JPS63204152A - 加速度検出装置 - Google Patents

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、例えば自動車のような移動する物体の加速
度の作用状態を検出する加速度検出装置に関する。

［従来の技術］ 例えば自動車の走行状態を、マイクロコンピュータ等に
よって構成される制御ユニットによって制御するような
場合、この車両の走行状態を検出するセンサの１つとし
て加速度センサが用いられる。

このような加速度センサとしては、従来からダイヤフラ
ムを用いて構成したもの、あるいは振り子を使用したも
のが知られている。ダイヤフラムを使用する加速度セン
サは、例えばダイヤフラム自体の加速度による変位を、
その表面に貼り付けた歪ゲージで検出するように構成し
ているものが知られている。また、ダイヤフラム自体を
圧電素子によって構成するようにして、ダイヤフラムの
変位を起電力によって検出するようにしたものが知られ
ている。このようにダイヤプラムを使用するものは、比
較的安価に構成できるものであるか、加速度の分解能力
が０．１Ｇ程度であり、特に周波数の低い加速度の検出
には適さない。

また、振り子を用いた加速度センサにあっては、加速度
が加えられることによって振り子動作をするようになる
振り子の変位を、差動トランス等を用いて検出するよう
に構成しているもので、ザーボ機構を内蔵したもの等が
知られている。このような加速度センサにあっては、加
速度検出能力は上記ダイヤフラムを用いたものに比較し
て一桁以上高いものであり、一定加速度も検出できるも
のである。しかし、その構成は複雑になるものであり、
さらに高価なものとなる。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、充分
に簡単に構成できるようにし、且つ加速度検出の分解能
も充分に高いものとすることができるようにして、例え
ば自動車等の移動する物体に作用する加速度を効果的に
検出できるようにして、車両の走行制御用センサとして
も使用できるようにする加速度検出装置を提供しようと
するものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る加速度検出装置は、気体を密
封状態で封入するようにした少なくとも１つの作動室を
有するものであり、この作動室に例えば重りのような慣
性部材の慣性動作に対応する作動力が作用させられるよ
うにしている。そして、上記作動室内の圧力状態を圧力
検出手段によって検出するようにしているものである。

［作用］ 上記のように構成される加速度検出装置にあっては、加
速度が作用させられると慣性部材が移動されるようにな
るものであり、この慣性部材の移動しようとする作動力
が−１−記作動室に作用するようになる。そして、この
作動室内の気体圧力か、」−記慣性部（］によって作用
させられる慣性力に対応するようになるものであり、し
たかってこの作動室内の気体圧力が加速度に対応するよ
うになるものである。すなわち、加速度か作用すること
によって移動されるようになる慣性部材の簡単な構成に
よって加速度か検出できるようになり、圧力検出手段で
検出される信号は加速度と比例関係に設定されるように
なりで、充分に小さな加速度までも高精度に検出可能と
されるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、例えば筒状に構成され
るハウシング１１を有する。このハウジング１１の内部
には、その部上にした軸線方向に移動自在にして重りと
して作用するようになるピストン１２が設定されるもの
で、このピストン１２にはＯリング１３を設け、このピ
ストン１３を境界にして、その両側に密閉された空間と
なる、第１および第２作動室１４および１５か区画形成
されるようにしている。

上記第１および第２の作動室１４および１５には、それ
ぞれ連通管１６および１７が設けられているもので、こ
の連通管１６と１７との間に圧力検出素子１８が介在設
定されるようにする。この圧力検出素子１８は、例えば
半導体圧カセンザを有する通常に知られているものが使
用されるものであり、連通管１６と１７とに設定される
気体圧力の差の圧力が検出されるようにしている。

すなわち、上記のように構成される加速度検出装置にあ
っては、例えば矢印で示す方向に加速度が発生したとす
ると、慣性部材として作用するようになるピストン１２
に対しても同様の加速度が作用するようになり、このた
めこのピストン１２に矢印の方向に変位さぜるような力
が作用するようになる。

ここで、」−記ピストン１２はハウジング１１の内部で
軸線方向に移動自在に設定されているものであるため、
このピストン１２はハウジング１１内で左方向に移動す
るようになる。しかし、このピストン１２の両側に設定
される第１および第２の作動室１４および１５は、共に
密閉された空間によって構成されているものであるため
、この各作動室１４．１５がそれぞれ空気バネとして作
用するようになって、第１および第２の作動室１４およ
び１５内の気体圧力が、上記ピストン１２に作用する慣
性による作動力に逆らうように作用する。そして、加速
度による慣性力と上記空気バネによる力とが釣合った位
置で、ピストン１２が静止されるようになる。

このように加速度が作用している状態でピストン１２が
静止される状態では、第１および第２の作動室１４およ
び１５の内部の気体圧力が異なるようになるものであり
、この圧力差が連通管１６および１７を介して、圧力検
出素子１８で検出されるようになる。すなわち、この圧
力検出素子１８からは、上記圧力差に対応した電気的な
検出信号が得られるようになる。

この圧力検出素子１８で検出された信号は、上記第１お
よび第２の作動室１４および１５の内部圧力の差に対応
するものであるため、これはピストン１２に作用する加
速度に対応した作動力に比例するようになり、上記検出
信号は加速度に比例したちのとなるものでる。

第２図は加速度検出装置のさらに具体化した他の実施例
を示すもので、例えば外形が容易に変形されないような
ガラス、鉄等の材料によって構成された半円形に曲げら
れたパイプ２１を備え、このパイプ２１によってハウジ
ングが形成されるようになっている。この場合、上記パ
イプ２１の円弧部分は、下方に向けて設定されるもので
、このパイプ２１の上記円弧部分には例えばアルコール
、水銀等の液体２２が入れられている。そして、この液
体２２の両側部分のパイプ部分によって第１および第２
の作動室２３および２４が形成されるようにしている。

そして、上記半円形状に成型したパイプ２１の上側の両
端部分は、それぞれ連通管２５および２６を介して付き
合せ設定されるもので、この連通管２５および２６の相
互間に圧力検出素子２７を介在設定するものである。

第３図は上記圧力検出素子２７部分を取り出して示した
もので、第１および第２の入力バイブ゛３０および３１
を備える。そして、この入力バイブ３０および３１は、
それぞれ上記第１および第２の連通管２５および２６に
連通設定されるようにするものである。

上記第１の入力バイブ３０は、シール部材３２を介して
基板３３に取付は設定されているもので、この第１のパ
イプ３０は基板３３を貫通する状態にされている。そし
て、この基板３３を貫通する第１のパイプ３０の開口部
には、この開口部を封するようにしてシリコン板によっ
て構成される半導体ダイヤフラム３４が設けられるもの
である。そして、この半導体ダイヤフラム３４を取り囲
むようにして圧力室３５を形成し、この圧力室３５に上
記第２のパイプ３１が連通されるようにしている。

そして、パイプ２１は半円形に形成されているものであ
るため、このパイプ２１内に適量の液体２２を注入すれ
ば、上記のように第１および第２の作動室２３および２
４が区画形成されるようになる。そして、このように液
体２２が封入された状態で矢印で示すような加速度が作
用すれば、この液体２２は慣性部材として作用するよう
になって、パイプ２１内で移動されるようになる。そし
て、前記第１の実施例で示したと同様に第１の作動室２
３と第２の作動室２４のそれぞれの内部気圧に差が生ず
るようになり、この圧力差が圧力検出素子２７で検出さ
れる。

すなわち、半導体ダイヤフラム３４の両面に作用する圧
力に差が生じ、このダイヤフラム３４にその差圧に対応
した歪が生じて、その歪量に対応した電気的信号が出力
ピン３Ｂから得られるようになるものである。

ここで、パイプ２１の内面を液体２２が滑らかに滑るこ
とができるような壁で構成すれば、この液体２２の移動
に際しての摩擦係数を非常に小さくすることができ、精
度の高い加速度検出が行なえるようになり、特に小さな
加速度までも高精度に検出できるようになる。

第４図は上記圧力検出素子２７からの検出信号の供給さ
れる加速度検出回路の例を示しているもので、上記半導
体ダイヤフラム３４の表面には、抵抗素子を組合わせた
ブリッジ回路が形成されているもので、このブリッジ回
路を構成する抵抗素子それぞれの抵抗値が、ダイヤフラ
ム３４の歪に対応して変化されるようになっている。そ
して、上記ブリッジ回路からの出力信号はオペレーショ
ンアンプ３７．３８で増幅して出力させるようにする。

ここで、上記オペレーションアンプ３７．３８は、高入
力インピーダンスの差動増幅器を構成するようしている
。

第５図はさらに他の実施例を示しているもので、ハウジ
ング４１内に作動室４２が形成されているもので、この
ハウジング４１にはキャップ４３をねじ込み設定し、こ
のキャップ４３によって例えばゴムでなるダイヤフラム
４４を固定保持して、上記作動室４２が区画形成される
ようにしている。

上記作動室４２に内部には、上記キャップ４３でダイヤ
フラム４４と共に保持設定されるようにして支持部材４
５が設けられているもので、この支持部材４５には上記
ハウジング４２の中心軸部に対応するようにしてガイド
ピン４６が設けられている。また重り４７を上記ダイヤ
フラム４４で支えられるようにして設定するもので、こ
の重り４７の中心軸部に形成されるガイド孔４８に上記
ガイドピン４６が挿入設定されるようする。

上記作動室４２に対応するハウジング４１には、上記作
動室４２内の圧力が作用させられるようにして圧力検出
素子４９が取り付けられている。この圧力検出素子４９
は、上記作動室４２を密封するようにしているものであ
り、例えばこの検出装置を取付けるためのステー５０に
よって固定設定されるようにしている。

ずなわち、この加速度検出装置に加速度が作用させられ
ると、この加速度の作用方向に重り４７が移動されるよ
うになる。例えばこの図の左方向に重り４７が移動され
るような加速度が作用した場合には、ダイヤフラム４４
は作動室４２の容積を小さくする方向に変位されるよう
になる。そして、作動室４２に封じ込められた気体を圧
縮するようになる。

この結果作動室４２内の気体圧力が上昇するようになる
ものであり、この圧力変動を圧力検出素子４９で検出す
るようになるものである。

この場合、作動室４２の圧力に対する基準圧力は大気圧
であり、この大気圧と作動室４２の圧力との差圧が圧力
検出素子４９で検出されるようになるものである。

ここで、作動室４２内の圧力との差圧をとる基準圧力は
大気圧であるため、圧力検出素子４９は、必ずしも差圧
を検出する構造のものである必要はなく、例えば感度の
良好な絶対圧力の検出素子であってもよい。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明に係る加速度検出装置にあっては
、例えば簡単な重りによる慣性部材によって加速度の作
用力を検出できるものであり、この慣性部材によって作
動室の圧力が変化されるような簡単な手段によって、通
常に知られている感度の良好な圧力検出素子によって、
加速度に対応した検出信号が得られるようになる。した
かって、非常に簡単な構成によって、周波数の低い加速
度までも高感度で検出できるようになるもので、例えば
車両に作用する加速度センサとして効果的に利用できる
ようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る加速度検出装置を説
明する構成図、第２図はこの発明の他の実施例を説明す
る構成図、第３図は上記実施例に使用される圧力検出素
子の例を説明する構成図、第４図は上記検出素子から検
出信号を処理する回路例を示す図、第５図はこの発明の
さらに他の実施例を説明する断面構成図である。 １１．４１・・・ハウジング、１２・・・ピストン、１
４．１５．２３．２４．４２・・・作動室、１８．２７
．４９・・・圧力検出素子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ＝　１４− 第１図 １Ｓ問昭６３−２０４１５２（５） 第３図 第４図 、４１　．４２ □４゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　気密の状態に構成される気体を充填設定した少なくと
   も１つの作動室と、 加速度が作用することによって、その加速度の作用方向
   に移動自在に設定された慣性部材と、この慣性部材の上
   記加速度によって移動する作動力を上記作動室内の気体
   に作用させる手段と、上記作動室内気体の圧力変動を検
   出する圧力検出手段とを具備し、 上記圧力検出手段によって検出された信号によって、加
   速度に対応した信号が得られるようにしたことを特徴と
   する加速度検出装置。