JPS63186150A

JPS63186150A - 二次元加速度センサ

Info

Publication number: JPS63186150A
Application number: JP62016250A
Authority: JP
Inventors: Nobufumi Nakajima; 中島　信文
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1987-01-28
Filing date: 1987-01-28
Publication date: 1988-08-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、加速度を検出するセンサに関するものであ
る。

（従来の技術）加速度を二次元的に検出するセンサとして、例えば特開
昭６１−６２８７０号公報に示すものが本出願人により
開発されている。このセンサは、ケーシングの内部に形
成された収納空間を挟むようにして、例えば一つの基準
電極板とこの基準電極板に対向する三つ以上の検出電極
板とが配置されている。各検出電極板は収納空間の中央
からそれぞれ放射状に配置されている。又、収納空間に
は磁性流体が二次元的に移動自在に封入されている。ケ
ーシングの外側には上記磁性流体を収納空間の中央に引
き付けるための永久磁石（磁界発生部材）が配置されて
いる。

上記センサを自動車等の移動体に設置して、加速度を計
測するために使用した場合の原理は以下の通りである。

移動体が加速した際に、磁性流体は慣性により永久磁石
の磁力に抗して加速度方向と逆の方向に移動する。この
磁性流体の移動による各電極板間の誘電率の変化に伴い
、各コンデンサの静電容量が変化する。この静電容量の
変化に基づいて移動体の加速度が検出されるようになっ
ている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記二次元加速度センサの場合には以下
のような欠点があった。

磁性流体中に含有する磁性材の絶ｉ量が少な・・ので、
磁界発生部材による引き付は力が弱く、その結果、検出
領域が狭いという欠点があった。

又、磁性流体がケーシングの内面に付着して付着残りを
生ずる虞があり、この付着残りは検出誤差となって現れ
るため、再現性を低下させていた。

（問題点を解決するための手段）゛この発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、その要旨は、ケーシングの内部に形成された収納空
間を挟むようにして基準電極板と検出電極板とを対向し
て配置し、少な□くとも上記検□出電極板を上記収納空
間の中央から放射状に三つ以上に分割して、これら検出
電極板と基準電極板とで三つ以上のコンデンサを構成し
、上記収納空間には磁性剛体を二次元的に移動自在に収
納し、この磁性剛体を磁界発生部材により収納空間の中
央に引き付けるようにしたことを特徴とする二次元加速
度センサにある。

（イ乍用）磁性剛体は含有する磁性材の絶対量が多いので、磁界発
生部材による引き付は力を大きくでき、センサの検出領
域が広がる。

又、付着残りという現象が起こることがない。

したがって、検出精度が向上し、再現性も向上する。・（実施例）以下、この発明の一実施例を第１図から第４図までの図
面に基づいて説明する。

第１図において、符号１は二次元加速度センサであり、
このセンサ１は、ケーシング２を有し、このケーシング
２は、台座２１と、台座２１に固定され筒部２２ａの上
端が閉塞端部２２ｂとなっているケーシング本体２２と
、このケーシング本体２２内において閉塞端部２２ｂ側
に配置された円盤状のインナコア２３と、ケーシング本
体２２内において台座２１側に配置された円盤状の他の
インナコア２４とを有している。

上記インナコア２３の上部中央に形成された凹部２３ａ
には永久磁石３ａ（磁界発生部材）が固定されている。

又、インナコア２３の側部には断面コ字形の溝がリング
状に形成されており、この溝にはシール材としての０リ
ング４ａがセットされている。

上記インナコア２４の内部中央には、上記永久磁石３ａ
と対をなす他の永久磁石３ｂ（磁界発生部材）が収納さ
れている。又、インナコア２４の側部にも断面フ字形の
溝がリング状に形成され、この溝にもシール材としての
Ｏリング４ｂがセットされている。インナコア２４の上
面には、第２図に示すように、扇形をした四つの凹部２
４ａがインナコア２４の中央から放射状に配列され、互
いに若干能れて形成されている。

上記インナコア２３とインナコア２４の間は横断面円形
の収納空間５になっている。

上記インナコア２３の下面には一枚の円形の基準電極板
６が密着固定されている。又、インナコア２４の各凹部
２４ａには、この四部２４ａと同寸法の扇形をした検出
電極板７　ａｔ　７　ｂ、　７　ｃ、　７　ｄが挿入さ
れ、密着固定されている。上記検出電極板７ａｔ７ｃ及
び検出電極板？　ｂ、　７　ｄはそれぞれ互いに対向し
ている。

そして、上記収納空間５内には磁性球８ａ（磁性剛体）
が基準電極板６とほぼ平行に二次元に移動自在に収納さ
れているとともに、ダンパ液としての磁性流体９が隙間
なく満たされている。上記磁性球８は、鉄球８ａとこの
鉄球８ａの外周面に被覆されたテフロン（商標名）製の
被覆材８ｂにより構成されている。

上記磁性球８は前記永久磁石３　ａ、　３　ｂによって
収納空間５の中央に引き付けられている。

尚、上記磁性流体９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であり、磁場を作用させても
強磁性体微粒子の沈澱や凝集が起こらず、見掛は上液体
自身が磁性を有するように振舞うものである。

又、上記基準電極板６と各検出電極板７　ａ、　７　ｂ
。

７　ｃ、　７　ｄによって四つのコンデンサ１０ａ、１
０ｂ。

１０ｃ、１０ｄが構成されている。各コンデンサ１Ｏａ
、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは図示しないリード線を介し
て、第４図に示す検出回路に電気的に接続されている。

即ち、各コンデンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの
一方の電極板をなす基準電極板６はアースされ、各コン
デンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの他方の電極板
をなす各検出電極板７　ａ、　７　ｂ、　７　Ｃ，７ｃ
ｌはそれぞれｃ−ｆ変換器１１ａ、１　ｌｂ、１１ｃ’
、１１ｄに接続されている。これにより、コンデンサ１
０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの静電容量ｃ、’、ｃ２
．ｃ、、ｃ４は周波数に変換される。これら周波数は、
各ｃ−ｒ変換器１１ａ、１　ｌｂ、１１ｃ、１１ｄに接
続されたｆ−ｖ変換器１２ａ、１２ｂ、１２ｅ、１２ｃ
ｌによって電圧値に変換される。更に、ｒ−ｖ変換器１
２ａ、１２ｃの出力電圧信号は差動増幅器１３ａに入力
されて処理され、Ｘ方向の差動出力信号１４Ｘが得られ
る。

又、ｆ−ｖ変換器１２ｂ、１２ｄの出力電圧信号は差動
増幅器１３ｂに入力されて処理され、Ｙ方向の差動出力
信号１４．が得られる。これら差動出力信号１４ｘ＋１
４ｙに基づいて表示器（図示しない）においで加速度が
デジタル表示されるようになっている。

上述構成の二次元加速度センサ１を移動体に取り付けて
、移動体の加速度を検出する場合について説明する。

移動体が停止又は等速度運動をしている場合には、磁性
球８は永久磁石３　ａ、　３　ｂの磁力により引き付け
られて、第２図に示すように収納空間５の中央に位置す
る。即ち、磁性球８は各検出電極板７　ａｔ　７　ｂ＋
　７−ｃ、　７　ｄのいずれに対しても偏ることなく位
置する。したがって、各コンデンサ１０ａ、１０ｂ、１
０ｃ、１０ｄの静電容量ｃ、、ｃ２．ｃ、、ｃ、は等し
く、その結果、各差動増幅器１３ａ、１３ｂからの差動
出力信号１４ｘ、１４ｙはゼロとなって、表示器におい
てゼロ値をデジタル表示する。

移動体が上記状態から第３図において矢印Ａ方向に加速
度運動をすると、磁性球８がその加速方向と逆の方向へ
慣性力を受け、永久磁石３　ａ、　３　ｂに抗して収納
空間５内を転勤あるいは滑動し、第３図に示すように、
上記慣性力と永久磁石３ａ、３ｂによる引き付は力とが
平衡する位置で静止する。

尚、上記磁性球８の移動において、磁性球８の表面は摩
擦抵抗の極めて小さいテフロン製の被覆材８ｂによって
形成されているので、磁性球８とインナコア２４や各検
出電極板７　ａ、　７　ｂ＋　７　ａｔ　７　ｄとの接
触点における摩擦抵抗が小さくなり、その結果、摩耗が
少なく、耐久性が向上する。

上記磁性球８の位置の変化によって、基準電極板６と各
検出電極板７　ａ、　７　ｂ、　７　ｅ、　７　ｄ間の
誘電率が変化し、その結果、各コンデンサ１０ａ、１０
ｂ。

１０ｃ、１０ｄの静電容量ｃ、、ｃ２．ｃ、、ｃ、が変
化する。このうち、コンデンサ１０ａ、１０ｃの静電容
量Ｃ，，Ｃ３の変化は差動増幅器１３ａにおいて差動出
力として検出され、Ｘ方向の差動出力信号１４×が得ら
れる。又、コンデンサ１０ｂ、１０ｄの静電容量Ｃ２，
Ｃ４の変化は差動増幅器１３ｂにおいて差動出力として
検出され、Ｙ方向の差動出力信号１４ｙが得られる。こ
れらＸ方向、Ｙ方向の差動出力信号１４ｘ、１４ｙに基
づいて、表示器においてＸ方向、Ｙ方向の加速度をプラ
ス値又はマイナス値でデジタル表示する。このようにし
て、二次元加速度センサ１により二次元的な加速度を検
出することができる。

上記磁性球８の鉄球８ａは含有磁性材の絶対量が多いの
で、永久磁石３　ａ、　３　ｂによる磁性球８を引き付
ける力が増大する。又、収納空間５に磁性流体９が充満
していて永久磁石３　ａ、　３　ｂによる磁力が磁性球
８に有効に働くので、この点からも引き付は力が増大す
る。その結果、センサ１の検出領域が従来よりも広がる
。

又、磁性球８の廻りを満たしている磁性流体９は磁性球
８に対してグンパとして作用する。したがって、例えば
移動体が加速度運動をするだけでなく高周波振動を伴っ
ている場合に、高周波振動は磁性流体９に吸収されるの
で、磁性球８は加速度による慣性力のみに支配されて移
動し、振動に起因する検出誤差は生じなくなる。そして
、この磁性流体９の粘度を変えることによって、セ、ン
サ１の応答性を所望に設定することができる。

上記二次元加速度センサ１は通常の加速度検出用に限ら
ず、傾斜度即ち重力加速度検出用としても使用可能であ
り、その場合には、センサ１が傾斜した時に磁性球８が
傾斜方向に移動する。

この発明は上記実施例に制約されず種々の態様が可能で
ある。

例えば、ダンパ液は磁性流体に限るものでなく、オイル
でもよい。

又、上記実施例においては、磁界発生部材として一対の
永久磁石を用いているが、一つの永久磁石で構成しても
よい。

更に、磁界発生部材として可変の電磁コイルを用い、静
電容量の変化に基づく出力信号をこの電磁コイルにフィ
ードバックさせて、磁性剛体が常に収納空間の中央に位
置するように上記電磁コイルの供給電圧を制御し、この
供給電圧を検出することによって傾斜度や加速度を検出
するようにしてもよい。

（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、収納空間内に
、磁性剛体が移動自在に収納されていることにより、検
出領域が広がり、検出精度及び再現性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までの図面はこの発明の一実施例を示
すものであり、第１図は二次元加速度センサの縦断面図
、第２図は第１図■−■断面図、第３図は任意の方向に
加速した際の要部概略平面図、第４図は検出回路のブロ
ック図である。１・・・センサ、　　２・・・ケーシング、３　ａｔ　
３　ｂ・・・磁界発生部材（永久磁石）、５・・・収納
空間、　６・・・基準電極板、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ
−＝検出電極板、８・・・磁性剛体、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ−・・コンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

　ケーシングの内部に形成された収納空間を挟むように
して基準電極板と検出電極板とを対向して配置し、少な
くとも上記検出電極板を上記収納空間の中央から放射状
に三つ以上に分割して、これら検出電極板と基準電極板
とで三つ以上のコンデンサを構成し、上記収納空間には
磁性剛体を二次元的に移動自在に収納し、この磁性剛体
を磁界発生部材により収納空間の中央に引き付けるよう
にしたことを特徴とする二次元加速度センサ。