JPH1137754A - 傾斜、加速度検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石とホールＩＣ等の磁電変換素子とを
組み合わせて、車両等の前後方向、左右方向等の特定方
向の傾斜、加速度を検知するのに適した傾斜、加速度検
知装置を提供する。 【解決手段】 可動磁石体１と、該可動磁石体１を変位
自在に収容する湾曲した内部空間を有する非磁性体の容
器２と、前記可動磁石体１の動きを電気信号に変換する
磁電変換素子３とを有しており、前記可動磁石体１は移
動方向に磁化された永久磁石１ａと、該永久磁石１ａの
両磁極面に吸着された少なくとも２個の球状軟磁性体と
しての鋼球１ｂとからなり、かつ該鋼球１ｂの直径が前
記永久磁石１ａの外径よりも大きく設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石とホール
ＩＣ等の磁電変換素子とを組み合わせて傾斜あるいは加
速度を検知する傾斜、加速度検知装置に係り、とくに車
両等の前後方向、左右方向等の特定方向の傾斜、加速度
を検知するのに適した傾斜、加速度検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の傾斜、加速度検知装置と
しては、実開昭５９−１１７９１２号で「車載用勾配セ
ンサ」として提案された振子体を用いたものがある。こ
れは、振子体の下端に揺動方向に磁化された円弧状の永
久磁石を取り付け、この永久磁石の中立点下方に近接さ
せて磁電変換素子を配置し、傾斜によって前記振子体が
固定軸を中心に揺動したときの磁界変化を前記磁電変換
素子にて検知するものである。また、振動等の外乱が与
えられても安定した動作が得られるように、固定軸と振
子体との間に粘性液体を封入してダンパー効果（外部衝
撃に対して緩慢に動作させる効果）を得る機構も提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記振子体
を用いた従来技術では、コスト高な円弧形状の永久磁石
を必要とし、また全体の部品点数も多くなる問題があ
る。

【０００４】また、ダンパー機構は振子体を固定軸に対
して摺動自在に支持する摺動部に設けるため構造が複雑
であり、該摺動部で液体をシールする必要があるため、
前記振子体に摺動抵抗が生じる問題もある。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑み、特殊な形状の
永久磁石を使用せず、しかも部品点数が少なく、構成の
簡素化及びコスト低減を図り得る傾斜、加速度検知装置
を提供することを目的とする。

【０００６】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の傾斜、加速度検知装置は、可動
磁石体と、該可動磁石体を変位自在に収容する湾曲した
内部空間を有する非磁性体の容器と、前記可動磁石体の
動きを電気信号に変換する磁電変換素子とを有する構成
を備え、さらに、前記可動磁石体は移動方向に磁化され
た永久磁石と、該永久磁石の両磁極面に吸着された少な
くとも２個の球状軟磁性体とからなり、かつ該球状軟磁
性体の直径が前記永久磁石の外径よりも大きいことを特
徴としている。

【０００８】前記第１の傾斜、加速度検知装置におい
て、前記可動磁石体が、１個又は複数の連結用軟磁性体
を介在させて前記永久磁石同士又は前記永久磁石と前記
球状軟磁性体とを磁気吸引力によって連結したものであ
り、かつ前記連結用軟磁性体の少なくとも１個が前記永
久磁石の外径よりも大きな直径を持つ球状であってもよ
い。

【０００９】また、本発明に係る第２の傾斜、加速度検
知装置は、可動磁石体と、該可動磁石体を変位自在に収
容する湾曲した内部空間を有する非磁性体の容器と、前
記可動磁石体の動きを電気信号に変換する磁電変換素子
とを有する構成を備え、さらに、前記可動磁石体は移動
方向に磁化された複数の永久磁石と、該永久磁石間に吸
着された１個又は複数の連結用軟磁性体とからなり、該
連結用軟磁性体の少なくとも１個が前記永久磁石の外径
よりも大きな直径を持つ球状であることを特徴としてい
る。

【００１０】前記第１又は第２の傾斜、加速度検知装置
において、前記非磁性体の容器内に流体が封入されてい
てもよい。さらに、前記流体が前記可動磁石体の周囲に
設けられた磁性流体であってもよい。

【００１１】また、前記容器の内部空間が環状に連続し
ており、該内部空間の一部にオリフィスを設けた構成と
してもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る傾斜、加速度
検知装置の実施の形態を図面に従って説明する。

【００１３】図１及び図２は本発明の第１の実施の形態
を示す。これらの図において、１ａは永久磁石、１ｂは
その両側に磁気吸着された球状軟磁性体としての鋼球で
あり、これらにより可動磁石体１が構成されている。可
動磁石体１は、これを変位自在に収容するための曲線形
状、例えばＵ型に湾曲した内部空間２ａ（横断面が例え
ば円形）を有する非磁性体のパイプ状容器２内に入れら
れている。３はホールＩＣ等の磁電変換素子であって、
容器２の中間位置の外側に近接配置されている。４は容
器両端開口を閉じる蓋である。容器２及び磁電変換素子
３は点線で示す外装ケース５に格納されている場合があ
る。なお、磁電変換素子３は、内部空間２ａ内に突出し
ないように容器２に直接取り付ける構造とすることもで
きる。

【００１４】前記永久磁石１ａは例えば円柱状で移動方
向に磁化されており、鋼球１ｂは永久磁石１ａの外径よ
りも大きな直径を持ち、容器内径よりも僅かに小径であ
る。このため、永久磁石１ａを容器内周面から隔置し
て、永久磁石１ａの角が容器内面に衝突するのを防止で
き、可動磁石体１の摺動抵抗を少なくして容器２の内部
空間２ａ内を円滑に移動させることができる。

【００１５】この第１の実施の形態において、図１の容
器直立状態では、可動磁石体１は重力で容器２の内部空
間２ａの最も低い中間位置となり、可動磁石体１による
磁束φを磁電変換素子３が検出しており、直立状態を検
知することができる。図２のように鉛直に対して容器２
がある角度θ以上傾くと、可動磁石体１による磁束φは
磁電変換素子３から外れるようになり、これで傾斜乃至
転倒を検出できる。

【００１６】また、加速度検出は、図１の状態で容器２
全体に加速度が加わると、容器２内の可動磁石体１がそ
の加速度レベルに応じて最も低い中間位置から移動し、
この移動に伴う磁束変化を磁電変換素子３で検出するこ
とによって実施する。

【００１７】この第１の実施の形態によれば、次の通り
の効果を得ることができる。

【００１８】(1) 永久磁石１ａは円柱形等の単純な形
状であり、特殊な形状の永久磁石を用いなくともよく、
部品コストの低減を図ることができる。

【００１９】(2) 永久磁石１ａの両端に球状軟磁性体
としての鋼球１ｂを磁気吸着させ、鋼球１ｂを永久磁石
１ａの外径よりも大きな直径とすることで、永久磁石１
ａが容器２の内面に当たることに起因する摺動抵抗の増
大を防ぐことができる。

【００２０】(3) 主要構成部品は、可動磁石体１、容
器２及び磁電変換素子３であり、部品点数が少なく、構
造の簡素化、製造コストの低減を図ることができる。

【００２１】図３は本発明の第２の実施の形態であり、
図４は第２の実施の形態で用いる可動磁石体を示す。こ
れらの図から判るように、可動磁石体１０は、２個の永
久磁石１ａの中間に連結用軟磁性体としての関節球１ｃ
（鋼球等の球状軟磁性体で関節として機能するもの）を
挟んだもので、２個の永久磁石１ａの両端側には球状軟
磁性体としての鋼球１ｂが磁気吸着され、全体として磁
気吸引力で連結状態となっている。但し、複数の永久磁
石１ａは異極同士が関節球１ｃを挟んで対向しており、
このため、可動磁石体１０による磁束φは主に大回りし
て両端の鋼球１ｂを結ぶ向きに生じる。このように可動
磁石体１０の磁束φの通過範囲を広げて、磁電変換素子
３が可動磁石体の磁束を検出する範囲を変化させること
ができる。つまり、所望の傾斜角度の検知レベルに応じ
て傾斜検出範囲を変化させることができる。なお、関節
球１ｃは可動磁石体１０の摺動抵抗を増加させない範囲
内で小径にすることで、曲がり易くすることが可能であ
る。その他の構成は前述した第１の実施の形態と同様で
あり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略
する。

【００２２】この第２の実施の形態においては、可動磁
石体１０は関節球１ｃが支点となって折り曲がること
で、容器内部空間２ａを移動しながら、曲面の形状に沿
って変形自在であり、永久磁石を関節球を介在させて複
数連結することで可動磁石体１０の磁束φの通過範囲を
広げ、磁電変換素子３が磁束を検出する範囲を変化させ
ることができる。このため、図３の可動磁石体１０が、
第１の実施の形態を示した図２の場合よりも大きな角度
θ’以上傾斜したときに、可動磁石体１０による磁束φ
は磁電変換素子３から外れるようになる。

【００２３】図５は本発明の第３の実施の形態であり、
図６は第３の実施の形態で用いる可動磁石体を示す。こ
れらの図から判るように、可動磁石体２０は、鋼球等の
球状軟磁性体である連結用軟磁性体としての関節球１ｃ
を挟んで永久磁石１ａが同極対向で磁気吸着している。
２個の永久磁石１ａの両端側には球状軟磁性体としての
鋼球１ｂが磁気吸着されている。この場合、関節球１ｃ
は同極対向による反力が永久磁石１ａ間に生じない大き
さであることが必要であり、関節球１ｃの近傍で２個の
永久磁石１ａの配列方向に垂直な向きに狭い範囲で磁束
φが発生する。従って、可動磁石体２０の小さな動きで
ホールＩＣ等の磁電変換素子３に加わる磁束が大きく変
化することになる。その他の構成は前述した第１の実施
の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付
して説明を省略する。

【００２４】この第３の実施の形態においては、可動磁
石体中央部の関節球１ｃからの磁束φを、容器２の中間
位置外側に近接配置した磁電変換素子３で検出するよう
にしている。この場合、容器２に加わる小さな傾斜又は
加速度でも関節球１ｃからの磁束は磁電変換素子３から
外れてしまうから、小さな角度の傾斜検出、加速度検出
が可能である。

【００２５】図７は本発明の第４の実施の形態であり、
多数の永久磁石１ａを連結用軟磁性体としての鋼球１ｂ
を挟んで同極対向配置とし、かつ両端部の永久磁石１ａ
に対しても鋼球１ｂを磁気吸着させ、磁気吸引力によっ
て全体を連結構造とした可動磁石体３０を非磁性体の容
器２の内部空間２ａに収納している。また、ホールＩＣ
等の磁電変換素子３は容器中間位置の外側に近接配置さ
れている。その他の構成は前述した第１の実施の形態と
同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明
を省略する。

【００２６】この第４の実施の形態の場合も、隣り合う
永久磁石１ａに挟まれた鋼球１ｂの近傍に永久磁石１ａ
の配列方向に垂直な向きに狭い範囲で磁束φが発生す
る。しかも、鋼球１ｂ毎に磁束は反転している。この可
動磁石体３０が交互に反転する磁束を発生することを利
用して、磁電変換素子３で磁束の反転個数を計測するこ
とで多点角度検出が可能である。

【００２７】図８は本発明の第５の実施の形態であり、
永久磁石１ａとその両側の鋼球１ｂとからなる可動磁石
体１の周囲に磁性流体７を適量設けた（塗布した）もの
を、Ｕ型容器２と接続管２ｂとからなるＯ型容器のＯ型
内部空間２ａ内に収容している。接続管２ｂには容器内
部の空気通路を狭くしたオリフィス６が形成されてい
る。なお、その他の構成は前述した第１の実施の形態と
同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明
を省略する。

【００２８】この第５の実施の形態の場合、磁性流体７
により永久磁石１ａを容器内壁から微少に浮き上がら
せ、かつ容器２の内部空間２ａを部分的に閉じることが
でき、オリフィス６で可動磁石体１の左右の空気の移動
を制限することで、ダンパー効果（外部衝撃に対して緩
慢に動作させる効果）を得ている。

【００２９】なお、図８では容器２と接続管２ｂでＯ型
容器を構成したが、環状に連続した内部空間を形成する
ものであれば、容器全体形状は任意である。

【００３０】なお、前述した第１乃至第４の実施の形態
の場合、容器内は空気であっても良いが、シリコンオイ
ル等の適度の粘性を持つ液体を入れることで、ダンパー
効果を向上させることもできる。

【００３１】また、第２の実施の形態においては、可動
磁石体の永久磁石間の連結用軟磁性体の個数が１個であ
ったが、図９乃至図１１のように複数個としても良い。

【００３２】図９は図４の可動磁石体の代わりに使用可
能な可動磁石体４０を示し、球状軟磁性体である鋼球１
ｂが永久磁石１ａ間に２個介在して相互に磁気吸着して
いる。

【００３３】図１０は図４の可動磁石体の代わりに使用
可能な可動磁石体５０を示し、永久磁石１ａ間に３個の
連結用軟磁性体が介在している。つまり、球状軟磁性体
である鋼球１ｂ間にさらに関節球１ｃが設けられて相互
に磁気吸着している。ここで、永久磁石１ａに隣接した
鋼球１ｂは容器内周面から永久磁石１ａを隔置すること
が主な機能であり、鋼球１ｂ間の関節球１ｃは曲がりや
すくする関節としての機能が主である。

【００３４】図１１は図４の可動磁石体の代わりに使用
可能な可動磁石体６０を示し、永久磁石１ａ間に３個の
連結用軟磁性体が介在している。つまり、球状軟磁性体
である鋼球１ｂ間にさらに非球状である円柱状等の連結
用軟磁性体１ｄが設けられて相互に磁気吸着している。
連結用軟磁性体１ｄの両側が鋼球１ｂであるため、連結
用軟磁性体１ｄが非球状であっても曲がることができ
る。

【００３５】図１２は図４の可動磁石体の代わりに使用
可能な可動磁石体７０を示し、永久磁石１ａ間に５個の
連結用軟磁性体としての関節球１ｃが介在し、相互に磁
気吸着している。この場合、永久磁石１ａ間の関節球１
ｃの個数が多く、総重量も大きくなるため、永久磁石１
ａの外側の球状軟磁性体は省略しても問題なく容器内を
移動することができる。

【００３６】図９乃至図１２のように、永久磁石１ａ間
の連結用軟磁性体の個数を増減することで、傾斜角度の
検知レベルを任意に設定することができる。但し、容器
内を円滑に移動自在であるために、連結用軟磁性体の少
なくとも１個が前記永久磁石の外径よりも大きな直径を
持つ球状であることが必要である。

【００３７】また、第２の実施の形態においては、可動
磁石体の永久磁石の個数が２個であったが、所望の傾斜
角度の検知レベルによっては３個以上の異極対向の永久
磁石を連結用軟磁性体を介して連結して可動磁石体を構
成するようにしてもよい。

【００３８】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構造が単純化され、高信頼性で安価な傾斜、加速度検知
装置を実現でき、また目的に合わせて、傾斜角度や加速
度の検知レベルの設定が容易に行える利点がある。さら
に、ダンパー機能が簡単に付加でき、その効き目の調整
が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る傾斜、加速度検知装置の第１の実
施の形態であって容器直立状態の正断面図である。

【図２】同じく容器傾斜状態の正断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態であって容器傾斜状
態の正断面図である。

【図４】第２の実施の形態で用いる可動磁石体の構成を
示す正面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態であって容器直立状
態の正断面図である。

【図６】第３の実施の形態で用いる可動磁石体の構成を
示す正面図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態であって容器直立状
態の正断面図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態であって容器直立状
態の正断面図である。

【図９】第２の実施の形態で使用可能な可動磁石体の変
形例を示す正面図である。

【図１０】第２の実施の形態で使用可能な可動磁石体の
他の変形例を示す正面図である。

【図１１】第２の実施の形態で使用可能な可動磁石体の
他の変形例を示す正面図である。

【図１２】第２の実施の形態で使用可能な可動磁石体の
他の変形例を示す正面図である。

【符号の説明】

１，１０，２０，３０ 可動磁石体 １ａ 永久磁石 １ｂ 鋼球 １ｃ 関節球 １ｄ 連結用軟磁性体 ２ 容器 ２ａ 内部空間 ２ｂ 接続管 ３ 磁電変換素子 ４ 蓋 ５ 外装ケース ６ オリフィス ７ 磁性流体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動磁石体と、該可動磁石体を変位自在
   に収容する湾曲した内部空間を有する非磁性体の容器
   と、前記可動磁石体の動きを電気信号に変換する磁電変
   換素子とを有する傾斜、加速度検知装置であって、 前記可動磁石体は移動方向に磁化された永久磁石と、該
   永久磁石の両磁極面に吸着された少なくとも２個の球状
   軟磁性体とからなり、かつ該球状軟磁性体の直径が前記
   永久磁石の外径よりも大きいことを特徴とする傾斜、加
   速度検知装置。
2. 【請求項２】 可動磁石体と、該可動磁石体を変位自在
   に収容する湾曲した内部空間を有する非磁性体の容器
   と、前記可動磁石体の動きを電気信号に変換する磁電変
   換素子とを有する傾斜、加速度検知装置であって、 前記可動磁石体は移動方向に磁化された複数の永久磁石
   と、該永久磁石間に吸着された１個又は複数の連結用軟
   磁性体とからなり、該連結用軟磁性体の少なくとも１個
   が前記永久磁石の外径よりも大きな直径を持つ球状であ
   ることを特徴とする傾斜、加速度検知装置。
3. 【請求項３】 前記可動磁石体は１個又は複数の連結用
   軟磁性体を介在させて前記永久磁石同士又は前記永久磁
   石と前記球状軟磁性体とを磁気吸引力によって連結した
   ものであり、かつ前記連結用軟磁性体の少なくとも１個
   が前記永久磁石の外径よりも大きな直径を持つ球状であ
   る請求項１記載の傾斜、加速度検知装置。
4. 【請求項４】 前記非磁性体の容器内に流体が封入され
   ている請求項１，２又は３記載の傾斜、加速度検知装
   置。
5. 【請求項５】 前記流体が前記可動磁石体の周囲に設け
   られた磁性流体である請求項４記載の傾斜、加速度検知
   装置。
6. 【請求項６】 前記容器の内部空間が環状に連続してお
   り、該内部空間の一部にオリフィスを設けてなる請求項
   ４又は５記載の傾斜、加速度検知装置。