JPH08285885A - サーボ式加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高精度で且つ簡便に組立てることができ、使
用部品数を削減して製造コストを低減することができる
サーボ式加速度センサを提供する。 【構成】 振子構成体１は、金属板６の１面にトルカコ
イルを配置して構成された振子５と、振子５が垂下され
た自由端部４と、基端部３と、自由端部４と基端部３と
を連結する１対の板バネ２ａ及び２ｂとにより構成され
ている。そして、サーボ式加速度センサは、金属板６か
ら離隔して配置された永久磁石と、基端部３が固定され
て振子構成体１を支持する振子構成体の支持フレーム
と、振子５の変位を検出してそれを電気信号として出力
する変位センサと、前記電気信号に基づいて前記トルカ
コイルに給電し、振子５を元の位置に戻す磁気力を発生
させると共に、加速度を検出する検出回路とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車載用の加速度計等に使
用されるサーボ式加速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の移動体に作用する加速度を検
出する加速度センサには、種々のものが提案されてお
り、例えば、特開平４−３６３６６９号及び実開平６−
２２４４号等によるサーボ式加速度センサがある。

【０００３】図２４は、特開平４−３６３６６９号に開
示された加速度センサを示す分解図である。この図２４
に示すように、樹脂からなるＵ字型のベース１２０の内
底面上には、鉛直の中心線ＣＬ３で２分割された第１光
センサ１２９ａ及び第２光センサ１２９ｂから構成され
る光センサ１２９が設置されている。そして、このベー
ス１２０の奥行方向の両側には磁性体からなる板状のヨ
ーク１２１ａ及び１２１ｂが配置され、ベース１２０及
びヨーク１２１ａ、１２１ｂにより囲まれた振子収納空
間Ｓ２が形成されている。また、一方のヨーク１２１ａ
の内側の側面には、磁気回路を形成するための１対の永
久磁石１２８ａ及び１２８ｂが装着されており、他方の
ヨーク１２１ｂには、光源孔１９６が形成されていて、
この孔にＬＥＤ等の光源１９９が設置されるようになっ
ている。

【０００４】ベース１２０並びにヨーク１２１ａ及び１
２１ｂによって形成される振子収納空間Ｓ２には、以下
のように構成される振子１２５が配置されている。即
ち、振子１２５は、下部にスリット１２６ａが形成され
たアルミニウム板１２６と、このアルミニウム板１２６
の１面に設置されたコイルボビン１２７に適当な回数で
巻回されたトルカコイル１２７ａと、アルミニウム板１
２６及びコイルボビン１２７の上部でアルミニウム板１
２６の面と垂直な方向に延出する連結板１２４とから構
成されている。そして、この振子１２５は１対の板バネ
１２２ａ及び１２２ｂによって、支持フレーム１２３か
ら垂下されて支持されている。また、支持フレーム１２
３の１端はヨーク１２１ａの上部に取り付けられてい
る。

【０００５】このように構成された加速度センサに加速
度が作用すると、振子１２５は加速度の方向に揺動す
る。この揺動により振子１２５は一定量変位し、これに
伴い光源１９９からスリット１２６ａを介して光センサ
１２９の中心部に照射されていた光の照射位置も変位す
る。そして、光センサ１２９はこの光の照射位置の変
位、即ち振子１２５の変位に対応した電気信号を出力す
る。この電気信号は増幅されて、コイルボビン１２７に
巻回されたトルカコイル１２７ａに電流が供給される。
これにより、永久磁石１２８ａ及び１２８ｂによって形
成される磁界ループ内を横切って電流が流れることにな
るため、電流が通電しているトルカコイル１２７ａに磁
気力が作用して、振子１２５を元の位置、即ち加速度が
作用する前の位置に戻すと共に、トルカコイル１２７ａ
に直列接続された抵抗の両端に発生する電圧によって、
加速度の大きさが検出される。

【０００６】一方、図２５は、実開平６−２２４４号に
開示された加速度センサにおける振子構成体を示し、振
子を切断した模式的正面図である。この図２５に示す振
子構成体８１において、１対の板バネ８２ａ及び８２ｂ
の上端部は、夫々ボルト７１ａ及び７１ｂ並びに７２ａ
及び７２ｂで押さえプレート８３に固定されている。そ
して、この押さえプレート８３は振子構成体の支持フレ
ーム８９に取り付けられている。一方、板バネ８２ａ及
び８２ｂの下端部はコイルボビン８７における板バネ連
結部８７ａ及び８７ｂに夫々ボルト７３ａ及び７３ｂで
固定され、コイルボビン８７の一面にはアルミニウム板
８６が取り付けられている。そして、このコイルボビン
８７にトルカコイル８０が巻回されている。

【０００７】このように構成された振子構成体８１にお
いて、振子構成体の支持フレーム８９と、コイルボビン
連結部８７ａ及び８７ｂを含むコイルボビン８７とは熱
膨張係数が同一である材質のものから製作されている。
このため、振子構成体の支持フレームとコイルボビンと
の熱膨張係数の相違により板バネがねじれてしまうとい
う難点を解消して、振子の変位検知における誤差の発生
を防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の加速度センサにおいては、高精度に加速度を検出する
ために、図２４に示すベース１２０とヨーク１２１ａ及
び１２１ｂとで囲まれた振子収納空間Ｓ２において、ヨ
ーク１２１ａ及び１２１ｂ並びに永久磁石１２８ａ及び
１２８ｂにより形成される磁気回路と、振子１２５との
位置が所定の位置関係となるように振子構成体を設置す
る必要がある。また、加速度が作用しないときに、振子
１２５におけるアルミニウム板のスリット１２６ａが、
光源１９９と光センサ１２９の中心線ＣＬ３とを結んだ
直線上に位置するように、各部品を精度よく組み立てる
必要がある。

【０００９】しかしながら、前述した特開平４−３６３
６６９号に開示された加速度センサを組み立てる場合に
は、図２４に示すように、ベース１２０にヨーク１２１
ａ及び１２１ｂを組み付けたり、振子１２５を支持フレ
ーム１２３に組み付けたり、また支持フレーム１２３を
ヨーク１２１ａに組み付けたりと、多数の部品を組み付
ける必要がある。このため、加速度センサの組立工程に
おいて、各部品を精度よく組み付ける必要があり、組立
作業が煩雑となってしまう。また、各組み付け全てを精
度よく行うことは困難であり、各組み付け毎の誤差は僅
かなものであっても、その誤差が累積して加速度センサ
自身の精度が低下してしまう。

【００１０】更に、図２５に示す実開平６−２２４４号
に開示された加速度センサにおける振子構成体では、熱
膨張係数の差による板バネのねじれの発生を防止するこ
とができるものの、多くの部品が必要であるため組立工
程が多く、製造コストの低減を図ることができない。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高精度で且つ簡便に組立ることができ、使
用部品数を削減して製造コストを低減することができる
サーボ式加速度センサを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るサーボ式加
速度センサは、振子構成体を有し、この振子構成体は、
金属板の１面にトルカコイルを配置して構成された振子
と、前記振子が垂下された自由端部と、基端部と、前記
自由端部と基端部とを連結する１対の板バネとにより構
成されている。そして、前記サーボ式加速度センサは、
前記金属板から離隔して配置された永久磁石と、前記基
端部が固定されて前記振子構成体を支持する振子構成体
の支持フレームと、前記振子の変位を検出してそれを電
気信号として出力する変位センサと、前記電気信号に基
づいて前記トルカコイルに給電し、前記振子を元の位置
に戻す磁気力を発生させると共に、加速度を検出する検
出回路と、を有する。このサーボ式加速度センサにおい
て、前記自由端部及び基端部は合成樹脂で作られてお
り、前記自由端部、基端部、板バネ及び金属板は一体成
形されている。

【００１３】また、このサーボ式加速度センサでは、前
記永久磁石に磁気結合したヨークを有し、このヨークは
前記振子構成体の支持フレームと一体成形されているこ
とが好ましく、更には前記ヨークを支持するベースを有
し、このベースは前記ヨーク及び前記振子構成体の支持
フレームと共に一体成形されていることが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明においては、振子の一部を構成する金属
板と、この金属板が垂下された自由端部と、基端部と、
前記自由端部と基端部とを連結する１対の板バネとによ
り構成される振子構成体が一体成形されるため、部品数
の削減を図ることができると共に、加速度センサの組立
工程を簡略化することができる。また、前記基端部は前
記振子構成体の支持フレームに１本のボルトで締結して
固定されているので、部品数の削減を図ることができる
と共に、振子構成体の支持フレームと基端部との熱膨張
の差によって板バネに生じる応力を防止することができ
る。更に、前記振子構成体の支持フレームには上方に開
口した１対のコの字状の載架部が形成されているので、
前記ボルトを締めるときの回転方向に基端部がねじられ
たり、傾いて固定されたりすることを防止することがで
きる。

【００１５】また、本発明においては、永久磁石に磁気
結合したヨークと、振子構成体の支持フレームとが一体
成形されるため、振子構成体の支持フレームをヨーク等
に取り付ける工程を省略して、サーボ式加速度センサの
組立工数を削減することができると共に、振子構成体の
支持フレームの取付け誤差の発生を防止することができ
る。また、前記ヨークに設けた孔に装着された光源か
ら、振子の金属板に設けられたスリットに光を照射し、
前記スリットを透過してきた光に基づいて振子の変位を
検出する変位センサとして光センサを使用する。このと
き、この光センサと、光源と、スリットとを直線上に配
置する必要があるが、光源の装着孔を予めヨークに形成
しておくことにより、光源を移動させて位置を調整する
必要がなく、光源に対向する位置に設置される光センサ
との位置合わせを容易に行うことができる。更に、光セ
ンサ基板をヨークに取り付けるための貫通した取付け孔
は、振子の揺動方向と同一方向が長径に形成されている
ので、前記光センサ基板を振子の揺動方向に移動させる
ことができ、光源、振子及び光センサを容易に所望する
位置に設置することができる。

【００１６】更に、本発明においては、ヨークを支持す
るベースを有し、このベースがヨーク及び振子構成体の
支持フレームと一体成形されているので、ヨーク及び振
子構成体の支持フレームをベースに取り付ける必要がな
く、サーボ式加速度センサの組立工数を削減することが
できると共に、取付けにより生じる相対的なズレを抑制
することができる。また、光源基板及び光センサ基板と
して使用する基板には、予め光源及び光センサからの電
気信号を伝達する配線パターンが形成されているので、
同一形状の基板をいずれの用途にも使用することができ
る。従って、光源基板として使用する場合には、形成さ
れている複数個の光源端子装着孔に光源端子を装着する
と共に、光源を基板上に装着する。一方、光センサ基板
として使用する場合には、基板の１面に形成された配線
パターン上に光センサ端子を装着して、光センサからの
電気信号を検出回路に伝達する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。

【００１８】第１実施例 先ず、第１実施例として、合成樹脂からなる自由端部及
び基端部と、１対の板バネと、振子を構成する金属板と
を一体成形して構成される振子構成体が、独立した振子
構成体の支持フレームに支持されているサーボ式加速度
センサについて、図１〜７を参照して説明する。

【００１９】図１は本実施例に係るサーボ式加速度セン
サにおける振子構成体を示す正面図であり、図２はその
側面図である。また、図３は本実施例に係るサーボ式加
速度センサにおける振子構成体の支持フレームを示す側
面図である。図４、５、６及び７は、本実施例に係るサ
ーボ式加速度センサを示す夫々正面図、側面図、上面図
及び図５におけるＡ方向の上面図である。なお、図４〜
７では、ベース３４上に設置されたカバー４９を透過し
た図を示す。

【００２０】この図１に示すように、振子構成体１は、
振子５を構成する金属板（アルミニウム板）６と、この
金属板６がその中央部で垂下された自由端部４と、支持
フレームに固定される基端部３と、この自由端部４と基
端部３とを連結する１対の板バネ２ａ及び２ｂとから構
成されている。

【００２１】また、基端部３における上面の両端部にお
いて、板バネ２ａ及び２ｂから夫々延出された接続端子
９ａ及び９ｂが突出している。この接続端子９ａ及び９
ｂから、図５又は６に示すように、接続線１９ａ及び１
９ｂが後方に延び、振子構成体の支持フレーム３３の背
面に設置されたプリント回路基板４２に接続されてい
る。更に、自由端部４の両側端部４ａ及び４ｂにおい
て、板バネ２ａ及び２ｂから夫々延長された接続端子８
ａ及び８ｂが突出している。

【００２２】次に、振子構成体１における振子５につい
て説明する。図２に示すように、振子５は金属板６と、
この金属板６の１面にボルト及びナットで取り付けられ
たコイルボビン７と、コイルボビン７に適当な回数で巻
回されたトルカコイルとから構成される。図２に示すよ
うに、金属板６の中央部にはスリット６ａが形成され、
その両端部から所定距離離隔した位置にはボルト用の孔
が形成されている。また、図４に示すように、トルカコ
イル４７は、その先端が振子構成体１における接続端子
８ａ及び８ｂに接続されており、板バネ２ａ及び２ｂ並
びに接続端子９ａ及び９ｂから延出する接続線１９ａ及
び１９ｂを介して、図５に示すように、プリント回路基
板４２の電気回路（図示せず）に接続されている。な
お、コイルボビン７は、ボルトを使用せずに、例えばコ
イルボビンの１面に突起部を設け、この突起部に嵌合す
るように金属板６に孔を設けて、コイルボビン７を金属
板６に嵌着して固定させてもよい。

【００２３】次に、振子構成体１を振子構成体の支持フ
レームに取り付ける場合について説明する。図３及び４
に示すように、振子構成体の支持フレーム３３は、振子
構成体１における基端部３を下方から支持する１対の載
架部３５ａ及び３５ｂを有する。これらの載架部は上方
に開口したコの字状に形成されており、また、振子構成
体の支持フレーム３３の上端部中央にはネジ孔３０が形
成されている。一方、図１に示すように、振子構成体１
における基端部３の長手方向の中央部には、ボルトをと
おす貫通孔１０が形成されている。

【００２４】このように形成された振子構成体の支持フ
レーム３３に振子構成体１を取り付けるには、振子構成
体１における基端部３の両端部を、夫々振子支持フレー
ム３３における載架部３５ａ及び３５ｂの内底面に載置
すると共に、図４に示すように、ボルト４１により基端
部３を固定して、振子構成体１を振子構成体の支持フレ
ーム３３に取り付ける。

【００２５】このようにして振子構成体１を振子構成体
の支持フレーム３３に取り付けるため、ボルト４１を回
転させて取り付ける場合であっても、基端部３がボルト
４１の回転方向に傾いた状態で取り付けられることを防
止することができ、振子構成体１を振子構成体の支持フ
レーム３３に正確に取り付けることができる。

【００２６】次に、永久磁石による磁気回路と、この永
久磁石と磁気結合したヨークについて説明する。図７に
示すように、金属板６、コイルボビン７及びトルカコイ
ル４７から構成される振子５の周囲には、振子５から夫
々互いに所定距離離隔して永久磁石６２、６３、６４及
び６５が配置されている。そして、これらの永久磁石と
磁気結合して振子５の周囲を取り囲むように、磁性体か
らなる２つのヨーク４３及び４４が組み合わされてベー
ス３４上に設置されている。

【００２７】このように、振子の周囲に配置された各永
久磁石を取り囲むようにヨーク４３及び４４を設置する
ことにより、振子５の周囲には磁気回路が形成される。
例えば、永久磁石６２及び６５の内側をＮ極、ヨーク側
をＳ極とし、また永久磁石６３及び６４の内側をＳ極、
ヨーク側をＮ極とすると、図７に示す振子５の周囲に
は、反時計回りに磁気回路が形成される。従って、この
磁気回路による磁界においてトルカコイル４７の内部を
電流が通電すると、その通電方向と垂直にローレンツ力
による磁気力がトルカコイル４７に作用する。

【００２８】次に、ヨークに設置された光源及び光セン
サについて説明する。先ず、光源については、図７に示
すように、ヨーク４３の外側に光源基板７７を設け、こ
の基板上において、その先端部がヨーク４３の内部に挿
入されるように光源となるＬＥＤ７８を設置する。な
お、このＬＥＤ７８は振子５が静止している場合に、そ
の振子５を構成する金属板６に形成されたスリットを照
射する位置に設置されている。

【００２９】一方、光センサについては、図７に示すよ
うに、ヨーク４４の内側に光センサ基板７９を設け、こ
の基板上において、上述したＬＥＤ７８に対向する位置
に光センサ７６が設置されている。

【００３０】このように設置された光源及び光センサで
は、次のようにして振子の変位を検知する。先ず、加速
度センサに加速度が作用すると、振子５が加速度が作用
する方向に揺動し、金属板６のスリットを介して光セン
サ７６に到達するＬＥＤ７８からの光の照射位置が変化
する。この変化を光センサが検知し、振子５の変位に対
応して電気信号を出力する。この電気信号が図５に示す
プリント回路基板４２の回路に伝達され、振子５の変位
が検出される。

【００３１】以上のように構成されるサーボ式加速度セ
ンサでは、次のようにして加速度が検出される。図５に
示すサーボ式加速度センサ３１に加速度が作用すると、
その加速度が作用する方向と同一の方向、即ち図５に示
すＢ方向に振子５が揺動する。これにより、光源から照
射され、金属板６のスリット６ａを透過して光センサに
到達していた光の照射位置がずれる。すると、光センサ
は光の照射位置のずれ、即ち振子５の変位を検知し、そ
の変位に対応する電気信号を出力する。この電気信号は
プリント回路基板４２に形成されている回路に伝達さ
れ、各種の抵抗及びサーボ増幅器等によって増幅され
て、この電流が図７に示すトルカコイル４７に供給され
る。

【００３２】このように、トルカコイル４７に電流が流
れると、上述した磁気回路において、トルカコイル４７
に磁気力が作用し、この磁気力は振子５を元の位置に戻
す力として作用する。そして、この磁気力の発生と同時
に、トルカコイル４７に直列接続された抵抗の両端に発
生する電圧によって、加速度の大きさを検出することが
できる。

【００３３】従って、本実施例に係るサーボ式加速度セ
ンサでは、次のような効果を奏する。先ず、振子５を構
成する金属板６と、この金属板６が垂下された自由端部
４と、支持フレーム３３に固定される基端部３と、自由
端部４と基端部３とを連結する１対の板バネとが一体成
形されて振子構成体１を構成するため、加速度センサの
製造に際して部品数を大幅に削減することができる。ま
た、振子構成体１を１本のボルト４１により基端部３を
固定して、振子構成体の支持フレームに取り付けること
ができるため、加速度センサの組立作業を簡略化して生
産効率を向上させることができる。

【００３４】更に、振子構成体１と振子構成体の支持フ
レーム３３とは、ボルト４１を介してのみ固定されてい
るため、振子構成体の支持フレーム３３と基端部３との
熱膨張の差によって板バネ２ａ及び２ｂに生じる応力を
防止することができる。更にまた、コイルボビン７を自
由端部４から離して金属板６に取り付けているため、コ
イルボビン７と自由端部４との熱膨張の差によって板バ
ネ２ａ及び２ｂに生じる応力を防止することができる。

【００３５】第２実施例 次に、第２実施例として、ヨークと振子構成体の支持フ
レームとが一体成形されているサーボ式加速度センサに
ついて、図８〜１０を参照して説明する。

【００３６】図８は本実施例に係るサーボ式加速度セン
サを示す一部分解斜視図であり、図９はその加速度セン
サにおける振子を示す正面図であり、また図１０は図８
に示す加速度センサをＣ−Ｃ線で切断した断面図であ
る。

【００３７】この図８に示すように、加速度センサ１０
０は、水平板状のベース９０と、その上に立設された振
子構成体の支持フレーム付きヨーク９１ａ及び９１ｂ
と、振子構成体の支持フレーム９２、９３ａ及び９３ｂ
で支持された振子構成体１０１と、この振子構成体１０
１の振子から夫々互いに所定距離離隔した永久磁石１６
２、１６３、１６４及び１６５と、光源となるＬＥＤ９
８と、このＬＥＤ９８から照射される光を検知する光セ
ンサ１１０とから構成される。

【００３８】ベース９０には、図８に示すように、上方
に突出した１対のヨーク取付け部９０ａ及び９０ｂ（図
示せず）が形成されており、このヨーク取付け部に夫々
ヨーク９１ａ及び９１ｂがボルト９５ａ及び９５ｂ（図
示せず）で取り付けられると共に、互いに組み合わされ
て、振子を取り囲む振子収納空間Ｓ１を形成している。

【００３９】また、これらのヨーク９１ａ及び９１ｂの
上部には、夫々振子構成体の支持フレーム９３ａ並びに
９２及び９３ｂが形成されている。この振子構成体の支
持フレーム９３ａ及び９３ｂの先端には、夫々上方に開
口したコの字状の載架部９４ａ及び９４ｂが形成されて
いる。一方、振子構成体の支持フレーム９２は、その先
端部９２ａが振子収納空間Ｓ１の上方において下方を向
いたＪの字状に形成されている。そして、このように形
成された振子構成体の支持フレーム付きヨーク９１ａ及
び９１ｂに振子構成体１０１が取り付けられている。

【００４０】振子構成体１０１は、上述した第１実施例
と同様に構成されている。即ち、図８に示すように、振
子構成体１０１は、振子を構成する金属板（アルミニウ
ム板）１０６と、この金属板１０６がその中央部で垂下
された自由端部１０４と、支持フレームに固定される基
端部１０３と、この自由端部１０４と基端部１０３とを
連結する１対の板バネ１０２ａ及び１０２ｂとから構成
される。また、振子構成体１０１における振子は、図９
に示すように、上述した第１実施例と同様に、中央部に
スリット１０６ａが形成された金属板１０６と、この金
属板１０６の１面に取り付けられ、中央にスリット１０
６ａより大きい開口部１０７ａを有するコイルボビン１
０７と、コイルボビン１０７に巻回されたトルカコイル
とから構成されている。

【００４１】このように構成される振子構成体１０１
は、次のように振子構成体の支持フレーム付きヨーク９
１ａ及び９１ｂに取り付けられている。図８に示すよう
に、振子構成体１０１における基端部１０３の長手方向
の中央部と板バネ１０２ａ及び１０２ｂの固定部との間
の部分を、夫々振子構成体の支持フレーム９３ａの載架
部９４ａと、振子構成体の支持フレーム９３ｂの載架部
９４ｂとに載置すると共に、ボルト１１８により基端部
１０３を固定して、振子構成体の支持フレーム９２に取
り付ける。

【００４２】次に、振子の周囲に配置された永久磁石に
よる磁気回路について説明する。図１０に示すように、
金属板１０６、コイルボビン１０７及びトルカコイル１
４７から構成される振子１０５の周囲には、振子１０５
から夫々互いに所定距離離隔して永久磁石１６２及び１
６３並びに１６４及び１６５が配置されている。そし
て、これらの永久磁石と磁気結合して振子１０５の周囲
を取り囲むように、上述したヨーク９１ａ及び９１ｂが
組み合わされてベース上に設置されている。

【００４３】このように、振子の周囲に配置された各永
久磁石を取り囲むようにヨーク９１ａ及び９１ｂを設置
することにより、振子１０５の周囲には磁気回路が形成
される。例えば、永久磁石１６２及び１６５の内側をＮ
極、ヨーク側をＳ極とし、また永久磁石１６３及び１６
４の内側をＳ極、ヨーク側をＮ極とすると、図１０に示
す振子１０５の周囲には、反時計回りに磁気回路が形成
される。従って、この磁気回路による磁界においてトル
カコイル１４７の内部を電流が通電すると、その通電方
向と垂直にローレンツ力による磁気力がトルカコイル１
４７に作用する。

【００４４】次に、ヨークに設置される光源について説
明する。図８に示すように、振子構成体の支持フレーム
付きヨーク９１ｂには、光源装着孔９６が形成されてい
る。このように、予めヨークに光源装着孔を形成してお
くことにより、ベース９０にヨーク９１ａ及び９１ｂを
取り付けた後に光源を移動させて位置を調整する必要が
なく、また光源となるＬＥＤ９８をヨークに容易に装着
することができる。従って、光源に対向する位置に設置
される光センサとの位置合わせを容易に行うことができ
る。

【００４５】次に、ヨークに設置される光センサについ
て説明する。図８に示すように、光センサ１１０は、そ
の中心線ＣＬ１を境にして２分割された第１光センサ１
１２ａ及び第２光センサ１１２ｂから構成され、光セン
サ基板１１１上に装着されている。また、この光センサ
基板１１１面上の両端部には、横長の形状をした光セン
サ基板の取付け孔１１３ａ及び１１３ｂが形成されてい
る。

【００４６】このように光センサが装着された光センサ
基板１１１を、次のようにしてヨーク９１ａに取り付け
る。先ず、ヨーク９１ａ及び９１ｂを組み合わせた後、
図１０に示すように、光センサ装着孔１１７が形成され
たヨーク９１ａの一面に、中央部に光センサ装着孔１１
６ａが形成された光センサ取付け板１１６を接着する。
そして、この光センサ取付け板１１６に光センサ基板１
１１を、ネジ１１４ａ及び１１４ｂでネジ止めして固定
する。

【００４７】ところで、高精度の加速度センサを製造す
るためには、加速度が作用しない場合において振子を構
成する金属板１０６のスリット１０６ａと、上述した光
源９８と、光センサ１１０とを、図８に示す中心線ＣＬ
２上に高精度で配置する必要がある（以下、振子、光源
及び光センサをこのように設置する調整を「ゼロ点調
整」という）。そこで、本実施例では、上述したよう
に、光源が一定の位置に固定されているため、振子構成
体１０１を振子構成体の支持フレーム９２に取付けた
後、以下のように光センサ１１０の位置を調整する。

【００４８】即ち、上述のように、光センサ基板１１１
の両端部には基板取付け孔１１３ａ及び１１３ｂが横長
に形成されているため、ネジ１１４ａ及び１１４ｂを緩
めると、光センサ基板１１１を基板取付け孔１１３ａ及
び１１３ｂに沿って、振子１０５の揺動方向と同一の方
向（図中矢印Ａ−Ｂ方向）に容易に移動させることがで
きる。また、ネジ１１４ａ及び１１４ｂを締めると、光
センサ基板１１１をネジを締めた位置で固定することが
できる。従って、光センサ１１０を振子１０５の揺動方
向に移動位置決め自在とすることができる。

【００４９】また、以上のように構成されるサーボ式加
速度センサにおいても、上述した第１実施例と同様にし
て加速度の大きさを検出することができる。

【００５０】本実施例に係るサーボ式加速度センサで
は、図８に示すように、振子構成体の支持フレーム９２
ａ、９３ａ及び９３ｂが、ヨーク９１ａ及び９１ｂに一
体となって形成されているため、従来に比べて組立工数
を削減することができる。また、このような２つのヨー
ク９１ａ及び９１ｂを組み合わせ、一体としてベース９
０に取り付けるため、その取付けは容易であり、更にヨ
ーク９１ａ及び９１ｂ並びに振子構成体の支持フレーム
９２等を独立してベース９０に取り付ける必要がないた
め、組立誤差の発生を防止することができる。従って、
各部品を精度よく組み立てることができるため、高精度
の加速度センサを製造することができる。

【００５１】第３実施例 次に、第３実施例として、ベースと、ヨークと、振子構
成体の支持フレームとが一体成形されているサーボ式加
速度センサについて、図１１〜２３を参照して説明す
る。図１６は本実施例に係るサーボ式加速度センサにお
けるヨーク付きベースを示す正面図であり、図１７〜２
０は夫々その上面図、背面図、右側面図、左側面図であ
る。

【００５２】本実施例に係るサーボ式加速度センサで
は、図１６〜２０に示すように、ベース１８０が、ベー
ス部１８０ａ、ヨーク部１８３及び１８４並びに振子構
成体の支持フレーム部１８２から構成されている。そし
て、このようなベースを２つ組み合わせることにより、
これらのベースがヨーク機能と振子構成体の支持フレー
ム機能とを兼ね備えたベースとなる。

【００５３】このベース部１８０ａは、図１７に示すよ
うに、Ｌ字状をした板状に成形されており、Ｌ字の２つ
の先端部にはベースを組み合わせて固定するためのベー
ス連結部１８５及び１８６が形成されている。

【００５４】また、ヨーク部１８３は、図１９に示すよ
うに、下方に開口したコの字状に成形されており、その
左右には光源又は光センサ基板の取付けに使用するネジ
孔１８７ａ及び１８７ｂと、永久磁石を上下方向に移動
して位置決めするためのダボ（突起）１９０ａ及び１９
０ｂが形成されている。また、その裏面には、図２０に
示すように、基板を取り付ける際のガイドとして機能す
るダボ１８８ａ、１８８ｂ、１８９ａ及び１８９ｂが形
成されている。

【００５５】更に、振子構成体の支持フレーム部１８２
は、図１９に示すように、ヨーク部１８３の上部から上
方へ延出するように成形されており、またその先端部は
上方に開口したコの字状の載架部２００が形成されてい
る。加えて、載架部２００の側部には、振子構成体取付
け部１８１が形成されている。なお、このベース１８０
は、磁性材料をプレス加工又は切削加工等することによ
り製作されている。

【００５６】以上のように成形された同一形状である２
つのベースを互いに組み合わせて、夫々のネジ孔が形成
されているベース連結部１８６と、図１９に示すよう
に、Ｕ字型の切り欠きが形成されているベース連結部１
８５とを接触させ、ボルトで締結固定する。

【００５７】このようにベースと、ヨークと、振子構成
体の支持フレームとを一体成形することにより、次のよ
うな問題点を解消することができる。図２２及び２３
は、ベースにヨークを取り付けたサーボ式加速度センサ
を示す正面図及びその側面図である。この図２２及び２
３に示すように、ベース２４０とヨーク２４２とが別個
であると、ベース２４０の取付け部２４６ａ及び２４６
ｂでヨーク２４２を取り付ける場合に、ヨーク２４２が
傾いて取り付けられてしまう場合がある。このようにヨ
ーク２４２が傾いて取り付けられると、加速度センサの
感度特性のバラツキ又は零点オフセットのバラツキが生
じ、これらを調整するために時間を要することになる。

【００５８】従って、本実施例のように、ベース、ヨー
ク及び振子構成体の支持フレームを一体化することによ
り、取付けによる加速度センサの精度誤差を防止し、高
精度の加速度センサを製造することができる。

【００５９】次に、上述のように形成されたベースを有
するサーボ式加速度について説明する。図１１は本実施
例に係るサーボ式加速度センサを示す正面図であり、図
１２〜１５は夫々その上面図、背面図、右側面図、左側
面図である。なお、図１１では、他の部位を明確にする
ため、プリント回路基板を一点鎖線で示す。

【００６０】先ず、図１２に示すように、２つのベース
１３０ａ及び１３０ｂを組み合わせた後、中央部に形成
される空間において振子構成体１３１をベースの振子構
成体の支持フレーム部１４３から垂下する。この振子構
成体１３１は上述した第１実施例と同様に構成されてい
る。即ち、図１１に示すように、振子を構成する金属板
と、この金属板がその中央部で垂下された自由端部１３
４と、ベース１３０ａ及び１３０ｂの支持フレーム部に
支持される基端部１３３と、この自由端部１３４と基端
部１３３とを連結する１対の板バネ１３２ａ及び１３２
ｂとから構成され、これらが一体成形されている。そし
て、前記金属板にはコイルボビンが設置され、トルカコ
イルが巻回されて振子が構成されている。

【００６１】また、図１２に示すように、振子の周囲に
は夫々互いに所定距離離隔して永久磁石１５１、１５
２、１５３及び１５４が配置されている。そして、これ
らの永久磁石と、磁気結合したベース１３０ａ及び１３
０ｂのヨーク部とによって磁気回路が形成されている。
この磁気回路によって、上述した第１実施例と同様に、
電流がトルカコイルに通電すると、その通電方向と垂直
にローレンツ力による磁気力がトルカコイルに作用す
る。

【００６２】次に、光源及び光センサを装着する基板に
ついて説明する。図２１は、本実施例に係るサーボ式加
速度センサにおける光源及び光センサ基板を示す平面図
である。この図２１に示すように、光源及び光センサ基
板２３０の両端部には、１対の取付け孔２３１ａ及び２
３１ｂと、これらの取付け孔を挟み、夫々所定距離離隔
してダボ挿入孔２３２ａ及び２３３ａ並びに２３２ｂ及
び２３３ｂが形成されている。

【００６３】また、基板２３０の中央には、例えば図２
１に示すような配線パターン２３６ａ、２３６ｂ及び２
３６ｃが形成されており、各配線パターンの先端部には
光源端子装着孔２３４ａ及び２３４ｂ並びに基板を電気
的に接続する接続線用孔２３４ｃ、２３４ｄ及び２３４
ｅが形成されている。また、各配線パターンの配線上又
は配線の先端における光センサ端子装着部２３５ａ、２
３５ｂ及び２３５ｃ等に光センサの端子を装着する。

【００６４】このように、基板２３０には、予め光源端
子装着孔２３４ａ及び２３４ｂと共に、配線パターン２
３６ａ〜２３６ｃが形成されているため、光源基板又は
光センサ基板のいずれにも使用することができる。

【００６５】つまり、基板２３０を光源基板として使用
する場合には、光源端子装着孔２３４ａ及び２３４ｅに
光源端子を装着し、この基板を図２０に示すベース１８
０のヨーク部１８３に取り付ける。この場合、図２０に
示すダボ１８８ａ、１８８ｂ、１８９ａ及び１８９ｂ
は、基板２３０のダボ挿入孔２３２ａ、２３２ｂ、２３
３ａ及び２３３ｂに挿入されず、ヨーク部１８３と基板
２３０とはダボの高さの分だけ離隔して取り付けられ
る。このため、基板２３０に装着されるＬＥＤが市販の
赤外ＬＥＤ等であっても、ツバの部分を逃がして、ＬＥ
Ｄが振子と接触することを防止することができる。

【００６６】一方、基板２３０を光センサ基板として使
用する場合には、装着された光源に対応する位置に１個
の光センサを基板上に装着して、光源基板を装着したベ
ースと異なるベースのヨーク部に取り付ける。この場
合、上述の光源基板と異なり、図２０に示すダボ１８８
ａ、１８８ｂ、１８９ａ及び１８９ｂは、基板２３０の
ダボ挿入孔２３２ａ、２３２ｂ、２３３ａ及び２３３ｂ
に挿入され、基板２３０はヨーク部１８３に密着して取
り付けられる。このときの各ダボは光センサ基板を取り
付ける場合のガイドとしての機能を有する。また、基板
２３０の下端部がベース部１８０ａと接するように成形
され、更に基板２３０のダボ挿入孔２３２ａ、２３２
ｂ、２３３ａ及び２３３ｂは、振子の揺動方向と同一方
向が長径に形成されているため、基板２３０は移動位置
決め時のガイドとしての機能も有する。

【００６７】以上のような構成からなる加速度センサに
加速度が作用すると、図１１に示す振子構成体１３１の
振子が加速度が作用する方向に揺動し、その振子の変位
を光センサが検知する。そして、光センサからの電気信
号は配線及び光源端子装着孔等を介して他面へ伝達さ
れ、図１１に示す入出力コネクタ１４０を介してプリン
ト回路基板１４１の回路へ伝達される。このように、プ
リント回路基板１４１に伝達された電気信号によって、
上述した第１実施例と同様に加速度の大きさを検出する
ことができる。

【００６８】本実施例に係るサーボ式加速度センサで
は、図１９に示すように、ベース、ヨーク及び振子構成
体の支持フレームが一体成形されているため、組立によ
る相対ズレを防止することができる。また、光源及び光
センサ基板には、同一の基板を使用することができ、装
着する素子によって使用する各種の配線パターンを選択
することができるため、基板の生産コストを抑制するこ
とができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振子構成体における自由端部、基端部、板バネ及び金属
板を一体成形するので、部品数を削減することができる
と共に、組立作業を簡略化することができる。

【００７０】また、ヨーク及び振子構成体の支持フレー
ムを一体成形するので、組立工数を削減することができ
ると共に、組立の際の取付誤差を防止して、高精度のサ
ーボ式加速度センサを製造することができる。

【００７１】更に、ベース、ヨーク及び振子構成体の支
持フレームを一体成形するので、組立による相対ズレを
防止することができると共に、組立の際の取付誤差を防
止して、より一層高精度のサーボ式加速度センサを製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るサーボ式加速度センサに
おける振子構成体を示す正面図である。

【図２】前記振子構成体を示す側面図である。

【図３】本発明の実施例に係るサーボ式加速度センサに
おける振子構成体の支持フレームを示す側面図である。

【図４】本発明の実施例に係るサーボ式加速度センサを
示す正面図である。

【図５】前記サーボ式加速度センサを示す側面図であ
る。

【図６】前記サーボ式加速度センサを示す上面図であ
る。

【図７】図５のサーボ式加速度センサを示すＡ方向の上
面図である。

【図８】本発明の実施例に係るサーボ式加速度センサを
示す１部分解した斜視図である。

【図９】本発明の実施例に係るサーボ式加速度センサに
おける振子を示す正面図である。

【図１０】図８に示すサーボ式加速度センサにおいて、
Ｃ−Ｃ線で切断した場合を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施例に係るサーボ式加速度センサ
を示す正面図である。

【図１２】前記サーボ式加速度センサを示す上面図であ
る。

【図１３】前記サーボ式加速度センサを示す背面図であ
る。

【図１４】前記サーボ式加速度センサを示す右側面図で
ある。

【図１５】前記サーボ式加速度センサを示す左側面図で
ある。

【図１６】本発明の実施例に係るサーボ式加速度センサ
におけるヨーク付きベースを示す正面図である。

【図１７】前記ヨーク付きベースを示す上面図である。

【図１８】前記ヨーク付きベースを示す背面図である。

【図１９】前記ヨーク付きベースを示す右側面図であ
る。

【図２０】前記ヨーク付きベースを示す左側面図であ
る。

【図２１】本発明の実施例に係るサーボ式加速度センサ
におけるＰＤ・ＬＥＤ基板を示す平面図である。

【図２２】ベースにヨークが取り付けられたサーボ式加
速度センサを示す正面図である。

【図２３】前記サーボ式加速度センサを示す側面図であ
る。

【図２４】従来のサーボ式加速度センサを示す分解図で
ある。

【図２５】従来のサーボ式加速度センサにおける振子構
成体を示す一部断面を含む模式的正面図である。

【符号の説明】

１，８１，１０１，１３１，２４１；振子構成体 ２ａ，２ｂ，８２ａ，８２ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１
２２ａ，１２２ｂ，１３２ａ，１３２ｂ；板バネ ３，１０３，１３３；基端部 ４，１０４，１３４；自由端部 ４ａ，４ｂ；連結板側端部 ５，８５，１０５，１２５，２４７；振子 ６，８６，１０６，１２６；金属板 ６ａ，１０６ａ，１２６ａ；スリット ７，８７，１０７，１２７；コイルボビン ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，１０８ａ，１０８ｂ，１０９
ａ，１０９ｂ，１３９ａ，１３９ｂ；接続端子 １０；貫通孔 １９ａ，１９ｂ；接続線 ３０；ネジ孔 ３１，１００；サーボ式加速度センサ ３３，８９，９２，，９３ａ，９３ｂ，２４５；振子構
成体の支持フレーム ３４，９０，１２０，１３０ａ，１３０ｂ，１８０，２
４０；ベース ３５ａ，３５ｂ，９４ａ，９４ｂ，２００；載架部 ３８；ナット ４１，６７，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３
ａ，７３ｂ，９５ａ，１１８，１４２；ボルト ４２，１４１；プリント回路基板 ４３，４４，９１ａ，９１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，２
４２；ヨーク ４７，１４７；トルカコイル ４９；カバー ６２，６３，６４，６５，１２８ａ，１２８ｂ，１５
１，１５２，１５３，１５４，１６２，１６３，１６
４，１６５；永久磁石 ７６，１１０，１１２ａ，１１２ｂ，１２９、１２９
ａ，１２９ｂ；光センサ ７７，１４６；光源基板 ７８，９８，１９９；ＬＥＤ ７９，１１１，１４５；光センサ基板 ８３；押さえプレート ８７ａ，８７ｂ；コイルボビン連結部 ９２ａ；先端部 ９６，１９６，２３４ａ，２３４ｂ；光源端子装着孔 １０７ａ；開口部 １１３ａ，１１３ｂ；基板取付け孔 １１４ａ，１１４ｂ；ネジ １１６；光センサ取付け板 １１６ａ，１１７；光センサ装着孔 １２３；支持フレーム １２４；連結板 １４０；入出力コネクタ １４３，１４４，１８２；振子構成体の支持フレーム部 １８０ａ；ベース部 １８１；振子構成体取付け部 １８３，１８４；ヨーク部 １８５，１８６；ベース連結部 １８７ａ，１８７；ネジ孔 １８８ａ，１８８ｂ，１８９ａ，１８９ｂ，１９０ａ，
１９０ｂ；ダボ（突起） ２３０；光源及び光センサ基板 ２３１ａ，２３１ｂ；取付け孔 ２３２ａ，２３２ｂ，２３３ａ，２３３ｂ；ダボ挿入孔 ２３４ｃ，２３４ｄ，２３４ｅ；接続線用孔 ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ；光センサ装着部 ２３６ａ，２３６ｂ，２３６ｃ；配線パターン ２４６ａ，２４６ｂ；ヨーク取付け部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板の１面にトルカコイルを配置して
   構成された振子と、前記振子が垂下された自由端部と、
   基端部と、前記自由端部と基端部とを連結する１対の板
   バネとにより構成された振子構成体と、 前記金属板から離隔して配置された永久磁石と、 前記基端部が固定されて前記振子構成体を支持する振子
   構成体の支持フレームと、 前記振子の変位を検出してそれを電気信号として出力す
   る変位センサと、 前記電気信号に基づいて前記トルカコイルに給電し、前
   記振子を元の位置に戻す磁気力を発生させると共に、加
   速度を検出する検出回路と、 を有するサーボ式加速度センサにおいて、 前記自由端部及び基端部は合成樹脂で作られており、前
   記自由端部、基端部、板バネ及び金属板は一体成形され
   ていることを特徴とするサーボ式加速度センサ。
2. 【請求項２】 前記基端部はその長手方向の中央部で、
   前記振子構成体の支持フレームに１本のボルトで締結し
   て固定されて、前記振子構成体がその支持フレームに支
   持されていることを特徴とする請求項１に記載のサーボ
   式加速度センサ。
3. 【請求項３】 前記振子構成体の支持フレームには、前
   記基端部を下方から支持する上方に開口した少なくとも
   １対のコの字状の載架部が形成されていることを特徴と
   する請求項１又は２に記載のサーボ式加速度センサ。
4. 【請求項４】 前記永久磁石に磁気結合したヨークを有
   し、このヨークは前記振子構成体の支持フレームと一体
   成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れか１項に記載のサーボ式加速度センサ。
5. 【請求項５】 前記金属板にはスリットが設けられてお
   り、前記変位センサは前記ヨークに設けた孔に装着され
   た光源から前記スリットに光を照射し、前記スリットを
   透過してきた光に基づいて前記振子の変位を検出する光
   センサであることを特徴とする請求項４に記載のサーボ
   式加速度センサ。
6. 【請求項６】 前記光センサが装着された光センサ基板
   は貫通孔を介してネジで前記ヨークに取り付けられ、前
   記貫通孔は前記振子の揺動方向と同一方向が長径に形成
   されていることを特徴とする請求項５に記載のサーボ式
   加速度センサ。
7. 【請求項７】 前記ヨークを支持するベースを有し、こ
   のベースは、前記ヨーク及び前記振子構成体の支持フレ
   ームと共に一体成形されていることを特徴とする請求項
   ４に記載のサーボ式加速度センサ。
8. 【請求項８】 前記光源が装着された光源基板及び前記
   光センサ基板には、複数個の光源端子装着孔が形成さ
   れ、その１面には装着される光センサからの電気信号を
   前記光源端子装着孔を介して他面へ伝達する配線パター
   ンが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の
   サーボ式加速度センサ。