JPH0534368A - Magnetic fluid type acceleration sensor - Google Patents
Magnetic fluid type acceleration sensorInfo
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- JPH0534368A JPH0534368A JP21792791A JP21792791A JPH0534368A JP H0534368 A JPH0534368 A JP H0534368A JP 21792791 A JP21792791 A JP 21792791A JP 21792791 A JP21792791 A JP 21792791A JP H0534368 A JPH0534368 A JP H0534368A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は磁性流体式加速度センサ
に関するものであり、特にその検出精度の向上に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic fluid type acceleration sensor, and more particularly to improvement of its detection accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁性流体式加速度センサとして、例え
ば、特開平2−90061号公報に記載されたものがあ
る。この加速度センサは、図10に示すように非磁性材
料製のハウジング200を備えている。ハウジング20
0の中央部には空間202が形成され、空間202内に
は磁性流体204が封入されている。磁性流体204中
には、円板状を成し、2対の磁極を有する永久磁石20
6が浮遊させられている。また、ハウジング200の外
周面の4個所には空間202に向かって延びる切欠20
8が形成されており、各切欠208内には、永久磁石2
06の各磁極に近接してホール素子210が設けられて
いる。ホール素子210は各磁極との距離が近くなるほ
ど高い電圧を出力するものであり、それぞれ差動増幅器
を介して図示しない加速度演算装置に接続されている。2. Description of the Related Art As a magnetic fluid type acceleration sensor, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-90061. This acceleration sensor includes a housing 200 made of a non-magnetic material as shown in FIG. Housing 20
A space 202 is formed in the center of 0, and a magnetic fluid 204 is enclosed in the space 202. In the magnetic fluid 204, a permanent magnet 20 having a disc shape and having two pairs of magnetic poles is formed.
6 is suspended. Further, notches 20 extending toward the space 202 are provided at four locations on the outer peripheral surface of the housing 200.
8 are formed, and in each notch 208, the permanent magnet 2 is formed.
A Hall element 210 is provided near each magnetic pole 06. The Hall element 210 outputs a higher voltage as the distance to each magnetic pole becomes shorter, and each is connected to an acceleration calculation device (not shown) via a differential amplifier.
【0003】磁性流体204中には多数の磁性微粒子が
分散しており、これら磁性微粒子は、磁場勾配がない場
合には均一に分散するが、磁場勾配が与えられれば磁場
の大きい方へ徐々に移動し、磁場勾配に応じた密度分布
となって安定する性質を有している。また、磁性流体の
圧力は磁性微粒子の密度が高いほど高くなる。A large number of magnetic fine particles are dispersed in the magnetic fluid 204, and these magnetic fine particles are uniformly dispersed in the absence of a magnetic field gradient, but gradually increase toward a larger magnetic field if a magnetic field gradient is applied. It has the property of moving and becoming a density distribution according to the magnetic field gradient and becoming stable. Further, the pressure of the magnetic fluid increases as the density of the magnetic fine particles increases.
【0004】永久磁石206のN極およびS極の周辺に
は円弧状の等磁線が生じ、磁性微粒子の密度もその等磁
線上において等しくなる。そして、ハウジング200の
円周面にはほぼ等磁線に沿って湾曲する内側面を有する
凹部212が形成されており、各磁極周辺に密集した磁
性微粒子が凹部212に収容されるようになっている。
そのため、永久磁石206がハウジング200に対して
偏心すれば、永久磁石206とハウジング200との半
径方向の隙間が不均一となり、隙間が小さい部分におい
てハウジング200の内周面に作用する圧力が高くな
り、この圧力の反力によって永久磁石206がハウジン
グ200の中心に戻される。また、永久磁石206が小
角度回転すれば凹部212内に圧力の不均衡が生じ、こ
の不均衡によって永久磁石206が元の位相に戻され
る。磁性流体204が弾性体と同様の作用を為すのであ
り、以下、磁性流体を弾性体として取り扱う。Arc-shaped isomagnetic lines are generated around the N and S poles of the permanent magnet 206, and the density of the magnetic fine particles is also equal on the isomagnetic lines. A concave portion 212 having an inner side surface that curves along substantially the same magnetic line is formed on the circumferential surface of the housing 200, and magnetic fine particles densely packed around each magnetic pole are accommodated in the concave portion 212. There is.
Therefore, if the permanent magnet 206 is eccentric with respect to the housing 200, the radial gap between the permanent magnet 206 and the housing 200 becomes non-uniform, and the pressure acting on the inner peripheral surface of the housing 200 increases in the portion where the gap is small. The reaction force of this pressure returns the permanent magnet 206 to the center of the housing 200. When the permanent magnet 206 rotates by a small angle, a pressure imbalance occurs in the recess 212, and this imbalance returns the permanent magnet 206 to the original phase. Since the magnetic fluid 204 has the same function as the elastic body, the magnetic fluid will be treated as an elastic body hereinafter.
【0005】上記加速度センサにおいて、車体に固定さ
れたハウジング200に加速度が加えられれば、永久磁
石206が慣性力により加速方向と反対方向に移動させ
られ、慣性力と磁性流体204の弾性力との平衡点で停
止する。このように空間202内で永久磁石206が変
位することによって、各ホール素子210の出力電圧が
変化する。例えば、永久磁石206が図10に二点鎖線
で示すように右方へ移動すれば、S極の接近に伴って右
側のホール素子210の出力電圧が増大する一方、左側
のホール素子210の出力電圧がS極の離間に伴って減
少する。そして、これら各ホール素子210の出力電圧
がそれぞれ差動増幅器に入力されて両ホール素子210
の出力電圧の差が検出される。また、上下方向に位置す
るもう一対のホール素子210間の出力電圧の差が同様
にして検出され、それら出力電圧の差が加速度演算装置
に入力されることにより、加速度の大きさおよび方向が
演算される。In the above acceleration sensor, when acceleration is applied to the housing 200 fixed to the vehicle body, the permanent magnet 206 is moved by the inertial force in the direction opposite to the acceleration direction, and the inertial force and the elastic force of the magnetic fluid 204 are combined. Stop at the equilibrium point. Thus, the displacement of the permanent magnet 206 in the space 202 changes the output voltage of each Hall element 210. For example, if the permanent magnet 206 moves to the right as shown by the chain double-dashed line in FIG. 10, the output voltage of the Hall element 210 on the right side increases as the S pole approaches, while the output of the Hall element 210 on the left side increases. The voltage decreases with the separation of the south pole. Then, the output voltage of each of these Hall elements 210 is input to the respective differential amplifiers so that both Hall elements 210
The difference between the output voltages of the two is detected. Further, the difference in output voltage between the other pair of Hall elements 210 positioned in the vertical direction is detected in the same manner, and the difference in output voltage is input to the acceleration calculation device to calculate the magnitude and direction of acceleration. To be done.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記加
速度センサにおいては、加速度が大きくなると永久磁石
206の空間202内の移動距離および移動速度が大き
くなり、磁性流体204が激しく撹拌される。そのた
め、磁性微粒子の安定状態が壊されて磁性微粒子が拡散
し、磁性流体204の弾性力特性が変化してしまうとい
う問題があった。すなわち、磁性微粒子の安定状態にお
いては、磁性流体204の弾性力が磁極近傍で最も高
く、空間202の側壁近傍で最も低くなっていたのであ
るが、磁性微粒子が拡散することにより磁性流体204
の弾性力が平均化されてしまうのである。それによって
磁性流体204の空間202の側壁近傍の弾性力が安定
状態のときよりも高くなり、ハウジング200に小さい
加速度が加えられた場合の永久磁石206の相対移動量
が減少してしまい、加速度の検出精度が低下するという
問題が生じる。However, in the acceleration sensor described above, as the acceleration increases, the moving distance and moving speed of the permanent magnet 206 in the space 202 increase, and the magnetic fluid 204 is vigorously agitated. Therefore, there is a problem that the stable state of the magnetic fine particles is broken and the magnetic fine particles diffuse, and the elastic force characteristics of the magnetic fluid 204 change. That is, in the stable state of the magnetic fine particles, the elastic force of the magnetic fluid 204 was highest near the magnetic poles and lowest near the sidewalls of the space 202.
The elastic force of is averaged out. As a result, the elastic force in the vicinity of the side wall of the space 202 of the magnetic fluid 204 becomes higher than that in the stable state, and the relative movement amount of the permanent magnet 206 when a small acceleration is applied to the housing 200 decreases, and the acceleration There is a problem that the detection accuracy is lowered.
【0007】本発明はこの問題に鑑み、大きな加速度が
加えられても、磁性微粒子の安定状態が破壊されること
なく常に正確に加速度の検出を行い得る加速度センサを
得ることを課題として為されたものである。In view of this problem, an object of the present invention is to obtain an acceleration sensor which can always accurately detect the acceleration without destroying the stable state of the magnetic fine particles even when a large acceleration is applied. It is a thing.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨
は、非磁性材料製ハウジングと、そのハウジング内
に封入された磁性流体と、複数の磁極を有し、磁性流
体中に浮遊させられた永久磁石と、その永久磁石の各
磁極に近接して設けられ、ハウジング内での永久磁石の
変位を検出する磁気検出手段と、その磁気検出手段か
らの出力信号に基づいてハウジングの加速度を演算する
加速度演算手段とを含む磁性流体式加速度センサにおい
て、非磁性材料製ハウジングに、永久磁石の側面に当接
してその移動限度を規定する移動限度規定突起を複数箇
所に設けるとともに、その移動限度規定突起の厚さを永
久磁石の厚さの1/3以下としたことにある。移動限度
規定突起は、永久磁石の磁極近傍から外れた位置に設け
ることが望ましいが、磁極近傍に設けてもよく、永久磁
石の外形に沿ってその全周に設けてもよい。The gist of the present invention is to have a housing made of a non-magnetic material, a magnetic fluid enclosed in the housing, and a plurality of magnetic poles, which are suspended in the magnetic fluid. A permanent magnet, magnetic detection means provided in the vicinity of each magnetic pole of the permanent magnet for detecting displacement of the permanent magnet in the housing, and acceleration of the housing is calculated based on an output signal from the magnetic detection means. In a magnetic fluid type acceleration sensor including acceleration calculation means, a housing made of a non-magnetic material is provided with a plurality of movement limit defining projections that abut on a side surface of a permanent magnet and define a travel limit thereof, and the movement limit defining projections are provided. Is less than 1/3 of the thickness of the permanent magnet. The movement limit defining projection is preferably provided at a position deviated from the vicinity of the magnetic pole of the permanent magnet, but may be provided near the magnetic pole or may be provided along the entire circumference of the permanent magnet along its outer circumference.
【0009】[0009]
【作用】上記のように構成された加速度センサにおい
て、ハウジングに大きな加速度が加えられた場合には、
永久磁石が移動限度規定突起に当接してそれ以上移動し
ない。移動限度規定突起は、検出必要範囲内での永久磁
石の移動は妨げないが、検出必要範囲を超えて永久磁石
が移動することを防止するように、その大きさや位置が
決定される。In the acceleration sensor configured as described above, when a large acceleration is applied to the housing,
The permanent magnet comes into contact with the movement limit regulation protrusion and does not move any further. The movement limit defining protrusion does not hinder the movement of the permanent magnet within the detection required range, but its size and position are determined so as to prevent the permanent magnet from moving beyond the detection required range.
【0010】しかも、移動限度規定突起の厚さが永久磁
石の厚さの1/3以下とされているので、移動限度規定
突起の形成による悪影響が小さく抑えられる。例えば、
移動限度規定突起が磁極に対向した位置に設けられる場
合には、永久磁石とハウジングとの隙間が移動限度規定
突起の分だけ局部的に狭くなり、磁性流体の弾性係数が
局部的に大きくなって、ハウジングに加えられる加速度
と永久磁石の移動量との関係が乱れ、加速度の測定精度
が低下する恐れがある。また、移動限度規定突起が磁極
と磁極との間の部分に対向した位置に設けられる場合に
は、磁性流体の弾性係数には殆ど影響がないが、磁性流
体の流れを妨げる。1個の磁極がハウジングに接近する
場合には、その磁極とハウジングとの間の空間が狭くな
るため、磁性流体がその空間から流出する必要がある
が、磁極と磁極との部分に対向して移動限度規定突起が
設けられている場合には、これによって磁性流体の流出
が妨げられ、応答性が悪くなる恐れがあるのである。こ
れら悪影響を小さくするためには、移動限度規定突起の
厚さを薄くすればよく、本発明においては1/3以下と
することとしたのである。Further, since the thickness of the movement limit defining protrusion is set to be ⅓ or less of the thickness of the permanent magnet, the adverse effect due to the formation of the movement limit defining protrusion can be suppressed. For example,
When the movement limit defining protrusion is provided at a position facing the magnetic pole, the gap between the permanent magnet and the housing is locally narrowed by the movement limit defining protrusion, and the elastic coefficient of the magnetic fluid is locally increased. However, the relationship between the acceleration applied to the housing and the amount of movement of the permanent magnet is disturbed, which may reduce the accuracy of acceleration measurement. Further, when the movement limit defining projection is provided at a position facing the portion between the magnetic poles, the elastic coefficient of the magnetic fluid is hardly affected but the flow of the magnetic fluid is hindered. When one magnetic pole approaches the housing, the space between the magnetic pole and the housing becomes narrower, so it is necessary for the magnetic fluid to flow out of the space. When the movement limit defining protrusion is provided, this may prevent the magnetic fluid from flowing out, which may deteriorate the responsiveness. In order to reduce these adverse effects, the thickness of the movement limit defining protrusion may be reduced, and in the present invention, the thickness is set to 1/3 or less.
【0011】[0011]
【発明の効果】本発明に係る加速度センサにおいては、
検出必要範囲を超える過大な加速度が加えられても、永
久磁石の必要以上の移動が阻止されることによって、磁
性流体が激しく撹拌されて磁性微粒子の密度分布が破壊
されることが防止され、磁性流体の弾性力が常に適正な
状態に保たれる。そのため、永久磁石が常に加速度に対
応した量だけ正確に移動し、加速度の検出精度が向上す
る。In the acceleration sensor according to the present invention,
Even if an excessive acceleration exceeding the required detection range is applied, the permanent magnet is prevented from moving more than necessary, which prevents the magnetic fluid from being vigorously stirred and destroys the density distribution of the magnetic particles. The elastic force of the fluid is always kept in a proper state. Therefore, the permanent magnet always moves accurately by an amount corresponding to the acceleration, and the accuracy of detecting the acceleration is improved.
【0012】しかも、従来においては、過大な加速度を
含めて加速度センサに加えられるすべての加速度の検出
が行われ、電子回路の構成によって検出必要範囲の値の
みが取り出されるようになっていたが、本発明に係る加
速度センサにおいては、予め必要な範囲の加速度の検出
のみが行われるように永久磁石の移動限度を規定するこ
とができるため、電子回路の構成により加速度の検出範
囲を限定する必要がない。したがって、加速度演算手段
の回路構成が簡単となり、装置コストが低減する効果が
得られる。Moreover, conventionally, all the accelerations applied to the acceleration sensor including the excessive acceleration are detected, and only the value within the detection necessary range is taken out by the structure of the electronic circuit. In the acceleration sensor according to the present invention, since the movement limit of the permanent magnet can be defined in advance so that only the acceleration in the required range is detected, it is necessary to limit the acceleration detection range by the configuration of the electronic circuit. Absent. Therefore, the circuit configuration of the acceleration calculation means is simplified, and the device cost is reduced.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1および図2において、10はアルミ
ニウム製のメインハウジングである。メインハウジング
10は、その中央部に段付の嵌合穴16が形成されて有
底円筒状を成している。嵌合穴16の小径穴部の側壁に
は対向する2組の円弧状の凹部18,20,22,24
が形成されている一方、大径穴部にはサブハウジング2
6が嵌合されており、嵌合穴16の開口が閉塞されてい
る。サブハウジング26はメインハウジング10と同様
にアルミニウム製であり、半径方向外向きのフランジ部
において複数本の非磁性材料製スクリュ30によりメイ
ンハウジング10に一体的に固定されている。それによ
りメインハウジング10内に凹部18〜24を有する空
間32が形成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1 and 2, reference numeral 10 denotes a main housing made of aluminum. The main housing 10 has a bottomed cylindrical shape with a stepped fitting hole 16 formed in the center thereof. On the side wall of the small-diameter hole of the fitting hole 16, two sets of arc-shaped recesses 18, 20, 22, 24 facing each other are provided.
While the sub-housing 2 is formed in the large-diameter hole.
6 is fitted, and the opening of the fitting hole 16 is closed. The sub-housing 26 is made of aluminum similarly to the main housing 10, and is integrally fixed to the main housing 10 by a plurality of screws 30 made of a non-magnetic material at a flange portion outward in the radial direction. Thereby, the space 32 having the recesses 18 to 24 is formed in the main housing 10.
【0014】空間32内には磁性流体34が封入されて
いる。磁性流体34は、例えばイソパラフィン中にマン
ガン亜鉛フェライト等の磁性微粒子36(図3参照)が
分散したものである。図2に示すように、サブハウジン
グ26の中央部には直角に延びる円筒状の突部40が形
成されている。突部40の軸方向穴42の上部開口は大
気に連通する一方、下部開口はサブハウジング26を貫
通して空間32に連通している。上部開口から空間32
内に磁性流体34が注入され、ゴム製プラグ44により
上部開口が閉塞された後、キャップ46が突部40の上
端部に締め込まれることにより磁性流体34が空間32
内に封入される。なお、メインハウジング10とサブハ
ウジング26との隙間はOリング48によりシールされ
ており、磁性流体34の空間32からの漏れが防止され
ている。A magnetic fluid 34 is enclosed in the space 32. The magnetic fluid 34 is, for example, magnetic fine particles 36 (see FIG. 3) such as manganese zinc ferrite dispersed in isoparaffin. As shown in FIG. 2, a cylindrical protrusion 40 extending at a right angle is formed in the central portion of the sub-housing 26. The upper opening of the axial hole 42 of the protrusion 40 communicates with the atmosphere, while the lower opening penetrates the sub housing 26 and communicates with the space 32. Space 32 from top opening
The magnetic fluid 34 is injected into the inside, and the upper opening is closed by the rubber plug 44, and then the cap 46 is tightened on the upper end portion of the protrusion 40, whereby the magnetic fluid 34 is stored in the space 32.
Enclosed inside. The O-ring 48 seals the gap between the main housing 10 and the sub-housing 26 to prevent the magnetic fluid 34 from leaking from the space 32.
【0015】磁性流体34中には永久磁石50が浮遊さ
せられている。永久磁石50は円板状を成しており、そ
の厚さ方向の長さが空間32の高さより僅かに短くされ
ている。永久磁石50は2対の磁極を有しており、各磁
極がそれぞれ空間32の凹部18〜24に対向する状態
で浮遊させられている。A permanent magnet 50 is suspended in the magnetic fluid 34. The permanent magnet 50 has a disc shape, and its length in the thickness direction is slightly shorter than the height of the space 32. The permanent magnet 50 has two pairs of magnetic poles, and the magnetic poles are suspended so as to face the recesses 18 to 24 of the space 32.
【0016】図3および図4に、磁性流体34内に分散
する多数の磁性微粒子36を模型的に示す。磁性微粒子
36は、通常は、図4に示すように均一に分散している
が、磁極により磁場勾配が与えられることにより、図3
に示すように磁場の大きい磁極周辺に引き寄せられて安
定状態となる特性を有している。各磁極の周辺には磁極
を中心とする円弧状の等磁線が形成されるため、磁性微
粒子36の等密度線も磁極を中心とする円弧状となる。
凹部18〜24はこの等密度線に沿って形成されてお
り、磁性微粒子36が磁極近傍に密集し、空間32の永
久磁石50の各磁極周辺ほど磁性微粒子36の密度が高
く、凹部18〜24の側壁近傍ほど密度が低くなる。そ
して、磁性流体34の圧力は磁性微粒子36の密度が高
い部分ほど高くなる性質があるため、磁性流体34の圧
力が、図5のグラフに実線で示すように、永久磁石50
の磁極近傍ほど高く、磁極から離間した凹部18〜24
の内側面に向かうほど低くなる。磁性流体34の等圧線
が凹部18〜24の内側面に沿って形成されるのであ
り、永久磁石50はあたかも弾性体によって空間32の
中央に保持され、回転を防止された状態となっている。3 and 4 schematically show a large number of magnetic fine particles 36 dispersed in the magnetic fluid 34. The magnetic fine particles 36 are normally dispersed uniformly as shown in FIG. 4, but when a magnetic field gradient is applied by the magnetic poles, the magnetic fine particles 36 shown in FIG.
As shown in (3), it has a characteristic that it is attracted to the periphery of a magnetic pole having a large magnetic field and becomes stable. Since arc-shaped isomagnetic lines centering on the magnetic poles are formed around each magnetic pole, the isopycnic lines of the magnetic fine particles 36 are also arc-shaped centering on the magnetic poles.
The recesses 18 to 24 are formed along this isopycnic line, and the magnetic fine particles 36 are concentrated in the vicinity of the magnetic poles, and the density of the magnetic fine particles 36 is higher near the magnetic poles of the permanent magnet 50 in the space 32. The density becomes lower near the side wall of the. Since the pressure of the magnetic fluid 34 increases as the density of the magnetic fine particles 36 increases, the pressure of the magnetic fluid 34 increases as shown by the solid line in the graph of FIG.
Of the concave portions 18 to 24, which are higher in the vicinity of the magnetic pole and are separated from the magnetic pole.
It becomes lower toward the inner surface of. The isobars of the magnetic fluid 34 are formed along the inner side surfaces of the recesses 18 to 24, and the permanent magnet 50 is held in the center of the space 32 as if by an elastic body, and is in a state where rotation is prevented.
【0017】メインハウジング10には、半径方向に貫
通する段付の雌ねじ穴58が等角度間隔に4本形成され
ており、これら雌ねじ穴58のそれぞれに段付ピン60
がその基端部に形成された雄ねじ部において締め込ま
れ、メインハウジング10に一体的に固定されている。
各段付ピン60の先端部はその直径が永久磁石50の厚
さの1/5より小さくされており、隣接する4つの凹部
18〜24間において空間32内に延び出させられてい
る。本実施例においては、メインハウジング10に1.
5Gより大きい加速度が加えられれば、図1に二点鎖線
で示すように、4つの段付ピン60のいずれかが永久磁
石50の外周面に当接し、永久磁石50の移動限度を規
定するように、その段付ピン60の位置および長さが設
定されている。なお、段付ピン60の外周面の一部には
Oリング64が配設されており、雌ねじ穴58からの磁
性流体34の漏れが防止されている。In the main housing 10, four stepped female screw holes 58 penetrating in the radial direction are formed at equal angular intervals, and stepped pins 60 are formed in each of these female screw holes 58.
Is fastened at the male screw portion formed at the base end thereof and is integrally fixed to the main housing 10.
The tip of each stepped pin 60 has a diameter smaller than ⅕ of the thickness of the permanent magnet 50, and extends into the space 32 between the four adjacent recesses 18 to 24. In the present embodiment, 1.
If an acceleration greater than 5 G is applied, one of the four stepped pins 60 abuts the outer peripheral surface of the permanent magnet 50 to define the movement limit of the permanent magnet 50, as shown by the chain double-dashed line in FIG. , The position and length of the stepped pin 60 are set. An O-ring 64 is provided on a part of the outer peripheral surface of the stepped pin 60 to prevent the magnetic fluid 34 from leaking from the female screw hole 58.
【0018】本実施例においては、段付ピン60が移動
限度規定突起を構成しているのである。In this embodiment, the stepped pin 60 constitutes a movement limit defining projection.
【0019】図2から明らかなように、メインハウジン
グ10の下端面からは突起66が形成されており、ここ
に非磁性材料製のスクリュ68によりプリントプレート
70が取り付けられている。プリントプレート70はガ
ラスエポキシ製とされ、その下面には破線で示す処理回
路72が形成されている。処理回路72には複数の端子
が設けられており、それらのうちの一部が図示しない電
源およびアースに接続されている。また、処理回路72
は複数の差動増幅器を含んでいる。As is apparent from FIG. 2, a protrusion 66 is formed on the lower end surface of the main housing 10, and a print plate 70 is attached to the protrusion 66 by a screw 68 made of a nonmagnetic material. The print plate 70 is made of glass epoxy, and a processing circuit 72 shown by a broken line is formed on the lower surface thereof. The processing circuit 72 is provided with a plurality of terminals, some of which are connected to a power source and ground (not shown). In addition, the processing circuit 72
Includes a plurality of differential amplifiers.
【0020】また、メインハウジング10の外周面に
は、空間32に向かって延びる4つの切欠74が等角度
間隔に形成されている。これら4つの切欠74はそれぞ
れ凹部18〜24に対応する位置に形成されており、切
欠74内には、凹部18〜24に対向した状態で、すな
わち、永久磁石50の各磁極に近接してホール素子8
0,82,84,86が接着固定されている。図2に示
すように、ホール素子80〜86の各端子はプリントプ
レート70に半田付けされており、これらホール素子8
0〜86は、図1に示すように永久磁石50が静止して
定位置に位置する状態では互いに等しい電圧を出力する
が、空間32内での永久磁石50の移動により各磁極が
接近あるいは離間することにより、その出力電圧が増減
するようになっている。ホール素子80〜86の出力電
圧はプリントプレート70を介して処理回路72の差動
増幅器に入力され、処理回路72からは永久磁石50の
移動方向および移動量に対応した信号が出力される。Further, on the outer peripheral surface of the main housing 10, four notches 74 extending toward the space 32 are formed at equal angular intervals. These four cutouts 74 are formed at positions corresponding to the recesses 18 to 24, respectively. Inside the cutouts 74, the holes are formed facing the recesses 18 to 24, that is, close to the magnetic poles of the permanent magnet 50. Element 8
0, 82, 84 and 86 are adhesively fixed. As shown in FIG. 2, the terminals of the Hall elements 80 to 86 are soldered to the print plate 70.
0 to 86 output the same voltage when the permanent magnet 50 is stationary and in a fixed position as shown in FIG. 1, but each magnetic pole approaches or separates due to the movement of the permanent magnet 50 in the space 32. By doing so, the output voltage is increased or decreased. The output voltages of the Hall elements 80 to 86 are input to the differential amplifier of the processing circuit 72 via the print plate 70, and the processing circuit 72 outputs signals corresponding to the moving direction and the moving amount of the permanent magnet 50.
【0021】本実施例においては、ホール素子80〜8
6,プリントプレート70および処理回路72が永久磁
石50の変位を検出する磁気検出手段を構成しているの
である。In the present embodiment, the Hall elements 80-8
6, the print plate 70 and the processing circuit 72 constitute magnetic detection means for detecting the displacement of the permanent magnet 50.
【0022】メインハウジング10およびサブハウジン
グ26は鉄製のシールドカバー90およびシールドプレ
ート92により覆われている。シールドカバー90はメ
インハウジング10に固定されており、シールドカバー
90の開口周縁の4箇所に形成されたフランジ部とシー
ルドプレート92とがスクリュ94により固定されるこ
とによってシールドカバー90の開口部が閉塞されてい
る。また、シールドカバー90の側壁の一部には貫通穴
96が形成され、ゴム製のグロメット98が取り付けら
れており、処理回路72のリード線束100,102が
このグロメット98を経て外部へ導出されている。The main housing 10 and the sub housing 26 are covered with an iron shield cover 90 and a shield plate 92. The shield cover 90 is fixed to the main housing 10, and the flanges formed at four positions on the opening periphery of the shield cover 90 and the shield plate 92 are fixed by the screws 94, so that the opening of the shield cover 90 is closed. Has been done. Further, a through hole 96 is formed in a part of the side wall of the shield cover 90, and a grommet 98 made of rubber is attached. The lead wire bundles 100 and 102 of the processing circuit 72 are led out to the outside through the grommet 98. There is.
【0023】リード線束100,102は、シールドカ
バー90の外部に設けられた演算処理装置104に接続
されている。演算処理装置104は、処理回路72から
出力される信号から永久磁石50に作用する加速度の大
きさおよび方向を演算するものである。The lead wire bundles 100 and 102 are connected to an arithmetic processing unit 104 provided outside the shield cover 90. The arithmetic processing unit 104 calculates the magnitude and direction of the acceleration acting on the permanent magnet 50 from the signal output from the processing circuit 72.
【0024】本実施例においては、演算処理装置104
が演算手段を構成しているのである。In the present embodiment, the arithmetic processing unit 104
Constitutes the calculation means.
【0025】以上のように構成された加速度センサは車
体に固定して使用される。車体が加速されれば、メイン
ハウジング10に加速度が加えられ、永久磁石50は慣
性力によってその加速度とは反対方向に空間32内を移
動させられる。そして、慣性力と磁性流体34の弾性力
(圧力分布に基づいて発生させられる見かけ上の弾性
力)とが平衡状態となったとき停止する。このときの永
久磁石50の移動量および移動方向が加速度の大きさお
よび方向に換算されるのである。The acceleration sensor constructed as described above is used by being fixed to the vehicle body. When the vehicle body is accelerated, acceleration is applied to the main housing 10, and the permanent magnet 50 is moved in the space 32 in the direction opposite to the acceleration by the inertial force. When the inertial force and the elastic force of the magnetic fluid 34 (apparent elastic force generated based on the pressure distribution) are in equilibrium, they stop. The moving amount and moving direction of the permanent magnet 50 at this time are converted into the magnitude and direction of the acceleration.
【0026】例えば、永久磁石50が、図1に二点鎖線
で示すように、丁度左右方向(X方向と称する)に右へ
移動するとすると、凹部24に近接したホール素子86
と永久磁石50の一方のS極とが接近し、ホール素子8
6の出力電圧が増大する。また、永久磁石50の他方の
S極が凹部20に近接したホール素子82から遠ざかる
ため、このホール素子82の出力電圧が減少する。これ
らホール素子82,86の出力電圧が処理回路72の差
動増幅器に入力され、ホール素子82,86の出力電圧
の差、すなわち永久磁石50のX方向移動量にほぼ比例
した差動出力電圧VX が求められる。この場合には、凹
部18に対向するホール素子80と凹部22に対向する
ホール素子84との出力電圧に差は生じないから、上下
方向たるY方向の差動出力電圧VY は0となる。また、
永久磁石50がX方向とY方向との両方向に移動した場
合には、両方向の差動出力電圧VX ,VY が出力され、
これら両差動出力電圧VX ,VY が演算処理装置104
に入力されることにより、演算処理装置104内で加速
度の大きさと加速度の方向とが演算されるのである。For example, if the permanent magnet 50 moves rightward in the right-left direction (referred to as the X direction) as indicated by the chain double-dashed line in FIG.
And the one S pole of the permanent magnet 50 approach each other, and the Hall element 8
The output voltage of 6 increases. Further, since the other S pole of the permanent magnet 50 moves away from the Hall element 82 close to the recess 20, the output voltage of the Hall element 82 decreases. The output voltages of the Hall elements 82 and 86 are input to the differential amplifier of the processing circuit 72, and the difference between the output voltages of the Hall elements 82 and 86, that is, the differential output voltage V substantially proportional to the movement amount of the permanent magnet 50 in the X direction. X is required. In this case, since there is no difference in the output voltage between the Hall element 80 facing the recess 18 and the Hall element 84 facing the recess 22, the vertical differential output voltage V Y in the Y direction is zero. Also,
When the permanent magnet 50 moves in both the X and Y directions, differential output voltages V X and V Y in both directions are output,
These differential output voltages V X and V Y are calculated by the arithmetic processing unit 104.
By inputting into, the magnitude of acceleration and the direction of acceleration are calculated in the arithmetic processing unit 104.
【0027】車体に加えられる加速度が1・5Gより大
きい場合には、永久磁石50が4個の段付ピン60のい
ずれかに当接し、その移動限度が規定される。このよう
に永久磁石50の移動限度が規定されず、ハウジング1
0の内周面に著しく接近し、あるいはこれに当接するこ
とが許容される場合には、磁性流体34の流速が大きく
なって磁性流体34が激しく撹拌され、磁性微粒子36
の密度分布が均一な状態に近づく。それによって磁性流
体34の圧力分布が図5に破線で示すように変化し、加
速度の小さい領域において永久磁石50が移動し難くな
り、加速度の検出精度が低下するのであるが、段付ピン
60によってこの不都合の発生が防止される。When the acceleration applied to the vehicle body is larger than 1.5 G, the permanent magnet 50 abuts on any of the four stepped pins 60, and the movement limit thereof is defined. In this way, the movement limit of the permanent magnet 50 is not defined, and the housing 1
When it is allowed to remarkably approach the inner peripheral surface of 0 or come into contact with the inner peripheral surface of 0, the flow velocity of the magnetic fluid 34 is increased and the magnetic fluid 34 is vigorously stirred and the magnetic fine particles 36
The density distribution of is approaching a uniform state. As a result, the pressure distribution of the magnetic fluid 34 changes as shown by the broken line in FIG. 5, and it becomes difficult for the permanent magnet 50 to move in a region where the acceleration is small, and the accuracy of acceleration detection is reduced. This inconvenience is prevented.
【0028】また、従来の加速度センサにおいては、永
久磁石の移動限度が規定されておらず、ホール素子から
出力されるすべての出力電圧について加速度の演算が行
われるようになっていた。したがって、その加速度の検
出結果が図6のグラフに示すように直線となり、この検
出結果から検出必要範囲の値のみが取り出されるように
処理回路が構成されていた。それに対して、本実施例に
おいては、予め必要な範囲の検出のみが行われるように
永久磁石の移動限度が規定されるため、複雑な回路構成
により加速度の検出必要範囲を限定する必要がない。す
なわち、本実施例においては、加速度の必要検出範囲が
−1.5G〜1.5Gに設定され、段付ピン60により
永久磁石50がその範囲を超えて移動することを阻止さ
れるため、図7に示すように±1.5Gの範囲のみの加
速度の検出を行うことができるのである。Further, in the conventional acceleration sensor, the movement limit of the permanent magnet is not specified, and the acceleration is calculated for all output voltages output from the Hall element. Therefore, the detection result of the acceleration becomes a straight line as shown in the graph of FIG. 6, and the processing circuit is configured so that only the value in the detection necessary range is extracted from the detection result. On the other hand, in the present embodiment, since the movement limit of the permanent magnet is defined in advance so that only the required range is detected, it is not necessary to limit the required detection range of acceleration by a complicated circuit configuration. That is, in the present embodiment, the required detection range of acceleration is set to −1.5 G to 1.5 G, and the stepped pin 60 prevents the permanent magnet 50 from moving beyond that range. As shown in FIG. 7, the acceleration can be detected only in the range of ± 1.5 G.
【0029】なお、上記実施例においては、移動限度規
定突起が永久磁石50の磁極と磁極との間の部分に当接
可能な4個の段付ピン60とされているため、永久磁石
50の移動可能範囲が方向によって異なることを避け得
ない。したがって、段付ピン60はできる限り多く設け
ることが望ましく、その究極的な態様として、図8およ
び図9に示すように、永久磁石全周に当接可能なリング
状の円板を設けることも可能である。なお、図8および
図9において、上記実施例と同様の部材には同一の符号
を付して詳細な説明は省略する。In the above embodiment, since the movement limit defining projections are the four stepped pins 60 that can come into contact with the portions between the magnetic poles of the permanent magnet 50, the permanent magnet 50 has a stepped pin 60. It is unavoidable that the movable range varies depending on the direction. Therefore, it is desirable to provide as many stepped pins 60 as possible, and as an ultimate mode thereof, as shown in FIGS. 8 and 9, a ring-shaped disc capable of contacting the entire circumference of the permanent magnet may be provided. It is possible. 8 and 9, the same members as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0030】本実施例においては、メインハウジング1
50の嵌合穴152が段付穴とされ、サブハウジング1
54の下部に形成された円環状の嵌合突部156が嵌合
穴152の中径穴部に嵌合するようにされており、その
嵌合突部156と嵌合穴152の肩面との間に、リング
状の円板158が挟持されている。メインハウジング1
50の嵌合穴152の側壁およびサブハウジング154
の嵌合突部156の側壁にはそれぞれ同一位相に4つの
凹部が形成されており、両者の嵌合により形成される空
間160に4つの凹部162〜168が形成されるよう
になっている。円板158の内周面174は空間160
の非凹部形成部に内接する円より僅かに小さい直径を有
している。円板158は内周面174において永久磁石
50と当接することにより、永久磁石50の移動限度を
規定する。円板158の円周部が移動限度規定突起とし
て機能するのであるが、円板158の厚さは永久磁石5
0の厚さの1/10より小さくされており、磁性流体3
4の流れを妨げず、また、円板158の内周面に作用す
る磁性流体34の圧力の影響は無視し得るほど小さい。In this embodiment, the main housing 1
The fitting hole 152 of 50 is a stepped hole, and the sub housing 1
An annular fitting protrusion 156 formed in the lower portion of the fitting hole 54 is adapted to fit into a medium-diameter hole portion of the fitting hole 152, and the fitting protrusion 156 and the shoulder surface of the fitting hole 152 are connected to each other. A ring-shaped disc 158 is sandwiched between the two. Main housing 1
50 side wall of fitting hole 152 and sub housing 154
On the side wall of the fitting protrusion 156, four recesses are formed in the same phase, and four recesses 162 to 168 are formed in the space 160 formed by fitting the two. The inner peripheral surface 174 of the disk 158 is the space 160.
Has a diameter slightly smaller than the circle inscribed in the non-recessed portion. The disk 158 abuts the permanent magnet 50 on the inner peripheral surface 174 thereof to define the movement limit of the permanent magnet 50. The circumference of the disk 158 functions as a movement limit defining protrusion, and the thickness of the disk 158 is the same as that of the permanent magnet 5.
It is smaller than 1/10 of the thickness of 0, and the magnetic fluid 3
4 does not impede the flow of fluid and the influence of the pressure of the magnetic fluid 34 acting on the inner peripheral surface of the disk 158 is negligibly small.
【0031】以上、本発明の2実施例について説明した
が、移動限度規定突起の数や形状は適宜変更することが
可能である。また、永久磁石の形状やそれが封入される
空間の形状を他の形状としてもよい。例えば、永久磁石
がX方向あるいはY方向にのみ移動可能であって、一方
向の加速度のみを検出する加速度センサにおいては、永
久磁石および空間を矩形とすることができ、一方向の移
動を移動限度規定突起により規定すれば本発明の効果が
得られる。Although the two embodiments of the present invention have been described above, the number and shape of the movement limit defining projections can be changed as appropriate. Further, the shape of the permanent magnet and the shape of the space in which it is enclosed may be other shapes. For example, in an acceleration sensor in which a permanent magnet is movable only in the X direction or the Y direction and only one direction of acceleration is detected, the permanent magnet and the space can be rectangular, and the movement in one direction is limited. The effect of the present invention can be obtained by defining by the defining protrusion.
【0032】その他、当業者の知識に基づいて種々の変
形,改良を施した態様で、本発明を実施することができ
る。Besides, the present invention can be implemented in various modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art.
【図1】本発明の一実施例である加速度センサを示す平
面断面図(図2のI−I断面図)である。FIG. 1 is a plan sectional view (a sectional view taken along line I-I of FIG. 2) showing an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.
【図2】上記加速度センサの正面断面図である。FIG. 2 is a front sectional view of the acceleration sensor.
【図3】磁性流体の磁性微粒子の密集状態を概念的に示
す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a dense state of magnetic fine particles of a magnetic fluid.
【図4】磁性流体の磁性微粒子の分散状態を概念的に示
す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view conceptually showing a dispersed state of magnetic fine particles of a magnetic fluid.
【図5】上記加速度センサにおける磁性流体内の圧力分
布を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a pressure distribution in a magnetic fluid in the acceleration sensor.
【図6】従来の加速度センサによる加速度の検出範囲の
一例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of a detection range of acceleration by a conventional acceleration sensor.
【図7】本実施例の加速度センサによる加速度の検出範
囲の一例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of a detection range of acceleration by the acceleration sensor of this embodiment.
【図8】本発明の別の実施例である加速度センサを示す
平面断面図(図9のVIII−VIII断面図)である。FIG. 8 is a plan sectional view (a sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 9) showing an acceleration sensor according to another embodiment of the present invention.
【図9】上記加速度センサの正面断面図である。FIG. 9 is a front sectional view of the acceleration sensor.
【図10】従来の加速度センサの一例を示す平面断面図
である。FIG. 10 is a plan sectional view showing an example of a conventional acceleration sensor.
10 メインハウジング 34 磁性流体 50 永久磁石 60 段付ピン 70 プリントプレート 72 処理回路 80 ホール素子 82 ホール素子 84 ホール素子 86 ホール素子 104 演算処理装置 150 メインハウジング 158 円板 10 Main Housing 34 Magnetic Fluid 50 Permanent Magnet 60 Stepped Pin 70 Print Plate 72 Processing Circuit 80 Hall Element 82 Hall Element 84 Hall Element 86 Hall Element 104 Processing Unit 150 Main Housing 158 Disc
Claims (1)
久磁石と、 その永久磁石の各磁極に近接して設けられ、前記ハウジ
ング内での永久磁石の変位を検出する磁気検出手段と、 その磁気検出手段からの出力信号に基づいてハウジング
の加速度を演算する加速度演算手段とを含む磁性流体式
加速度センサにおいて、 前記非磁性材料製ハウジングに、永久磁石の側面に当接
してその移動限度を規定する移動限度規定突起を複数箇
所に設けるとともに、その移動限度規定突起の厚さを永
久磁石の厚さの1/3以下としたことを特徴とする加速
度センサ。Claim: What is claimed is: 1. A housing made of a non-magnetic material, a magnetic fluid enclosed in the housing, a permanent magnet having a plurality of magnetic poles and suspended in the magnetic fluid, Magnetic detection means provided near each magnetic pole of the permanent magnet for detecting displacement of the permanent magnet in the housing, and acceleration calculation means for calculating acceleration of the housing based on an output signal from the magnetic detection means. In the magnetic fluid type acceleration sensor including, in the housing made of a non-magnetic material, the movement limit defining projections that abut the side surface of the permanent magnet and define the travel limit are provided at a plurality of positions, and the thickness of the travel limiting specification projections. Is 1/3 or less of the thickness of the permanent magnet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21792791A JPH0534368A (en) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Magnetic fluid type acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21792791A JPH0534368A (en) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Magnetic fluid type acceleration sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0534368A true JPH0534368A (en) | 1993-02-09 |
Family
ID=16711908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21792791A Pending JPH0534368A (en) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Magnetic fluid type acceleration sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0534368A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105158510A (en) * | 2015-06-23 | 2015-12-16 | 北京交通大学 | Cylindrical first-order buoyancy magnetic liquid acceleration sensor |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP21792791A patent/JPH0534368A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105158510A (en) * | 2015-06-23 | 2015-12-16 | 北京交通大学 | Cylindrical first-order buoyancy magnetic liquid acceleration sensor |
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