JPH0658951A - 加速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は車高と共に上下方向加速度を検出す
る加速度検出装置および車高検出装置を内蔵した加速度
検出装置を提供することを目的とする。 【構成】車高の変化に対応して回転する回転軸13に同軸
的に設定された磁石保持部材17に、軸線に対称に一対の
永久磁石181 、182 を取り付けると共に、この永久磁石
181 、182 の間に設定されるようにして回路基板19に取
り付けたホール素子21を設定する。回路基板19にはさら
に他のホール素子20が取り付けられ、このホール素子20
に近接対向して、一端を保持した板ばね24の自由端に保
持して、回転軸13の周囲の余分スペース部に永久磁石22
が設定される。この永久磁石22は板ばね24の先端部を折
曲することにより保持され、この板ばね24の延長線に対
応して左右に分けらて異なる磁極が設定されるもので、
この永久磁石22部を取り囲むようにして渦電流板25が設
定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車体の上下方向の加
速度を検出する加速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の走行する車両の乗り心地および操
舵性を改善するために、車両を支えるサスペンション機
構を制御することが行われており、特に走行する路面に
凹凸が存在しても、車体の上下方向の振動を抑制するよ
うにサスペンション機構を制御するスカイフック制御が
知られている。

【０００３】スカイフック制御とは、例えば空間の固定
点からダンパ機構を吊し、このダンパ機構で車体を支え
るようにして固定点が上下に振動してもその振動が車体
に及ぼされることなく、車体が静止した状態で保持され
るようにするもので、この様な制御を車両のサスペンシ
ョン機構において実行させるためには、車高と共に車両
の上下方向の加速度を検出し、この検出結果に対応して
サスペンションの減衰力を可変制御させる必要がある。

【０００４】例えば、車輪と車体との間に設定されるサ
スペンションのばね上の絶対速度とばね上下間の絶対速
度の正負が等しいとき、すなわち車体と車輪とが反対方
向に移動するとき、および車体と車輪とが同一の方向に
移動し且つ車体の移動速度が車輪の移動速度よりも速い
とき（サスペンションの減衰力が車体に対して制振作用
をするとき）は、サスペンション機構の減衰力を大きく
する。また、逆に前記２つの速度の正負が異なる状態の
とき、すなわち車体と車輪とが同一の方向に移動し且つ
車輪の移動速度が車体の移動速度よりも速いとき（サス
ペンションの減衰力が車体に対して励振作用をすると
き）は、サスペンション機構の減衰力を小さくする制御
を行う。

【０００５】この様な制御を行うためには、車両の上下
方向の加速度を検出する加速度検出機構と共に、車高を
検出する車高検出機構が必要となるものであるが、車両
に対してこの様な２種類の検出機構を設置することは、
構造上さらに制御上で複雑化するものであるため、この
様な両検出機構を一体化してコンパクトにすることが要
望されている。そこで、特表昭６３−５０３０８７号公
報に示されるようにホール素子と板ばねを用いて構成し
た加速度センサが知られている。しかしながら上記の加
速度検出機構にあっては、加速度変化に伴う変位量の測
定用磁石と、渦電流制動用磁石がそれぞれ独立して設定
されるものであるため、必然的に大型化すると共にコス
ト高の要因となっている。また、加速度を検出するため
に磁石を板ばねに取り付ける必要のあるものであるた
め、板ばねに対する磁石の固定には接着剤が使用される
ものであり、生産効率を上げるための１つの障害となっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、サスペンションのスカイフ
ック制御のような減衰力制御が効果的に行える構成を充
分に簡易化することができるようにする加速度検出装置
を提供することを第１の目的とするものであり、さらに
車体の上下方向加速度と共に車高の変化も検出できるよ
うにした加速度検出装置を提供することを第２の目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る加速度検
出装置は、加速度の作用面に直角の方向に延びるように
して一端を固定して保持した板ばねを設けると共に、そ
の反対側の自由運動端に永久磁石を取り付け、前記永久
磁石の前記板ばねに支えられて運動する方向と平行な面
に近接してホール素子を固定設定するもので、前記永久
磁石は、この永久磁石を支える前記板ばねの延びる方向
に一致する線を境界にしてその左右、さらに表裏面でそ
れぞれ異なる磁極が設定され、この磁極間を結ぶように
設定される磁束が前記ホール素子に交差するように設定
される。ここで、前記永久磁石の周囲を前記ホール素子
と反対側の面で取り囲むように渦電流を通過させる部材
が設定される。

【０００８】さらに、前記車両に一体的に取り付けられ
るハウジングに入出力回路の設定される回路基板を設
け、この回路基板に対して前記加速度検出装置を構成す
るホール素子を取り付け設定すると共に、この回路基板
に第２のホール素子を取り付け設定し、この第２のホー
ル素子を挟む位置に、車高の変化に対応して回転角の制
御される回転軸と一体的に回転されるように設定された
一対の永久磁石で構成した回転磁石装置を設置するよう
にして、車体の上下方向の加速度と共に第２のホール素
子によって車高が検出されるようにしている。

【０００９】

【作用】この様に構成される加速度検出装置において
は、１つの永久磁石の磁極性を互いに反対方向に向けて
着磁できることに着目して加速度検出装置の永久磁石が
構成されるものであり、作用する加速度に対応して変位
する前記永久磁石の変位量がホール素子において検出さ
れるようになる。

【００１０】また、この加速度検出装置を構成する前記
ホール素子を出力回路等が形成された回路基板に取り付
け設定されると共に、この回路基板に対して第２のホー
ル素子を取り付け、この第２のホール素子によって、車
高変化に伴って回転される一対の永久磁石によって構成
した磁石装置の回転角を検出するように構成することが
でき、非常にコンパクトに構成して車体の上下方向の加
速度と共に車高が検出され、車体を支えるサスペンショ
ン機構の減衰力制御等のためのセンサ機構として効果的
に利用できる。

【００１１】

【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。図１は加速度検出機構を内蔵した車高検出機
構の断面構造を示すもので、樹脂製のハウジング11は、
詳細は図示していないがサスペンション機構を介して車
輪によって支えられる車体に取り付けられる。

【００１２】このハウジング11の中心部分には、軸線が
水平状に設定されるようにして軸受け機構12が形成され
るもので、この軸受け機構12で回転軸13が保持される。
この回転軸13は、ワッシャ14およびサークリップ15によ
ってスラスト方向の移動が拘束された状態で回転自在に
組み付けられる。

【００１３】図では省略しているが、この回転軸13の端
部は例えば車軸部に連結されたアームの他端部が回転軸
13に結合され、車輪と車体との間隔の変化に伴って、す
なわち車高の変化に伴って回動するアームによって回転
軸13が回転されるようにしている。すなわち、回転軸13
が車高の変化に対応して回転され、この回転軸の回転角
度と車高との相対関係が設定されるようになる。

【００１４】回転軸13の端部には磁石機構16が設定され
るもので、この磁石機構16は回転軸13と同軸の円筒状の
段付き穴が形成された磁石保持部材17と、この磁石保持
部材17の円筒状内面に対応して設定された一対の永久磁
石181 および182 とによって構成されるもので、この磁
石181 および182 は回転軸13の軸線を間にして異なる磁
極が対向設定される。すなわち、一対の永久磁石181 お
よび182 のそれぞれ対向する面の一方がＮ極に設定さ
れ、他方がＳ極に設定されるように着磁され、それぞれ
磁石保持部材17に接着等によって取り付けられている。

【００１５】ハウジング11には、磁石保持部材17に所定
の間隔で設定されるようにして回路基板19が設定され
る。この回路基板19はハウジング11に形成した３点の座
（図示せず）の上に乗せられて、タンピングスクリュウ
あるいは熱かしめによって位置決めされ、車体に対して
垂直状の面が設定されるように固定されている。

【００１６】この回路基板19には、その同一面に加速度
検出用のチップタイプの第１のホール素子20と共に、車
高検出用の第２のホール素子21が取り付けられるもの
で、この第２のホール素子21は磁石機構16を構成する一
対の永久磁石181 および182 の間に設定され、この永久
磁石181 と182 との間の磁束が第２のホール素子21を通
過して設定されるようにする。

【００１７】第１のホール素子20に近接して永久磁石22
が設定されるもので、この永久磁石22の回路基板19と対
向する面の中心に対向するように、第１のホール素子20
が位置され固定されるようにしている。永久磁石22は、
図２で示すようにホルダー23に一端部を締め付け保持さ
れた板ばね24の自由運動できる他端部に取り付け設定さ
れるもので、ホルダー23は詳細は図示していないが回路
基板19にリベット等を用いて取り付け固定されている。

【００１８】具体的には、図２の（Ｂ）で示すように板
ばね24の先端部を永久磁石22の外周を取り巻くように折
曲し、この板ばね24の先端を折曲部の基端部に重ね合わ
せて溶接等によって結合することにより、永久磁石22が
板ばね24の自由端に取り付け保持されるようにしてい
る。

【００１９】ここで、板ばね24は回路基板19の面と平行
の方向、すなわち車体に対して垂直の方向に撓むように
設定されるもので、車体の上下方向の移動に伴って永久
磁石22が回路基板19の面に沿って変位移動するように設
定され、その変位量は車体の上下方向の加速度に対応す
る。この様にして保持される永久磁石22は、板ばね24の
延びる方向に一致する境界線（図２の（Ａ）で破線で示
す）の左右でＮ極およびＳ極が設定され、且つ表裏面で
極性が逆とされるように着磁されている。

【００２０】この様に板ばね24によって保持される永久
磁石22の外周を、所定の間隔を設定して取り囲むように
して、回路基板19に保持して純アルミニウムあるいは銅
によって構成された渦電流板25が設定される。

【００２１】そして、この様に第１のホール素子20およ
び第２のホール素子21と共に、永久磁石22を保持するよ
うになる回路基板19には、図３で示すような出力回路が
形成されているもので、この回路は定電流回路51と共に
第１および第２のホール素子20および21のホール電圧を
それぞれ増幅する増幅回路52および53、これら増幅回路
52および53からの出力の供給される出力回路54および55
を備えるもので、この出力回路54および55からの出力Ｖ
out1およびＶout2をそれぞれ出力するターミナル56およ
び57を備える。

【００２２】この回路基板19部からの出力ターミナル
は、図１で示す導出線26に接続されるもので、この導出
線26はゴム栓27に圧入されて、ハウジング11との間で防
水構造が構成されるようにしている。また、回転軸13と
ハウジング11との間は、オイルシール28によって防水さ
れている。

【００２３】図４は第２のホール素子21の取り付け部の
構成を示すもので、このリードフォーミングされた第２
のホール素子21は、回路基板19の面に設定されたホルダ
ー28によって、その感磁点が回転軸13の中心軸線上で一
対の磁石181 および182 の高さ位置に保持されるように
している。

【００２４】この様に構成される加速度並びに車高検出
装置において、回転軸13は車高の変化に対応して回動す
るアーム部材に連結され、車高変化、すなわち車軸と車
体間の距離の変化に伴って回動されるアームにより回転
軸13が回転される。

【００２５】回転軸13が回転することによって、この回
転軸と共に一対の永久磁石181 および182 が磁石保持部
材17と共に第２のホール素子21の周りを回転し、図５で
示すようにホール素子21の感磁面に対する磁界方向が変
化して、ホール素子21のホール出力電圧が変化する。

【００２６】図６はこの磁界方向の変化に伴うホール電
圧の変化の状態を示すもので、例えば回転軸13の回転角
が−９０°から＋９０°まで回転する間に、ホール素子
21の出力電圧は、第１式で示すように−Ｖa から＋Ｖa
へと正弦波上を連続的に変化する。 Ｖh ＝Ｖa ・ sinθ ………(1) そして、このホール素子21からの出力電圧Ｖh は、図３
で示した増幅回路53および出力回路55によって所望の出
力電圧特性に変換されるようになる。

【００２７】一方、板ばね24によって保持された永久磁
石22は、車両の上下方向の加速度に応じて変位するもの
で、この変位量はホール素子20に向けて互いに反対方向
に向けられる磁束によって、図７で示すようなホール出
力電圧として検出される。

【００２８】このとき、一定の加速度であっても共振周
波数の付近となると、図８で示すように板ばね24の振幅
が増大される。この様な状況を抑制するために、渦電流
板25を永久磁石22のホール素子20とは反対側の面の磁束
を利用して、渦電流作用を用いた制動をかけるようにし
た。

【００２９】実際に車両のサスペンション機構の減衰力
を制御するスカイフック制御に必要な特性においては、
上下方向の振動が０．５Ｈz 〜２０Ｈz 付近まで存在す
るものであるため、振周波数が８０Ｈz 付近に設定され
るように板ばね24の板厚（＝０．２mm）、長さ（＝１６
mm）、幅（＝６mm）、さらに永久磁石22の形状（７mm×
４mm×１０mm、重量＝２１ｇ）を決定することにより、
０．５Ｈz 〜２０Ｈz内での出力誤差を“±１０％”以
下に抑えることができる。

【００３０】また、図３で示したホール素子20の出力の
供給される出力回路54に対して、ローパスフィルタを設
定するようにすれば、高周波領域における不要な信号の
出力を抑えることができる。

【００３１】以上のことより、第１のホール素子20に対
応する永久磁石24は、所望の周波数領域において上下方
向の加速度に対応して変位し、この加速度に応じた変位
量はホール素子20によってホール電圧に変換され、増幅
回路52および出力回路54によって所望の出力電圧特性に
変換される。

【００３２】この様に構成される装置によれば、加速度
検出に際して変位量磁石と渦電流制動用磁石がそれぞれ
独立して設定される従来例に対して、１つの永久磁石22
によって構成できるものであり、コストダウンとコンパ
クト化の両面で効果が発揮されるようになる。

【００３３】また、この永久磁石を板ばねの両面に接着
することによって構成する場合は、位置決めが困難であ
ると共に接着後硬化させるために時間を要し、生産効率
を低下させる要因となっていた。しかし、図２の（Ｂ）
で示したように板ばね24の一端を永久磁石22の回りを取
り囲むように折曲し、この部分で永久磁石22を保持固定
する構造とすることによって、生産効率等を阻害する接
着剤の使用を廃止できる。

【００３４】さらに、板ばね24のホルダー23、さらに渦
電流板25が、例えば直方体形状にされたハウジング11内
の車高検出用の回転軸13の周囲の余分なスペース内に設
置できるものであり、また車高検出機構において必要と
される回路部と、加速度検出機構において必要とされる
回路部が、１つの回路基板19において共用して構成でき
るものであるため、さらに第１および第２のホール素子
20および21に対して電源回路が共用できるものであるた
め、車高検出機構および加速度検出機構を共用する構造
を効果的に小型化できると共に安価に製造できる。

【００３５】そして、渦電流板25は板ばね24の応力限界
を越えないように永久磁石22を取り囲むように設置され
ているものであるが、板ばね24によって永久磁石22を取
り囲み覆うように構成したことによって、永久磁石22が
渦電流板25に衝突するようなことがあっても、この永久
磁石22を破損から確実に保護することができる。

【００３６】

【発明の効果】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、車体の上下方向加速度に応じて変位す
る永久磁石等が非常にコンパクトに構成できるものであ
り、また信頼性の高い状態で車体に作用する加速度が検
出されるようになる。そして、この様な加速度検出機構
は、車高検出機構の周囲の余分なスペース部分にコンパ
クトに収納して構成できるものであるため、加速度検出
機構を内蔵した車高検出機構が小型化して構成できるも
のであり、車両のサスペンション機構の減衰力制御等の
ための車高並びに加速度検出用センサが効果的に構成で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る加速度検出装置を内
蔵した車高検出装置を説明する断面構成図。

【図２】（Ａ）は上記実施例における加速度検出機構の
永久磁石保持機構部を示す斜視図、（Ｂ）は同じく平面
構成図。

【図３】回路基板に設定される回路部を説明する図。

【図４】車高検出のためのホール素子の取り付け部を説
明する図。

【図５】同じく永久磁石およびホール素子部の構成を説
明する図。

【図６】車高検出部のホール素子の出力電圧特性を示す
図。

【図７】加速度検出用ホール素子の出力特性を示す図。

【図８】同じく共振周波数の状態を説明する図。

【符号の説明】

11…ハウジング、12…軸受け部、13…回転軸、16…磁石
機構、17…磁石保持部材、181 、182 …永久磁石（一
対）、19…回路基板、20、21…第１および第２のホール
素子、22…永久磁石、23…ホルダー、24…板ばね、25…
渦電流板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速度の作用面に直角の方向に延びるよ
   うにして一端を固定して保持した板ばねと、 この板ばねの前記固定端と反対側の自由運動端に取り付
   け設定されて永久磁石と、 この永久磁石の前記板ばねに支えられて運動する方向と
   平行な面に近接して固定設定されて、前記永久磁石で発
   生される磁束の変化を電気的な信号に変換して出力する
   ホール素子とを具備し、 前記永久磁石は、この永久磁石を支える前記板ばねの延
   びる方向に一致する線を境界にしてその左右、さらに表
   裏面でそれぞれ異なる磁極が設定され、この磁極間を結
   ぶように設定される磁束が前記ホール素子に交差するよ
   うに設定されるようにしたことを特徴とする加速度検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記永久磁石の前記ホール素子と反対側
   の面に設定された渦電流を通過させる部材を備えた請求
   項１の加速度検出装置。
3. 【請求項３】 前記板ばねの自由端部を前記永久磁石の
   周囲を取り囲むように折曲すると共に、その先端部がこ
   の折曲された板ばねの折曲基端部に接合されるようにし
   て前記永久磁石が前記板ばねの先端部に保持設定される
   ようにした請求項１の加速度検出装置。
4. 【請求項４】 車両の上下方向の加速度の作用面に直角
   の方向に延びるようにして一端を固定して保持された板
   ばねと、 この板ばねの前記固定端と反対側の自由運動端に取り付
   け設定され、前記板ばねの延びる方向に一致する線を境
   界にしてその左右で異なる磁極が設定されるようにした
   永久磁石と、 前記車両に一体的に取り付けられるハウジングに設定さ
   れた入出力回路の設定される回路基板と、 この回路基板に取り付けられ、前記永久磁石の前記板ば
   ねに支えられて運動する方向と平行な面に近接して固定
   設定されて、前記永久磁石で発生される磁束が交差され
   るようにした第１のホール素子と、 車高の変化に対応して回転角の制御される回転軸と、 この回転軸に一体的に回転されるように設定され、対向
   面が異なる磁極とされるように設定された一対の永久磁
   石で構成した回転磁石装置と、 前記回路基板に取り付けられ、前記回転磁石装置を構成
   する一対の永久磁石の相互間で前記回転軸の回転中心軸
   に一致した位置に設定され、前記一対の永久磁石の相互
   間に設定される磁束が交差するように設定された第２の
   ホール素子とを具備し、 前記第１にホール素子から前記車両の上下方向加速度に
   対応した信号が検出され、前記第２のホール素子から車
   高変化に対応した信号が検出されるようにした加速度検
   出装置。