JPH0697236B2 - 加速度センサ - Google Patents

加速度センサ

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JPH0697236B2
JPH0697236B2 JP63030068A JP3006888A JPH0697236B2 JP H0697236 B2 JPH0697236 B2 JP H0697236B2 JP 63030068 A JP63030068 A JP 63030068A JP 3006888 A JP3006888 A JP 3006888A JP H0697236 B2 JPH0697236 B2 JP H0697236B2
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達夫 杉谷
秀雄 井上
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車等移動体の電子制御ブレーキシステム等
に用いる車両加減速度を計測するための加速度センサに
関する。
〔従来の技術〕
従来の加速度センサとしては、加速方向へ移動自在に磁
性流体をケースに封入し、該磁性流体に一定の磁気を与
える固定永久磁石と前記磁性流体の位置を検出するコイ
ルを有し、該磁性流体の変位によって差動トランスを構
成する前記コイルに発生させる起動力を測定し、その大
きさから加速度を検出するものなどが知られている。
（例えば特開昭60−133370号公報参照）。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかし上記従来技術における加速度センサにおいては、
磁性流体が空気等の他媒質中を移動するため気泡，液泡
等を生じ易く、また磁性流体の移動を容易にするために
複雑な構造を必要とするなどの問題点があった。又、磁
性流体の形状変化を検出する原理であるため、温度変化
による粘性変化、体積膨張等の影響を大きく受けるとい
う問題もあった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、磁性流体中に置かれた永久磁石は自らの磁束により
磁性流体をひきつけ、永久磁石に近いほど磁性流体のみ
かけ密度が大きくなり、これにより安定して浮揚すると
いう現象を利用し、さらに該永久磁石の慣性を用いるこ
とにより簡単な構造で更に高感度で加速度検出を行うよ
うにしたものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために本発明においては、磁性流
体と、該磁性流体中に移動可能に配置された永久磁石
と、該永久磁石及び該磁性流体を封入した非磁性ケース
であって該ケースの内容積形状により該永久磁石の発生
磁束磁路を限定することにより該磁性流体中での該永久
磁石に自動ポジショニング機能をもたせたものと、該永
久磁石の位置を検出する検出手段と、該検出手段の信号
を処理する処理回路とよりなる一軸加速センサが提供さ
れる。
〔作 用〕
上記構成によれば、常時は該磁性流体中に置かれた永久
磁石は自らの発生する磁束分布が均等となる位置（中心
位置）が該永久磁石の安定位置となる様に磁気的復帰力
を受けるが、加速度発生時には慣性により該永久磁石は
加速度の方向と相対的に逆方向の力を受け、一方該永久
磁石は該安定位置への磁気的復帰力をも受けるから、両
者のバランスした位置で安定することになり、その際の
該永久磁石の位置（移動距離）を検出することによって
加速度を検出することができる。
〔実施例〕
第１図は本発明である加速度センサの主構造部600の１
実施例の縦断面図を示す。１は磁性流体で２は円柱状の
永久磁石であり、アルミニウム製のカバー410でおおわ
れており磁性流体１内で安定浮揚している。19はアルミ
ニウムでできたホルダケースで６は復元力調整ホルダで
あり、前記永久磁石２の外周とわずかの空隙をもって同
心状に配置され、前記ホルダケース19に固定されてい
る。７はアルミニウム製のフロントプレートで前記ホル
ダケース19に固定されている。９はシール用ネジのＯリ
ングである。10はアルミニウム製のエンドプレートで７
のフロントプレートと同様にホルダケース19に固定され
ている。11はＯリングである。ホルダケース19は円筒型
であり、その内周面とフロントプレート７、エンドプレ
ート10とで囲まれた円筒空間の中心に前記円柱磁石２が
浮揚し、その外周にギャップを隔ててホルダ６が配置さ
れ、その他の空間に磁性流体１が充てんされている。14
は鉄製ケースで全体をおおっている。フロントプレート
７の磁性流体との接触面とケース14との距離は、エンド
プレート10の磁性流体との接触面とケース14との距離と
同じくしてある。201は磁性流体注入用の穴で202はゴム
製のシール、203はアルミ製のキャップでホルダケース1
9にネジ止めされている。41a,41bはホール素子でフロン
トプレート７、エンドプレート10に設けられた穴210,21
1に接着固定されている。ホール素子41a,41bは同一方向
を向いており、従ってホール素子41aに磁石２のＳ極が
近づくとホール素子41aの出力は正方向に大きくなり、
同時にホール素子41bは磁石のＮ極が遠ざかることによ
り、その出力は同様に正ではあるが減少する方向に出力
される。ホール素子41a,41bの入出力端子からのリード
線は前記シールドケース14に設けられた穴部212,213か
ら外部へ引き出され、回路部300と結線される。第１図
では模式的にその様子を示している。第２図に回路部30
0を示す。電流フィードバック用オペアンプ301,302の正
入力端子には抵抗303,304が接続され、抵抗303の他端は
正の基準電源へ、抵抗304の他端は接地される。オペア
ンプ301,302の負入力端子は各々他端が接地された抵抗3
07,308へ接続され、同時に各々トランジスタ305,306の
エミッタに接続される。トランジスタ305のベースはオ
ペアンプ301の出力端子へ、コレクタはホール素子41aの
負端子へ接続され、トランジスタ306のベースはオペア
ンプ302の出力端子へ、コレクタはホール素子41bの負端
子へ接続されている。又、ホール素子41a,41bの正端子
は各々正の基準電源に接続されている。313,314は差動
増巾を行なうオペアンプで各々の正負入力端子には各々
抵抗309,310又は抵抗311,312を介してホール素子41a,41
bの出力端子に接続されている。又、オペアンプ313の負
入力端子は抵抗315を介してオペアンプ313の出力端子と
接続され、オペアンプ314の負入力端子は抵抗316を介し
てオペアンプ314の出力端子と接続されている。オペア
ンプ313,314の出力端子は各々抵抗317,318を介してオペ
アンプ320の入力端子に接続されている。319はゲイン調
整用の可変抵抗でオペアンプ320の負入力端子に一端
が、又、出力端子に他端が接続されている。オペアンプ
320の正入力端子は抵抗322を介してオペアンプ321の出
力端子及び負入力端子と接続され、オペアンプ321の正
入力端子は可変抵抗323の可変端子に接続されている。
可変抵抗323の固定端子は抵抗324を介して正の基準電源
へ、他の固定端子は抵抗325を介して負の基準電源に接
続されている。オペアンプ320の出力端子は抵抗326を介
して出力端子327に接続されている。
第１図で示した本発明の一実施例の回路部300を含めた
実施例を第23図に示す。第24図は第23図のＣ−Ｃ断面図
である。箱形鉄製ハウジング501の底部には半円筒形凸
部501aを有し、ステー502が溶接されている。503はハウ
ジングカバーで、ハウジング501と共に箱を形成し、加
速度センサ主構造部600と回路部300とを収納している。
504はアルミニウム製のセンサクランプで、ハウジング5
01に溶接されているスタッド508,509にネジ505,506で固
定することにより、加速度センサ主構造部600をハウジ
ング501に固定している。507は回路部300を搭載したプ
リント基板で、ハウジング501に溶接された第２のスタ
ッド510a〜ｄにスペーサ511a〜ｄをネジ固定することに
より元締めされている。スペーサ511a〜ｄはネジ512a〜
ｄによりハウジングカバー503を共締め固定しており、
又これによりハウジング501とハウジングカバー503も固
定されることになる。610a,bはホール素子41a,41bから
の各々リード線束であり、プリント基板507へ接続され
ている。513はゴムブッシュでハウジング501とハウジン
グカバー503ではさまれて固定され、中心部の穴を介し
て、プリント基板からのリード線束514が外部へとり出
される。
本装置は、磁性流体中に置かれた永久磁石が、磁性流体
を引きつけ、磁性流体のみかけ密度が磁場勾配に比例す
ることに起因する粘弾性により永久磁石と磁性流体外壁
との間に位置調整現象が働くことを利用して、加速度に
応じた永久磁石の一次元変位を実現し、その変位を検出
することにより安定した一軸加速度検出を行なうもので
ある。第10図においてケース100内に磁性流体１と永久
磁石２を封入した時の磁束の模擬図を示している。永久
磁石２の磁束はケース（非磁性体）100及びその外側の
空気（比透磁率１）に対し透磁率３〜５の磁性流体１
にある程度集中してループをえがく。各々の磁束はマッ
クスウェルの応力を受け、等間隔かつ最短距離をとろう
とする。磁性流体１は磁性体であると同時に流体でもあ
り、任意の形状をとりうるため、このマックスウェルの
応力が直接、永久磁石に作用し、第10図（ａ）の如く永
久磁石２の発生する磁束が均等となる位置が永久磁石の
安定位置となる。この状態で加速度Ｇが第10図（ｂ）の
如く働くと、磁性流体の真比重1.3、磁石として希土類
系を使うと比重8.3であるから慣性により磁石２はケー
ス内で加速度と逆方向の力を受ける。磁石は前述の如く
磁気的復帰力を受けているから両者のバランスした位置
ｘで安定する。この、磁石の移動距離ｘは加速度Ｇに対
応しているから、ｘを計測すれば加速度が判る。詳細に
は、磁性流体の見掛け密度Sdは、磁性流体の真密度Se、
磁性流体の磁化Ｍ、磁場勾配GradH、重力加速度ｇに対
し、 となる。又、永久磁石は回りの空間に対し、概略距離の
２乗に反比例する磁場を発生する。従って、永久磁石に
近づく程磁性流体の見かけ密度は大きくなり、磁性流体
における界面活性剤による反発力に起因する弾性効果が
大きくなり、永久磁石とケース壁との間に反発力を生ず
るものと考えられる。従って、加速度に対する慣性質量
は永久磁石のみでなく永久磁石周辺の高密度化した磁性
流体の分布質量も含んで考えなければならない。磁石の
磁性流体中の移動状況を検知するには様々な方法が考え
られる。例えば磁性流体の透磁率が３〜５、磁石の透磁
率が約１であることを利用して、ちょうど差動トランス
と逆の様に、強磁性体とみなすことのできる磁性流体中
の永久磁石の位置を検出する方法である。
第３図は本発明の第２の実施例の縦断面図、第４図は第
３図のＡ−Ａ断面図を示す。１は磁性流体で２は円柱状
の永久磁石であり、磁性流体１内で安定浮揚している。
３は樹脂でできたコイルボビンで、１次コイル4a,4bと
２次コイル5a,5bが巻回されている。６は樹脂性のホル
ダであり、前記永久磁石２の外周とわずかの空隙をもっ
て同心状に配置され、前記コイルボビン３に固定されて
いる。７は樹脂性のフロントプレートで前記コイルボビ
ン３の突起部3aにより融着かしめにて固定されている。
９はシール用のＯリングである。10は樹脂製のエンドプ
レートで７のフロントプレートと同様にコイルボビン３
に固定されている。11はＯリングである。コイルボビン
３は円筒型であり、その内周面とフロントプレート７、
エンドプレート10とで囲まれた円筒空間の中心に前記円
柱磁石２が浮揚し、その外周にギャップを隔ててホルダ
６が配置され、その他の空間に磁性流体１が充てんされ
ている。フロントプレート７とエンドプレート10の磁性
流体と接している側にはテーパ面7a,10aが形成されてい
る。８はフロントプレート７に挿入された樹脂性の栓で
ある。12は磁気的オフセット調整用スクリューで13はナ
ットであり、エンドプレート10にねじこまれている。14
は鉄製のシールドケースで全体をおおっている。フロン
トプレート７の磁性流体との接触面とシールドケース14
との距離は、エンドプレート10の磁性流体との接触面と
シールドケース14との距離と同じくしてある。15は１次
コイル4a,4bの駆動回路と２次コイル5a,5bからの出力の
検出回路である。16はコネクタで、図示されていない16
a,16b,16cの３端子があり、それぞれ電源、アース、
センサ出力端子となっている。17は樹脂性のカバーでコ
ネクタ16を保持し、シールドケース14に固定されてい
る。回路部15は第12図に示してある。第12図で、回路部
15は端子16a′,16b′,16c′をもち、それぞれ前記ター
ミナル16a,16b,16cに接続されている。トランジスタ101
と102のエミッタは接地され、トランジスタ101のベース
はコンデンサ104を介してトランジスタ102のコレクタに
接続され、トランジスタ102のベースはコンデンサ103を
介してトランジスタ101のコレクタに接続されている。
トランジスタ101のベースとトランジスタ102のベースは
抵抗105と106とを直列に介して接続されている。抵抗10
5と106との接続点は＋電源VDDに接続されている。１次
コイル4a,4bは同じ方向に巻いた一つのコイルであり、
中点はVDDに接続されている。１次コイル4aの他端はト
ランジスタ101のコレクタに、１次コイル4bの他端はト
ランジスタ102のコレクタに接続されている。トランジ
スタ101と102のコレクタはコンデンサ109を介してつな
がっている。107,108はコイル4a,4bとパラレルに接合さ
れたフライバック吸収用ダイオードである。以上の回路
構成でマルチバイブレータが形成される。5a,5bは二次
コイルでコイルボビン３にて分割されて巻回され、連続
巻きではあるが5aと5bとは巻き方向が異なっている。二
次コイル5aの一端はダイオード110を介して抵抗112、コ
ンデンサ114、コンデンサ116、抵抗117と接続し、コイ
ル5bの一端はダイオード111を介して、抵抗113、コンデ
ンサ115、コンデンサ116の他端に接続されている。抵抗
112,113、コンデンサ114,115の他端は共にコイル5aの他
端とコイル5bの他端に接続されている。ダイオード110
のカソードは抵抗117を介してオペアンプ120の負入力端
子と抵抗118とコンデンサ119に接続されている。抵抗11
8とコンデンサ119の他端はオペアンプ120の出力端子に
接続されている。ダイオード111のカソードはオペアン
プ120の正入力端子とともに接地されている。オペアン
プ120の出力端子は抵抗121を介してオペアンプ124の負
入力端子と抵抗122に接続され、抵抗122の他端はオペア
ンプ124の出力端子に接続されている。オペアンプ124の
正入力端子は可変抵抗器123の可変端子に接続され、可
変抵抗123の両端はそれぞれ＋電源VDDとグランドへ接続
されている。オペアンプ124の出力端子は抵抗125を介し
て外部への出力端子16c′に接続されている。
本発明における重要な点は、前記永久磁石の中心復帰特
性を制御する点にある。すなわち、加速度Ｇが加わって
いない時の永久磁石２の位置は常に一定の位置でなくて
はならず、かつ、その移動距離に対する復元力は線形で
あることが望ましい。本発明に於てはそのさまざまな方
法について示している。さて第１図の実施例についてそ
の作用を述べる。第１図の実施例においては、永久磁石
の外周に永久磁石の外径より大きな内周をもち磁性流体
のケースより小さい外周をもち、永久磁石とほぼ同じ長
さの非磁性ホルダ６を磁性流体全体の中央部に位置する
ように設けてある。この時の磁束のようすを第14図
（ｂ）に模式的に示してある。非磁性ホルダ６がない時
（第14図（ａ））に比べ、（ｂ）では磁束200が非磁性
ホルダを避けることによって曲げられてしぼりこまれ、
あたかもゴムひもに張力をかけた状態となる。又、磁石
２はホルダ６よりも若干長く構成され、磁性流体の高密
度部分である磁極付近がホルダ６外部に分布し、ケース
100の壁だけのみならずホルダ６の側面400,401との反発
力も利用できる。従って磁石２が変位した時の復元力が
大きくなる。さて、第１図で、加速度Ｇが図の様に加わ
った時、磁石２は矢印と逆方向に相当的に移動し、磁気
復元力と慣性力とのバランス点で静止する。Ｇが加わっ
ていない時、永久磁石２は中央部に位置し、ホール素子
41a,41bとの距離は同一である。又ホール素子41a,41bは
それぞれＳ極、Ｎ極に対し正の電圧を出力する。従って
その差動出力は零である。Ｇが加わって永久磁石２が移
動するとホール素子41aと41bの差分出力に差が生じその
差分はオペアンプ320で増巾されて出力される。Ｇがな
くなると永久磁石２は元の中立位置に復帰し、差動出力
は再び零となる。第１図の実施例では永久磁石２の移動
量をホール素子で検出したが、第３図の如く差動トラン
ス式としてもよい。第３図ではＧが加わっていない時、
１次コイル4a,4bに加えらえていた交流信号に誘導され
て２次コイル5a,5bに生ずる電圧信号は、永久磁石、磁
性流体ともに２次コイル5a,5bに対して相対的に同位置
にあるために同じ信号が生ずる。従ってその差動出力は
零である。Ｇが加わって永久磁石２が移動すると２次コ
イル5aと5bの出力に差が生じその差分はオペアンプ120,
124で増巾されて出力される。Ｇがなくなると永久磁石
２は元の中立位置に復帰し、差動出力は再び零となる。
又、第９図の如く、磁性流体１と永久磁石２を封入した
ケース30に対し例えば磁気抵抗素子40を配置して、永久
磁石からの洩れ磁界を検出してもよい。ブリッジ素子を
用いればその検出回路50は第13図の如く入力抵抗130,13
1、オペアンプ133とフィードバック抵抗132のみの簡単
な構成とすることができる。閉ざされた磁性流体内にお
かれた永久磁石の復元力は一般に第11図の如き特性とな
る。従って磁気抵抗素子の位置をうまく選ぶことにより
加速度に対する出力電圧の特性を直線、Ｓ次曲線等に設
定することもできる。
この様な構成の場合、ホルダケース19内に磁性流体の他
に空気等が混入すると温度変化の影響をうけることにな
る。第１図において磁性流体注入口201を突起させてい
るのはこのためである。すなわち、図示していない真空
装置によりあらかじめケース内の空気を抜いておき、後
で磁性流体を封入する。これにより磁性流体のみを封入
することがきる。
また第３図においてフロントプレート７に設けたテーパ
部7aは、磁性流体封入時のエア抜きのためである。即
ち、コイルボビン３にコイル巻回後、エンドプレート1
0、ホルダ６を組み込んだ後に磁石２を入れて磁性流体
１を入れる。この後、フロントプレート７でふたをする
のであるがこの時栓８は開放しておく。すると余分の磁
性流体が、混入しているエアとともにこの開放部よりあ
ふれる。その後栓８を閉じる。これにより適量の磁性流
体封入とエア抜きとを行なうことができる。又、磁石の
端面（磁極面）と対向する磁性流体端面（フロントプレ
ート７のテーバ部7aおよびエンドプレート10のテーパ部
10aに相当）に同一形状であることが望ましく、かつ各
端面（7a,10a）からシールドケース14までの距離は等し
くなっている。これは磁性流体１から外へ出るじ磁石２
の洩れ磁束とケース14との作用により、磁石２の中立位
置が中心からずれるのを防ぐためと、磁石２の位置−復
帰力特性が非線形になるのを防ぐためである。スクリュ
ー12は鉄製であり、簡便な方法でこの両者を調整できる
ものである。尚、磁性流体としては、ベース流体を水、
パラフィン、その他合成オイル等のいずれかとして、マ
グネタイト（FeO,Fe2O3）、マンガン亜鉛フェライトな
どを安全分散させたものを用いているが、ベース流体は
水銀等の金属であっても流体であればよく、又、分散粒
子もコバルト等の磁性粒子であってもかまわない事は当
然のことである。
又、第18図の様に、永久磁石２にアルミニウムカバー41
0だけでなく非磁性体（例えばエポキシ樹脂等）の磁石
カバー410を装着しても良い。復元力を大きくするため
に希土類磁石等の強力磁石を用いる場合、その磁石近傍
における磁場が強力であるため磁性流体中に分散した磁
性粒子が界面活性剤の反発力に抗して凝集する傾向があ
り、時間ｔの関数に依存する。そこで非磁性カバー410
で永久磁石２をおおうことにより、復帰力として必要な
大きな磁場を得ると同時に磁性流体にかかる最大磁場を
一定値以下とすることができる。
第５図、第６図は本発明における永久磁石２の、磁性流
体内の中心からの移動距離に対する復帰力特性を強化す
る手段としての他の実施例を示す。第５図では非磁性部
材20により磁石側面部の磁性流体封入部の断面積を小さ
くして、磁極から離れるに従ってその断面積が大きくな
るようなテーパ形としている。磁石側面の磁性流体流路
をしぼることにより磁石の径方向への移動を防止して、
軸方向のみの加速度を抽出できるようにし、かつ磁極に
集中してみかけ上の比重が高まり、あたかも不定形のバ
ネとみなすことのできる磁性流体の動きを制御してい
る。又、第６図では磁性流体封入部が単純な円筒状であ
るが、第５図に示すような磁性流体の自然吸着量を封入
してある点で大きな特徴を有している。即ち我々は、自
由状態で磁石が保持しうる磁性流体の量が、磁石の磁束
を磁性流体中で復元力として用いるという我々の目的に
対し最適の量であるという結論に達した。多すぎれば磁
石移動の不感帯の原因となるか又は全く使われていない
部分となるかであり、又、少なすぎれば間に空気層を有
してしまい誤動作を生じてしまう。以上の考えに基づ
き、自由状態で磁石に吸引されうる磁性流体量をあらか
じめ求めておき、同様の磁性流体を封入したものが第６
図に示してある。又、第17図は第６図に示した考えをさ
らに発展させたものである。即ち、第６図の実施例に於
ては必要最小限の磁性流体量と永久磁石外径よりわずか
に大きい磁性流体ケースとのくみあわせとにより磁石復
元力を増すものであり、大きな効果がでるものではある
が、逆に加速度に対して、永久磁石の移動量が小さく検
出感度を上げる必要が出てくる。これは第15図に示す磁
性流体の磁極付近1a,1bが、磁石の移動に伴なって押し
つぶされ、その中の磁性流体の界面活性剤に起因する粒
子間反発力により反発力が生ずるのであるが、第６図の
構造では磁性流体のみかけ比重増大部分（1a,1b）の移
動に伴なう圧力の逃げる所がなく、プレート７′あるい
は10′と磁石２との間で、圧力スプリングとなってしま
い、磁石の移動を効力に抑えるからである。そこで第17
図の様にケース30の内側を、磁石２と磁極片151a,151b
とによる磁石アッセンブリに対して、同じ長さだけ径を
せばめた部分30cと、径を拡げた部分30a,30bを磁極片の
それぞれ外側に設ける方法もある。これにより曲面を形
成する見かけ比重増大部分の移動に伴なう磁性流体圧力
の逃げ部30a,30bに設けられたことになり、充分な復元
力と充分な永久磁石の移動量が得られることになる。
又、第17図に示す磁極片151a,151bは例えば磁石２をフ
ェライトの様な低比重材料としたときの慣性増加の働き
をする。又、希土類系磁石の場合、磁石量をへらして低
コスト化を図れる。
又、第７図の実施例は磁石の軸方向以外への移動を強制
的に禁止しているもので、円筒磁石の内側にケースに固
定した保持棒21を通し、この棒21の軸上で磁石２が移動
可能としてある。又、第８図の実施例は、加速度・出力
特性に２段特性即ち小加速度の時は大ゲイン、大加速度
の時は小ゲインとなるようにしたものである。即ち、ゴ
ム等の弾性膜22a,22bで磁性流体をシールして、その外
側を空気等の気体等、低比重物質で満たした構造であ
る。25a,25bは低比重物質を空気とした時の逃がし穴で
ある。本実施例においては、小さな加速度に対しては比
重1.3の磁性流体の中で比重8.3の磁石が動いてその変位
を検出し、大きな加速度に対しては磁石と磁性流体とが
弾性膜22a又は22bに打ちかって変位し、その変位を検出
するものである。このようにして微小加速度と大加速度
とを同一の装置で計測できるワイドレンジの加速度セン
サとすることができる。
また第９図の実施例は上述したように、磁石の変位検出
手段としてMRE（磁気抵抗素子）40を用いたものであ
る。MREは磁界によりその抵抗値が変化する素子で、飽
和磁界がかかった状態ではその抵抗変化が磁界の方向に
より変化することを利用してアナログ的磁気検出が可能
である。第９図で磁性流体１と磁石２とをガラス又はプ
ラスチック等の非磁性ケース30に封入し、永久磁石２の
端部付近のケース30外部にMRE 40を設けている。このMR
E 40は単体で検出回路を構成することもできるし、第13
図のようにブリッジ40a,40bとして構成することもでき
るし、更に例えば第16図のように１対のMRE 40aと40bと
をそれぞれ永久磁石２の中心の対称点とする点対称位置
に配置して、永久磁石のかたむきに対する影響をキャン
セルすることもできる。
又、19図及びそのBB断面図である第20図に示す如く、ホ
ルダ６を円筒状に形成し、その両端部に穴411a〜d,412a
〜ｄを設け、連通部となる円筒状ギャップ部6bをホルダ
と同心に付与することで圧力逃げを形成し磁気的復元力
以外の影響を減少せしめることもできる。逆に前記の圧
力変化を利用して復元力を構成することも考えられる
が、ギャップ部6aでの流体抵抗にこの圧力変化は依存
し、該流体抵抗は温度変化に伴なう磁性流体の溶媒の粘
度変化に存在するため、温度の影響をうけやすいものと
なってしまうという欠点を有する。又、第19図の如く永
久磁石２の移動可能な空間と連通穴6bとを同心状に形成
することにより加工性と小型化も図れる。
さらに他の実施例を第21図に示す。この実施例ではホル
ダ６を用いることなくホルダケース19の内周を円筒状に
形成しその内径を永久磁石２の外径より大きく、かつ自
由状態で永久磁石２に吸着されうる磁性流体の最大外径
より小さく構成されている、又、前記ホルダケース19に
は穴423a,423bが前記ホルダケース19内の円筒穴と直交
して設けられ、前記ホルダケース19の穴と平行して設け
られた穴421と連通している。422a,422b,424a,424bは各
々めくら栓であり、前記穴423a,423b,421には磁性流体
１が充満している。この様に第1,3,19図の如きホルダ６
を用いなくてもバイパス通路421を設けることにより、
磁石移動に伴なう磁性流体の動きをスムーズになしう
る。
さらに、第22図に他の実施例を示す。2aは円筒状磁石で
ある。６は円筒状ホルダで円筒状可動永久磁石の内径よ
りもその外径が小さくなっている。即ち、先の実施例と
比較してみると、永久磁石が円柱でなくて円筒となり、
円筒状ホルダ６が前記円筒磁石の内周に位置している。
従って永久磁石2aの移動に対して磁性流体の移動通路
（バイパス通路）は円筒ホルダ６の内側421となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、磁性流体中に置かれた永久磁石が、加
速度発生時に受ける慣性力と中心安定位置への磁気的復
帰力とを利用して、比較的簡単な構造で高感度で加速度
検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の１実施例としての加速度センサの縦
断面図、 第２図は、永久磁石の位置検出手段からの信号を処理す
る処理回路の１具体例を示す図、 第３図は、位置検出手段として差動トランスを用いた場
合の構成を示す縦断面図、 第４図は、第３図の加速度センサのＡ−Ａ線における横
断面図、 第５図、第６図、第７図、および第８図は永久磁石と磁
性流体とを封入するケース部分の種々の変形例を示す
図、 第９図は、永久磁石の位置検出手段として磁気抵抗素子
を用いた場合の構成を示す図、 第10図は、本発明の加速度センサの動作原理を説明する
図、 第11図は、磁性流体内におかれた永久磁石の変位と復元
力との関係を示す図、 第12図および第13図は、それぞれ永久磁石の位置検出手
段からの信号を処理する処理回路の他の具体例を示す
図、 第14図（ａ），（ｂ）は、それぞれ磁性流体内におかれ
た永久磁石からの磁束発生状況を説明する図、 第15図は、永久磁石の周囲に磁性流体が自然吸着される
状況を説明する図、 第16図は、永久磁石の位置検出手段として磁気抵抗素子
を用いた場合の変形例を示す図、 第17図は、永久磁石と磁性流体とを封入するケース部分
の更に他の変形例を示す図、 第18図は、永久磁石に非磁性カバーを装着した例を示す
図、 第19図は、円筒ケースに同心円状の圧力逃げ穴を設けた
例を示す図、 第20図は、第19図のＢ−Ｂ線における横断面図、 第21図は、圧力逃げ穴の他の構成例を示す図、 第22図は、リング状磁石の中心部に圧力逃げ穴をもった
ホルダを配した例を示す図、 第23図は、第１図の実施例の詳細図、 第24図は、第23図のＣ−Ｃ断面図である。 （符号の説明） １……磁性流体、２……永久磁石、 ３……コイルボビン、4a,4b……１次コイル、 5a,5b……２次コイル、 ６……復元力調整ホルダ、 6b……圧力逃げ穴、７……フロントプレート、 10……エンドプレート、 14……鉄製のケース、 15……１次コイルの駆動回路と２次コイルの出力検出回
路、 19……ホルダケース、21……永久磁石保持棒、 22a,22b……弾性膜、40……磁気抵抗素子、 41a,41b……ホール素子、 50……磁気抵抗素子からの出力検出回路、 410……非磁性体の磁石カバー、 412……圧力逃げ穴。
フロントページの続き (72)発明者 石原 稔久 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 杉谷 達夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 井上 秀雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁性流体と、該磁性流体中に移動可能に配
    置された永久磁石と、該永久磁石及び該磁性流体が封入
    され、その内容積形状により該磁性流体の形状を支配す
    る非磁性ケースと、該永久磁石の位置を検出する検出手
    段と、該検出手段の信号を処理する処理回路とよりなる
    ことを特徴とする加速度センサ。
  2. 【請求項２】該非磁性ケースの内容積形状は面対称形で
    あって、該永久磁石の磁極軸方向については、該永久磁
    石に自由状態で吸引された状態の磁性流体の全長に略等
    しいか又は短かく、該永久磁石の側面方向については、
    前記自由状態で吸引された磁性流体の直径方向長さに略
    等しい形状である、請求項１に記載の加速度センサ。
  3. 【請求項３】該非磁性ケースの内容積形状において前記
    永久磁石の側面方向の、前記永久磁石の軸方向長さに略
    等しい長さ部分を超えた両端は、内径が少くとも前記自
    由状態で吸引された磁性流体の直径方向長さより大きく
    なっている、請求項２に記載の加速度センサ。
  4. 【請求項４】該非磁性ケースの内容積形状は、永久磁石
    の磁極軸方向については該永久磁石に自由状態で吸引さ
    れた状態の磁性流体の全長に略等しいか又は短かく、か
    つ、該永久磁石は該ケースに対し軸方向に移動可能に軸
    支されている、請求項１に記載の加速度センサ。
  5. 【請求項５】該非磁性ケースの内容積形状は一様な円柱
    又は円筒として形成されており、該円柱又は円筒の両端
    部はバイパス通路を介して連通されている、請求項１に
    記載の加速度センサ。
  6. 【請求項６】該円柱又は円筒の内周又は外周と、該永久
    磁石との間隔は、自由状態における磁性流体の該永久磁
    石への付着量の直径方向長さよりも小さくされている、
    請求項５に記載の加速度センサ。
  7. 【請求項７】該バイパス通路は、該円柱又は円筒状のケ
    ース内周と同心状に形成されている、請求項５に記載の
    加速度センサ。
  8. 【請求項８】少くとも１対の弾性膜をもち、該弾性膜対
    の間に該磁性流体と該永久磁石が封入されている、請求
    項１に記載の加速度センサ。
  9. 【請求項９】該永久磁石に磁極片が設けられている、請
    求項１に記載の加速度センサ。
  10. 【請求項１０】該永久磁石は非磁性カバーで被覆されて
    いる、請求項１に記載の加速度センサ。
  11. 【請求項１１】該永久磁石の位置検出手段は差動トラン
    スを構成している、請求項１に記載の加速度センサ。
  12. 【請求項１２】該永久磁石の位置検出手段は、磁気抵抗
    素子或はホール素子の如く磁界検出素子である、請求項
    １に記載の加速度センサ。
  13. 【請求項１３】該磁界検出素子は該永久磁石に対し点対
    称位置に１対設けられ、ブリッジを構成しているか、又
    はその差動出力をとるようにした、請求項12に記載の加
    速度センサ。
  14. 【請求項１４】該加速度センサが強磁性体製ケースで磁
    気シールドされている、請求項１に記載の加速度セン
    サ。
  15. 【請求項１５】該永久磁石の移動方向に於ける該強磁性
    体ケースと該磁性流体との距離が等しくされている、請
    求項14に記載の加速度センサ。
  16. 【請求項１６】該永久磁石の移動方向に移動する強磁性
    体製の調整手段により、永久磁石の安定位置が調整可能
    とされる、請求項14に記載の加速度センサ。
  17. 【請求項１７】該非磁性ケースの内容積形状は、永久磁
    石の磁極に対向する面がテーパ状となっており、少くと
    も１個所にエア抜き穴と栓とを有している、請求項１に
    記載の加速度センサ。
  18. 【請求項１８】該加速度センサは、内部を略真空状態に
    した後に磁性流体を封入し、シールされてなる、請求項
    １に記載の加速度センサ。
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