、３……プラスチ
ックマグネット（磁界発生部材）、４……空洞部（収容
空間）、５……鉄球（磁性体）、５′……磁性流体（磁
性体）、6,7……トランス（検出部材）、21a,21b……凹
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒形状のケーシングに設けられた収容空
   間に磁性体が収納されていて、磁界発生部材の引き付け
   力に抗してケーシングの軸方向に移動する上記磁性体の
   変位量を検出部材により磁気的な変化量として検出する
   センサにおいて、 上記ケーシングがプラスチック製であり、且つケーシン
   グの少なくとも一部が上記磁界発生部材としてのプラス
   チックマグネットにされており、又、ケーシングの外周
   部には環状凹部が形成されていて、この環状凹部に上記
   検出部材としての環状のトランスが収容されており、 さらに、上記プラスチックマグネットは円筒形状をな
   し、その内周面は、上記収容空間の内周面の一部または
   全部として提供されていることを特徴とするセンサ。