JPH062244U - サーボ式加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振子を揺動可能に支持する弾性板ばねの両端
側固定部での温度変化に伴なう伸縮変形を防ぎ、センサ
としての性能を確保する。 【構成】 架台５に対し基端部６ａが固定されかつ自由
端６ｂがトルカコイル２のコイルボビン３に設けられた
連結部３ａに連結固定される一対をなす弾性板ばね６，
６を備えている。これら各板ばねの基端部および自由端
が固定される架台とコイルボビンとを、熱膨張係数が同
一となる材質で形成する。これにより、周囲雰囲気での
温度変化に伴なって板ばねの面方向に向って、この板ば
ねの両端側固定部での相対的な関係がずれるのを防ぐ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車載用加速度計として用いて好適な弾性ばね支持方式振子型のサー ボ式加速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

移動体に働く加速度に応じた振子の振れ変位を電気信号として取り出し、それ を振子に設けたトルカコイルに供給し、そのトルカコイルに発生する磁界と永久 磁石との間で作用する磁気力によって振子を元の位置に戻すように構成されてい るサーボ式加速度計が、たとえば実公昭５９−２６２８６号公報等により従来か ら知られている。

【０００３】 すなわち、従来この種のサーボ式加速度計は、アルミ板とこれに一体的に組み 付けられたコイルボビンに巻回されるトルカコイルとからなる振子を、加速度が 作用する方向に平行して配置し、かつこの振子を、架台から垂下して設けた一対 の弾性板ばねの自由端に保持させとともに、前記アルミ板の面に直交する方向に 永久磁石を配置し、さらにアルミ板に設けたスリットを介して振子の位置を確認 するＬＥＤとフォトダイオードとからなる光センサを設けてなる構造となってい る。

【０００４】 ところで、上述した従来装置では、弾性板ばねの自由端に、板ばねの延設方向 と直交する状態で前記振子を構成するアルミ板とトルカコイルとを配設し、これ に合わせて永久磁石等といった他の部材も配設していることから、デッドスペー スが多く、全体が大型化し易く、組立も面倒である等の不具合があった。

【０００５】 このため、本出願人は、特願平３−１６３３６８号等により、構成の簡素化と 組立性の向上、さらには全体の小型化を達成し得る加速度センサを先に提案して いる。

【０００６】 すなわち、この加速度センサは、図７に示したように、振子１としてのトルカ コイル２を巻回したコイルボビン３とこれに付設したアルミ板４とを、垂直な状 態で加速度の作用する方向に平行に配設し、かつ前記コイルボビン３の両面側に 張り出させて設けた連結部３ａ，３ａに対し、架台５に基端部６ａ，６ａを固定 した状態で垂下させた一対の弾性板ばね６，６の自由端６ｂ，６ｂを連結するよ うに構成し、これらの板ばね６，６を、前記加速度の作用する方向に弾性変形さ せることにより自由端６ｂ，６ｂおよびこれに吊り下げた振子１を振子運動させ るようになっている。

【０００７】 そして、このような構成では、振子１の変位を検出する光センサ手段やトルカ コイル２と協働して磁気力を発生させる永久磁石（共に図示せず）を、振子１の 両側で板ばね６，６の配設スペース内に組込むことが可能で、全体の小型化を図 れるものであった。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したような構造による加速度センサにおいて、実用面から 問題を生じている。 すなわち、上述したトルカコイル２が巻回されるコイルボビン３としては、合 成樹脂材を用いることが従来から一般的であるが、このコイルボビン３の連結部 ３ａ，３ａに連結される板ばね６，６の基端部６ａ，６ａが固定されるばね保持 用の架台５は、金属材で形成することが一般的であった。

【０００９】 このような構造によれば、この加速度センサを使用する雰囲気温度が変化した 時に、両部材での線膨張係数の差によって、図８の(a) または(b) から明らかな ように、架台５または連結部３ａ，３ａを有するコイルボビン３が図中矢印で示 すように伸び縮みし、これにより板ばね６，６が弾性変形する方向と直交する板 厚方向にハの字状に広げられたり、または逆に広げられたりし、結果として架台 ５のばね取付面とコイルボビン３の連結部３ａ，３ａにおけるばね取付面がねじ られるという問題を生じている。

【００１０】 そして、このような現象が生じると、加速度による振子１の変位に誤差が生じ 、センサとしての性能に悪影響を及ぼすもので、このような問題点を一掃し得る 何らかの対策を講じることが望まれている。 特に、このような問題は、加速度センサのように、振子１の微妙な動きを検知 することが必要である場合に、センサ性能に大きく影響するものであり、このよ うな板ばね６，６での無用な変位は一掃しなければならない。

【００１１】 本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、周囲雰囲気での温度変 化によっても、センサとしての性能を維持し得るサーボ式加速度センサを得るこ とを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

このような要請に応えるために本考案に係るサーボ式加速度センサは、架台に 対し基端部が固定されかつ自由端がトルカコイルのコイルボビンに設けられた連 結部に連結固定される一対をなす弾性板ばねを備えなり、これら各板ばねの基端 部および自由端が固定される架台とコイルボビンとを、熱膨張係数が同じ材質で 形成したものである。

【００１３】

【作用】

本考案によれば、弾性板ばねの基端部が固定される架台と、自由端が連結固定 されているコイルボビンとでの相対的な位置関係が、たとえ外部から熱を加えた としても、板ばねの面方向では多少変化するも、板ばねの板厚方向つまりこの板 ばねでにねじれを生じる方向では変化せず、温度変化に伴うセンサ性能の劣化を 防止し得るものである。

【００１４】

【実施例】

図１ないし図６は本考案に係るサーボ式加速度センサの一実施例を示すもので あり、これらの図において、サーボ式加速度センサ１０全体の概略構成を、図３ ないし図６を用いて簡単に説明する。 なお、上述した実施例では、前述した図７等と同一または相当する部分には、 同一番号を付して詳細な説明は省略する。

【００１５】 これらの図において、符号１１は振子１に平行して配設されたマグネットプレ ートで、その内側面に一対の永久磁石１２，１２が、加速度の作用する方向に所 定間隔をおいて付設されている。そして、これらの永久磁石１２，１２は、アル ミ板４の左、右両側面部分にわずかな間隙をおいて対向し、かつそれぞれの磁極 が逆になるようになっている。

【００１６】 １３はスペーサで、このスペーサ１３には、前記永久磁石１２，１２間に位置 して光センサ手段の光源となるＬＥＤ１４が設けられている。

【００１７】 １５は前記マグネットプレート１１に対向して配設されその間に前記振子１が 配置されるプリント回路基板で、このプリント回路基板１５には、図示を省略し たが、この加速度センサ１０として必要な各種電気回路部品や配線等が設けられ ている。１６はこのプリント回路基板１５の内側に付設された磁性板材からなる ヨークで、このヨークの一部に形成された窓部には、前記ＬＥＤ１４に対向して 光センサ手段となる二分割タイプのフォトダイオード１７が受光素子として設け られている。

【００１８】 図３等において１８は前記振子１を構成するコイルボビン３とアルミ板４に穿 設されたスリットで、このスリット１８を介してＬＥＤ１４からの光をフォトダ イオード１７が選択的に検知することで生じる電気信号によって、振子１の変位 位置を検出する変位検出器が構成されている。

【００１９】 以上の構成において、トルカコイル２とアルミ板４からなる振子１は、板ばね ６，６により支持されることにより、加速度の作用方向つまり図３および図５で 矢印で示した方向に揺動動作するようになっている。 また、上述した加速度センサ１０は、マグネットプレート１１、スペーサ１３ 、ヨーク１６、プリント回路基板１５を、その内部空間内に前記振子１を組込ん だ状態で積層し、ねじ等で一体化されることにより、全体が小型化された状態で 構成されている。

【００２０】 さらに、上述した加速度センサ１０では、図示は省略したが各種の抵抗や差動 増幅器によるサーボ増幅器からなる電気回路によって、光センサ手段によって得 られた電気信号に基づき、振子１を元の位置に戻すための電流をトルカコイル２ に与えるようになっており、またこのトルカコイル２に直列接続される抵抗の両 端に発生する電圧によって加速度の大きさを検出し得るようになっている。

【００２１】 ここで、上述した構成による加速度センサ１０では、図５中で想像線矢印で示 したように、一方の永久磁石１２からアルミ板４、トルカコイル２、ヨーク１６ 、トルカコイル２、アルミ板４、他方の永久磁石１２、マグネットプレート１１ によって磁束のループが形成されている。 そして、振子１は図中矢印方向に移動し、かつ加速度が加わることによって光 センサ手段（１４，１７）から発生している位置信号が変化する。そして、この 信号変化がサーボ増幅器を介してトルカコイル２に供給されると、トルカコイル ２に流れる電流と磁界との間で磁気力が作用し、振子１を元に戻す力が作用する 。したがって、実際の振子１が移動する距離は極めて小さな距離となる。また、 トルカコイル２に直列接続されている抵抗の両端には検出した加速度に対応した 電圧が発生する。

【００２２】 さて、本考案によれば、上述したサーボ式加速度センサ１０において、マグネ ットプレート１１等に一部がねじ止めされている架台５に対し基端部６ａが固定 されかつ自由端６ｂがトルカコイル２のコイルボビン３に設けた連結部３ａ，３ ａに連結固定されている一対をなす弾性板ばね６，６における基端部および自由 端が固定される架台５とコイルボビン３とを、熱膨張係数が同一となる材質で形 成するようにしたところに特徴を有している。 なお、図中２０は板ばね６，６の基端部６ａ，６ａを架台５に対して圧接して 固定される押えプレートで、ねじ２１等によって架台５に一体的に固定されてい る。この押えプレート２０も、上述した架台５と同一材料で形成するとよい。 また、図中２２はコイルボビン３の連結部３ａ，３ａに板ばね６，６の自由端 ６ｂ，６ｂを締結固定するねじである。

【００２３】 ここで、上述した架台５とコイルボビン３を形成する材料としては、たとえば ＰＧＴ−Ｇ３０（ガラス３０％入りポリブチレンテレフタレート樹脂）等を用い るとよいことが、実験により確認されている。しかし、これに限定されず、それ 以外の材料であってもよいもので、要は熱膨張係数の同じものを用いるとよいも のである。

【００２４】 このような構成によれば、弾性板ばね６，６の基端部６ａが固定される架台５ や押えプレート２０と、自由端６ｂが連結固定されているコイルボビン３とでの 相対的な位置関係が、たとえ外部から熱を加えたとしても、板ばね６の面方向で は多少変化するも、板ばね６の板厚方向つまりこの板ばね６でにねじれを生じる 方向では変化せず、周囲雰囲気での温度変化に伴うセンサ性能の劣化を確実に防 止し得るものである。

【００２５】 なお、本考案は上述した実施例構造には限定されず、サーボ式加速度センサ１ ０各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることは言うまでもない。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係るサーボ式加速度センサによれば、架台に対し 基端部が固定されかつ自由端がトルカコイルのコイルボビンに設けられた連結部 に連結固定される一対をなす弾性板ばねを備えなり、これら各板ばねの基端部お よび自由端が固定される架台とコイルボビンとを、熱膨張係数が同じ材質で形成 したので、簡単な構成にもかかわらず、弾性板ばねの基端部が固定される架台と 、自由端が連結固定されているコイルボビンとでの相対的な位置関係は、たとえ 外部から熱を加えたとしても、板ばねの面方向では多少変化するも、板ばねの板 厚方向つまりこの板ばねでにねじれを生じる方向では変化せず、従来のような温 度変化に伴うセンサ性能の劣化を確実に防止し得るという実用上種々優れた効果 がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るサーボ式加速度センサの一実施例
を示す振子および弾性板ばねによる支持部の概略図であ
る。

【図２】図１の概略側面図である。

【図３】サーボ式加速度センサ全体の概略構成を説明す
るための要部正面図である。

【図４】図３の要部構成を示す側断面図である。

【図５】図３を平面方向から見た振子部分の概略平面図
である。

【図６】図３を平面方向から見た振子を吊り下げ支持す
る弾性板ばね部分の概略平面図である。

【図７】加速度センサの従来例を示す振子および弾性板
ばねによる支持部を示す概略図である。

【図８】図７に示した加速度センサにおいて温度変化を
受けたときの不具合を(a),(b)に示した概略説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 振子 ２ トルカコイル ３ コイルボビン ３ａ 連結部 ４ アルミ板 ５ 架台 ６ 弾性板ばね ６ａ 基端部 ６ｂ 自由端 １０ サーボ式加速度センサ １１ マグネットプレート １２ 永久磁石 １３ スペーサ １４ ＬＥＤ １５ プリント回路基板 １６ ヨーク １７ フォトダイオード １８ スリット ２０ 押えプレート ２１ ねじ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速度に応じた振子の変位を検出し、そ
   の検出信号をトルカコイルに供給して振子を元の方向に
   駆動するとともに、この検出信号の値で加速度を表すサ
   ーボ式加速度センサにおいて、 架台に対し基端部が固定されるとともに自由端が前記ト
   ルカコイルのコイルボビンに突設された連結部に連結固
   定されている一対の弾性板ばねを備えてなり、これら各
   弾性板ばねの基端部および自由端が固定される架台とコ
   イルボビンとを、熱膨張係数が同一となる材質で形成し
   たことを特徴とするサーボ式加速度センサ。