JPH03138568A - 加速度センサ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は加速度を検出するための加速度センサに関する
ものである。

（従来の技術） 近年においては車両の走行時における加速度を検出する
ための種々の加速度センサが開発されている。このよう
な従来の加速度センサとしては第７図に示すようなもの
が知られている。

第７図はいわゆる片持梁構造を有する従来の加速度セン
サである。この加速度センサは、ダンパオイル１０７の
封入されたインナーケース１０９内に弾性を有する板状
の梁１０１の一端に付加質聞としてのウェイト１０３を
固着してなる振動子１０５の他端を支持して構成されて
いる。また、封入されるダンパオイルは振動子１０５の
自由振動を速やかに減衰させて過渡特性等の向上を計る
もので、所定の粘度（以下、粘性係数ともいう）を有す
るシリコンオイル等が用いられる。

また、前記振動子１０５の基部に固着される歪ゲージ１
１１は振動子１０５の変位（歪）量を電気信号に変換す
るためのものであり、この歪ゲージ１１１によって変換
され得られた変位量に係る電気信号は信号増幅回路１１
３によって増幅される。この信号増幅回路１１３によっ
て増幅された信号はワイヤハーネス１１５及びコネクタ
１１７を介して外部へ出力される。

（発明が解決しようとする課題） ところで第７図に示すような梁構造を有する振動子１０
５を用いた場合には、微小な加速度を検出しようとする
と梁１０１の有する弾性を大ぎく設定すると共に、ダン
パオイル１０７の粘度も低く設定する必要が生じる。

しかしながら、弾性を大ぎくすると大きな加速度、例え
ば輸送中の落下等による衝撃等が当該振動子１０５に加
わった際に梁１０１に破損が生じやすくなってしまう。

またこのような輸送中の破損事故を防止するために厳重
にパッケージを行なう等処理を講じると、輸送に係るコ
ストの上昇を招来するところとなってしまう。

方、第８図に示すように、通常シリコンオイル等のダン
パオイル１０７の温度特性はダンパオイル１０７の温度
が上昇するに応じてダンパオイル１０７の粘度が低下す
るものである。このため、温度が変化すると第９図に示
すように加速度センサから出力される出力信号すなわち
センサ出力に変動が生じる。

具体的に説明すると、低温における周波数に対するセン
サ出力を示す特性曲線ａ１常温における周波数に対する
センサ出力を示す特性曲線ｂ、及び高温における周波数
に対するセンサ出力を示す特性曲線Ｃで示されるように
、温度が上昇するに応じてセンサ出力の値も大きな値に
変動してしまう。また更に低温時における周波数に対す
る位相の遅れを示す特性曲線×、常温における周波数に
対する位相の遅れを示す特性曲線ｙ、及び高温における
周波数に対する位相の遅れを示す特性曲線２で示される
ように、周波数に対する位相の遅れもまた同様に温度に
応じて大幅に変動してしまう。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、第１の目的
とするところは輸送中等に急激な衝撃が加わるようなこ
とがあった場合でも、振動子の破損を確実に防止するこ
とのできる耐衝撃性に優れた加速度センサを提供するこ
とにある。

また第２の目的とするところは、ダンパオイル等の温度
の変動に影響されることなく一定のセンサ出力を取り出
すことのできる加速度センサを提供することにある。

［発明の構成］ （ｉ１題を解決するための手段） 上記第１の目的を達成するための本発明が提供する第１
の手段は、筺体内に封入され形成される電場によって粘
度を変化し得る粘性体と、前記筺体内に設けられて加え
られる加速度に応じて変位量る変位手段と、前記変位手
段の変位量を電気信号に変換して出力するする変換手段
と、前記筺体内に電場を形成して当該粘性体の粘度を変
化させて前記変位手段の変位量を抑制する抑制手段とを
有して構成した。

また第２の目的を達成するための本発明が提供する第２
の手段は、筺体内に封入され印加された電圧に応じて粘
度を変化し得る粘性体と、前記筺体内に設けられて加え
られる加速度に応じて変位する変位手段と、前記変位手
段の変位量を電気信号に変換して出力する変換手段と、
前記粘性体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度
検出手段によって検出される温度に基づいて前記粘性体
へ印加する電圧を制御して当該粘性体の粘度を一定の値
に調整する制御手段とを有して構成した。

（作用） 本発明が提供する第１の手段は、加えられる加速度に応
じて変位する変位手段を筺体内に設けると共に、この筺
体内に電場の強さに応じて粘度を変化し得る粘性体を封
入している。この粘性体の粘度を変化させることにより
、変位手段の変位量を抑制するようにしている。これに
より変位手段のｍ造および特性を変化させることなく、
粘性体の粘度を変化させるだけで変位手段の耐衝撃性を
改善覆ることができる。

また本発明が提供する第２の手段は、加えられる加速度
に応じて変位する変位手段を筺体内に設けると共に、こ
の筺体内に印加された電圧に応じて粘度を変化し得る粘
性体を封入している。また粘性体の温度を検出するだめ
の温度検出手段を有しており、粘性体の温度に応じて粘
性体へ印加する電圧を制御することによりこの粘性体の
粘度を定の値に調整するようにしている。これにより粘
性体の温度が変動した場合であっても一定のセンサ出力
を取り出すことができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

まず第１図を参照して加速度センサの構成を説明する。

インナーケース９は、上方側の開口端をキャップ１９で
密封し得る金属等の導電性の部材により形成される筐体
としての容器であって、内部にはダンパオイル７が封入
されると共に、いわゆる片持梁構造を有する振動子５が
内装されている。

キャップ１９は、インナーケース９との間に絶縁体２１
を介在させて該インナーケース９とは電気的に絶縁され
た状態でインナーケース９の開口端を封止し得るように
構成されている。また、前記インナーケース９とキャッ
プ１つには、それぞれ電源線２３ａ、２３ｂ及びコネク
タ２５を介してバッテリ等のポータプル電源２７を適宜
接続することができ、従って所望に応じてこのインナー
ケース９とキャップ１９との間に、当該ポータプル電源
２７から印加される電圧によって電場（電界）を形成す
ることができる。さらに、キャップ１９の中心部には同
様に絶縁体２１を介在させて後述する振動子５が支持さ
れている。

振動子５は、第１図において上側の一端が前記キャップ
１９の絶縁体２１によって固定され、所定の弾性を右す
る梁１と、この梁１の下側の他端に固定される（−１加
質量としてのウェイト３とで構成される。

またインナーケース９内に封入されるダンパオイル７に
は第２図に示すように印加された電圧の値に応じてその
粘度が上昇する、いわゆる電場依存流体（Ｆｉｅｌｄ−
ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　　ｆｌｕｉｄ　）が用いられてい
る。

歪ゲージ１１は前記キャップ１９の絶縁体２１と前記梁
１との間若しくば梁１の基部の、方向Ｆの加速を検知し
得る位置に固着されて、該梁１の基部に生じる梁１の歪
み量に応じて、例えば電気抵抗の変化として検知するも
のであって、検知した加速度に応じて変位する変位手段
としての振動子５の変位量を電気信号に変換するだめの
変換手段である。信号増幅回路１３は歪ゲージ１１によ
って変換された電気信号を増幅して信号線１５を介して
出力する。この信号増幅回路１３から出力されるセンサ
出力すなわち出力信号はコネクタ１７を介して枠体２９
の外部へ送出される。また所定の電源がコネクタ８を介
して信号増幅回路１３へ与えられる。

次に第１図に示す本実施例の作用を説明する。

まず本実施例の加速度センサを用いて加速度を検出する
場合の作用を説明する。

第１図に示すＦ方向成分を含む加速度を受けるとウェイ
ト３が左右方向すなわち第１図中Ｆ方向へ運動し、これ
によって梁１へ曲げモーメントが加わる。歪ゲージ１１
はこの曲げモーメントによる歪み量を電気量に変換して
信号増幅回路１３へ出力する。信号増幅回路１３は歪ゲ
ージ１１から入力した電気量を増幅してセンサ出力を信
号線１５を介して送出する。

なお前述した加速度の計測時においては通常ポータプル
電源２７は接続されることはないので、従ってダンパオ
イル７に電圧が印加されておらず、ダンパオイル７の粘
度は所定の低い値に設定される。これによってウェイト
３は大きく運動することができ、振動子５は微小な加速
度をも確実に検出することができる。

次に加速度センサを輸送する際の作用を説明する。

加速度センサを輸送する場合には、ポータプル電源２７
から所定の電圧を一対の電極、すなわちインナーケース
９およびキャップ１９へ印加する。

これによりダンパオイル７へ電圧が印加され電場が形成
されると第２図に示すように印加された電圧に応じてダ
ンパオイル７の粘度が上昇する。このようにダンパオイ
ル７の粘度が上昇することにより、ウェイト３の運動量
が抑制される。したがって輸送中において加速度センサ
が予期しない衝撃を受けたとしても振動子５の破損を防
止することができる。

次に第３図を参照して本発明に係る他の実施例を説明す
る。

本実施例はダンパオイル７の温度を検出するための温度
検出手段として温度センサ３１を設けると共に、この温
度センサ３１によって検出された温度に応じてダンパオ
イル７へ印加する電圧を制御することにより、ダンパオ
イル７の温度が変動した場合であってもこのダンパオイ
ル７の粘度を定の値に調整するようにしたことを特徴と
する。

尚、温度センサ３１、電圧調整回路３３以外の装置構成
は第１図に示したものと同様であり、同一番号を付けて
詳細な説明を省略する。

具体的に説明すると、インナーケース９内に設けられた
温度センサ３１は検出したダンパオイル７の検出温度を
電圧調整回路３３へ出力する。電圧調整回路３３はコネ
クタ１７を介して外部から電源が与えられており、温度
センサ３１の検出温度に応じて印加する電圧の値を制御
する。すなわち第４図に示づように温度センサ３１によ
って検出された検出温度に対してこの検出温度が高くな
るのに応じて高い電圧を発生するように制御する。

このようにして調整された電圧はインナーケース９およ
びキャップ１９を介してダンパオイル７へ印加される。

このように電圧調整回路３３が温度センサ３１によって
検出された検出温度に応じてダンパオイル７へ印加する
電圧を制御することにより、第５図に示すようにダンパ
オイル７の温度が変動した場合であってもダンパオイル
７の粘度は常に一定の値Ｍに設定される。

ここで一定の値Ｍは、例えば加速度センサの動作を補償
し得る最低の温度すなわち最低の作動補償温度において
ダンパオイル７へ電圧を印加しない状態におけるこの時
のダンパオイル７の粘度の値を最適な値Ｍとして選定す
るようにしている。

以上のごとくダンパオイル７の温度が変動した場合であ
ってもこのダンパオイル７の粘度を一定の値Ｍに設定す
るように構成したので、第６図曲線ａに示すように周波
数に対するセンサ出力の特性をダンパオイル７の温度の
変動に係わらず所定の特性として、得ることができる。

また同様に第６図曲線すに示すように周波数に対する位
相の遅れ特性をダンパオイル７の温度の変動に係わらず
所定の特性として得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、粘性体の粘度
を変化させて変位手段の変位量を抑制するように構成し
たので、予期しない衝撃を受けた場合であっても耐衝撃
性を大幅に改善することができる。

また粘性体の温度に応じてこの粘性体へ印加する電圧を
制御することにより、温度の変動に係わらず粘性体の粘
度を一定の値に調整するように構成したので、粘性体の
温度の変動に係わらず正確に加速度を検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示す全体構成図、第２
図はダンパオイルへ印加される電圧に応じて変化するダ
ンパオイルの粘度の値を示すダンパオイルの特性図、第
３図は本発明に係る他の実施例を示す構成図、第４図は
ダンパオイルの検出温度に応じてこのダンパオイルへ印
加される電圧を示す特性図、第５図はダンパオイルへ印
加される電圧を制御することによりこのダンパオイルの
温度が変動した場合であってもこのダンパオイルの粘度
を一定に制御する場合を示す説明図、第６図栂嚇ミは周
波数に対するセンサ出力勇Ｈ時４牡噛＃線；−特性曲線
、第７図は従来例を示づ描成図、第８図は従来例のダン
パオイルの温度の変動に応じてこのダンパオイルの粘度
の変化を示す特性図、第９図は従来例の周波数に対する
センサ出力及び位相の遅れを示す特性曲線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）筺体内に封入され形成される電場によつて粘度を
   変化し得る粘性体と、 前記筺体内に設けられて加えられる加速度に応じて変位
   する変位手段と、 前記変位手段の変位量を電気信号に変換して出力する変
   換手段と、 前記筺体内に電場を形成して当該粘性体の粘度を変化さ
   せて前記変位手段の変位量を抑制する抑制手段と、 を有することを特徴とする加速度センサ。
2. （２）筺体内に封入され印加された電圧に応じて粘度を
   変化し得る粘性体と、 前記筺体内に設けられて加えられる加速度に応じて変位
   する変位手段と、 前記変位手段の変位量を電気信号に変換して出力する変
   換手段と、 前記粘性体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度
   検出手段によって検出される温度に基づいて前記粘性体
   へ印加する電圧を制御して当該粘性体の粘度を一定の値
   に調整する制御手段と、を有することを特徴とする加速
   度センサ。