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JPH0774809B2 - 加速度計 - Google Patents
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JPH0774809B2 - 加速度計 - Google Patents

加速度計

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JPH0774809B2
JPH0774809B2 JP3224053A JP22405391A JPH0774809B2 JP H0774809 B2 JPH0774809 B2 JP H0774809B2 JP 3224053 A JP3224053 A JP 3224053A JP 22405391 A JP22405391 A JP 22405391A JP H0774809 B2 JPH0774809 B2 JP H0774809B2
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ジェイ．アンダーソン スチーブン
エイ．デューダ ドナルド
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オートモチブ システムズ ラボラトリー，インコーポレイテッド
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    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体、例えば、自動車
が受ける加速度を検出する加速度センサ、すなわち、加
速度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術は通路の第１端部に向かって磁
気バイアスされる円筒形の通路の内部の慣性質量、すな
わち、磁気検出本体を有するハウジングを備えた磁気バ
イアスされた加速度計を教示している。このような従来
技術の加速度計は、磁気検出本体が通路の第１端部に近
いその「休止」位置にあるときに磁気検出本体に最大の
磁気バイアスを与えるようになっている。ハウジングが
この最大の磁気バイアス、すなわち、磁気バイアスの
「閾値」を超える加速力を受けたときに、磁気検出本体
は通路内のその休止位置からその通路の他方の端の第２
位置に向かって移動せしめられる。磁気検出本体のこの
ような移動は、例えば、ブリード（Ｂｒｅｅｄ）氏に発
行された米国特許第４，３２９，５４９号およびベーア
（Ｂｅｈｒ）氏に発行された米国特許第４，８７３，４
０１号の各明細書に教示されているように、例えば、ガ
スまたは電磁制動を使用することによりさらに遅らせる
ことができる。もしも加速度入力が十分な振幅および持
続時間を有していれば、磁気検出本体は通路の第２端部
まで移動せしめられ、そのとき、磁気検出本体は、例え
ば、第２端部において通路中に突出する１対の電気接点
を橋絡することによりセンサの好適なスイッチ装置を動
作させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】不具合なことには、こ
のような従来技術の磁気バイアスされた加速度計により
代表的に使用される磁気バイアスの閾値、すなわち、磁
気検出本体がその休止位置にあるときに磁気検出本体に
作用する磁気バイアスは約２ｇから約８ｇまでの範囲内
の重力の加速度に相当する。したがって、車両が毎時４
８Km（３０マイル）の速度で障害物と正面衝突する場合
のように車両が持続時間が比較的に短い加速度（減速
度）を受ける場合には、磁気検出本体に作用する高い磁
気バイアスの閾値が磁気検出本体の移動をかなり遅らせ
るので、加速度計のスイッチ装置を動作させるために磁
気検出本体を通路の全長にわたって移動するためには、
最終的には、おそらく２０ミリセカンド（ｍｓ）を必要
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、持続時
間の短い加速度入力に対して既知の加速度計による応答
よりも早く応答することを特徴とする磁気バイアスされ
た加速度計を提供することにある。
【０００５】本発明のさらに一つの目的は、磁気検出本
体がその休止位置から移動し始めるときに磁気検出本体
に作用する支配的な力が電磁制動により与えられ、磁気
検出本体に作用する磁気バイアスが磁気検出本体の移動
距離の増大と共に増大して、それにより第２位置から離
れた該通路内のある位置における磁気検出本体のそれ以
後の移動を抑制する支配的な力になるように構成された
磁気バイアスされかつ電磁制動される磁気検出本体を特
徴とする加速度計を提供することにある。
【０００６】本発明のさらに別の一つの目的は、磁気検
出本体に作用する磁気バイアスが通路内の休止位置から
該通路内の第２位置までの磁気検出本体の移動に対して
実質的に線形に増大するように構成された改良された磁
気バイアスされた加速度計を提供することにある。
【０００７】本発明の改良された加速度計は、内部に円
筒形の通路が形成されたハウジングと、通路の長手方向
の部分を包囲するように該通路と共軸をなしてハウジン
グに固定された環状の透磁性要素、例えば、鉄製または
鋼製の座金と、該通路内に配置されかつ座金と磁気的に
相互に作用しあって通路内の第１位置に向かって磁気バ
イアスされた円筒形の磁気検出本体とを備え、第１位置
は磁気検出本体の長手方向の部分が座金により包囲され
た該通路の部分内に配置されたことを特徴とし、磁気検
出本体は該本体に作用する磁気バイアスを超える加速力
に応答して該通路内のその第１位置からその第２位置に
向かって移動せしめられる。
【０００８】本発明の加速度計は、さらに、磁気検出本
体が通路内の第２位置に向かって移動するときに磁気検
出本体に応答するようにハウジングに設けられたスイッ
チ装置を備えている。例えば、本発明の加速度計の好ま
しい実施例においては、スイッチ装置は、磁気検出本体
が通路内のその第２位置まで移動するときに磁気検出本
体の導電性の面と係合するために該通路中に突出した１
対の電気接点を備えている。
【０００９】本発明の加速度計は、さらに、該通路内の
磁気検出本体の移動を遅らせる制動装置を含む。この好
ましい実施例においては、制動装置は該通路を包囲しか
つ磁気検出本体が移動するときに磁気検出本体と磁気的
に相互に作用しあって磁気検出本体に磁気制動力を与え
る導電性の非磁性材料で構成されたリング、すなわち、
管を備えている。この点については、制動リングが通路
を形成するハウジングの部分を包囲することができ、ま
たは好ましい実施例の場合のように、制動リングの内面
自体が通路の一部分を形成することができることに留意
されたい。通路内の磁気検出本体の移動により、制動リ
ング内に長手方向の個々の電流が誘導される。これらの
電流は制動リング内で実質的に円周方向に流れ、かつ制
動リングに対する磁気検出本体の移動速度および制動リ
ングからの磁気検出本体の距離と比例して変化する。し
たがって、制動リングの各々の影響をうけた長手方向の
部分に誘導された電流は磁気検出本体と相互に作用し合
って磁気検出本体のそれ以後の移動を遅らせる磁界を発
生する。
【００１０】作動中、本発明の加速度計の磁気検出本体
と座金との間の磁気的な相互作用により、磁気検出本体
に作用する磁気バイアスが発生する。この磁気バイアス
は、磁気検出本体が座金環状部分内のその第１位置、す
なわち、「休止」位置からスイッチ接点に対向したその
第２位置に向かって移動するときに増大し始める。本発
明において、重要なことは、磁気検出本体に作用する磁
気バイアスの「閾値」が１ｇの数分の１に過ぎず、この
磁気バイアスは磁気検出本体がスイッチ接点に向かって
移動するにつれて増大する。したがって、前述したよう
に車両が毎時４８Km（３２マイル）の速度で障害物と衝
突した場合に遭遇するように、ハウジングが持続時間が
比較的に短い加速度入力を受けるときに、該加速度入力
が磁気検出本体に作用するこの小さい磁気バイアスの閾
値を上まわり、その結果、磁気検出本体がスイッチ接点
に向かって迅速に移動し始める。磁気検出本体のこのよ
うな当初の移動は電磁制動力により主として遅らせられ
る。磁気検出本体が座金の環状部分内の休止位置からだ
んだんと移動せしめられるにつれて、磁気検出本体に作
用する磁気バイアスの強度が増大し続け、最終的には、
磁気検出本体がスイッチ接点に達する前に磁気検出本体
に作用する支配的な抑制力になる。磁気検出本体の移動
距離の増大と共に実質的に線形をなして増大する磁気検
出本体に対する磁気バイアスを得るために、磁気検出本
体の磁気強度、座金の環状部分内の磁気検出本体の休止
位置の相対的な位置、座金の寸法および材料ならびに通
路の「行程」、すなわち、休止位置から第２位置までの
距離が調節されることが最も好ましい。
【００１１】
【実施例】本発明により構成された車両用加速度計１０
を図１に示してある。鉄製または鋼製のハウジング１２
は、導電性の非磁性材料、例えば、銅で形成された管１
４を収納している。管１４は、例えば、封入成形スリー
ブ１６によりハウジング１２に対して支持されている。
好ましくは、電気絶縁材料、例えば、プラスチックで形
成されかつ銅管１４のまわりに便利に成形されたスリー
ブ１６は、さらに、環状の透磁性要素、例えば、鉄製ま
たは鋼製の座金１８を支持している。座金１８は、銅管
１４の長手方向の部分を包囲している。この好ましい実
施例においては、電食を防止するために、座金１８が銅
管１４に近接して配置され、しかも銅管１４から電気絶
縁されていることに留意されたい。
【００１２】したがって、真円の円筒形通路２０が銅管
１４の内面２２によりハウジング１２の内部に形成され
ている。また、通路２０の第１端部２４は、成形された
プラスチックスリーブ１６の一部分を便利に含むことが
できる固定したストッパーにより形成されている。通路
２０の第１端部２４が座金１８により包囲された通路２
０の長手方向の部分を構成するように座金１８に対して
位置決めされることが重要である。
【００１３】１対の電気接点２８が管１４の開口端部を
横切って突出するようにキャップ２６上に取り付けられ
ている。ハウジング１２は、その中に湿気およびその他
の汚染物が浸入することを阻止するために、最終の組立
て中にキャップ２６をハウジング１２に取り付ける際
に、例えば、該ハウジングと結合される周囲フランジに
よりシールされることが好ましい。
【００１４】管１４中の磁気検出本体３０は、この加速
度計１０の所望の作動範囲にわたって温度変化による影
響を比較的に受けない比較的に高い磁束密度を発生する
ことができる、例えば、サマリウム・コバルトのような
材料で構成された実質的に円筒形の永久磁石３２を備え
ている。多数のこのような高い強度を有する磁石のこわ
れ易い性質に対処するために、磁石３２を例えば銅また
は黄銅のような非磁性材料で形成された押出し成形され
たカップ３４を備えた包囲構体中に封入成形することが
できる。カップ３４の厚さは、その例示を容易にするた
めに、図１においては誇張して示してある。薄肉のカッ
プ３４の開口端部に当初プラスチックキャップ３８を嵌
め込み、その後磁石３２を確実に封入するために開口端
部を円周方向にひだ寄せすると最も便利である。カップ
３４の底面３６は、導電性を改良しかつ耐食性を高める
ために、好ましくは、金めっきされる。
【００１５】また、管１４は磁気検出本体３０のこのよ
うな移動速度に比例して変化する磁気検出本体３０のた
めの電磁制動を行う。さらに特定して述べると、管１４
の内部の磁気検出本体３０の移動により、管内に円周方
向の電流が誘導され、この円周方向の電流が磁気検出本
体３０のそれ以後の移動に反抗する磁界を発生する。
【００１６】磁気検出本体３０は、作用中、座金１８と
磁気的に相互に作用しあって、図１に示すように通路２
０の第１端部２４と対向した通路２０内の第１位置に向
かって磁気バイアスされる。重要なことは、磁気検出本
体３０が通路２０内の第１位置、すなわち、「休止位
置」を占めるときに、磁気検出本体３０の長手方向の部
分が座金１８により包囲された通路２０の長手方向の部
分内に配置され、すなわち、磁気検出本体３０の長手方
向の部分が座金１８の面４０により形成された平面内を
横切り、それにより面４０により形成された平面により
少なくとも部分的に包囲されることである。
【００１７】磁気検出本体３０は、磁気バイアスの閾値
を超える加速力をうけたときに、通路２０内のその休止
位置から管１４の開口端部に近い通路２０内の第２位置
に向かって移動し始める。特定的に述べると、通路２０
内の磁気検出本体３０の第２位置は、磁気検出本体の金
めっきされた面３６が接点２８と係合され、それにより
接点２８が磁気検出本体３０により電気的に橋絡される
位置である。第２ストッパー４２は、この加速度センサ
が極度に大きい加速度をうけるときに、または以下に述
べる態様での加速度センサのテスト中に、管１４からの
磁気検出本体３０の離脱を阻止しかつ接点２８の有害な
過大な屈曲を阻止する。
【００１８】図２は磁気検出本体３０が図２に点（Ａ）
で示したその休止位置から図２に点（Ｂ）で示した通路
２０内のその第２位置まで移動するときに磁気検出本体
３０に作用する磁気バイアスを示す。特定的に述べる
と、磁気検出本体３０に作用する磁気バイアスは、磁気
検出本体が通路２０内のその休止位置からその第２位置
に向かって移動せしめられるときに実質的に線形に増大
する。したがって、磁気検出本体３０に作用する当初の
磁気バイアスは磁気検出本体３０をハウジング１２に入
力されたいかなる加速度に対してもほとんど直ちに応答
させる程に比較的に低く、それにより通路２０内の磁気
検出本体３０の移動が当初前述した電磁制動作用により
主として抑制されるが、磁気バイアスの強度は増大し続
け、最終的には磁気検出本体３０が通路２０内の第２位
置に達する前に、磁気検出本体３０に作用する支配的な
抑制力になる。管１４の内面２２または磁気検出本体３
０の半径方向の外面４４はそれらの間の滑り摩擦を減少
させるためにテフロンで被覆されることが好ましい。
【００１９】成形されたプラスチック製スリーブ１６の
円周方向のみぞ４６は、まわりに電線４８が巻かれる巻
き型を構成している。１対のリード線５０が図１におい
て略図で示したようにコイル５２のスイッチ５６を介し
ての電池５４との接続を容易にするためにハウジング１
２を貫通して延びている。加速度計１０の作動はコイル
５２を通して一方向の電流パルスを送ることによりテス
トされる。その結果発生した磁界が座金１８を磁化し、
磁化された座金１８が磁気検出本体３０を通路２０内の
第２位置まで反発させる。磁気検出本体３０が第２位置
に達したときに、該磁気検出本体の導電性の面３６が接
点２８を橋絡して、それにより完全な加速度センサの機
能が確認される。
【００２０】磁気検出本体３０を外部の電磁界および電
磁材料から絶縁するためにセンサハウジング１２および
キャップ２６が鉄または鋼で構成されていることに留意
されたい。そして、ハウジング１２が磁気検出本体３０
と磁気的に相互に作用し合って磁気検出本体を管１４の
内面２２と強制的に係合させるが、それにもかかわら
ず、このような係合は、外部の電磁界および電磁材料に
よるセンサの応答に対する予測できない影響を考慮する
と、好ましいかもしれない。そのうえ、ハウジング１２
は、ハウジング１２とその内部の磁気検出本体３０との
間の磁気的な相互作用が磁気検出本体３０に作用する重
力と反抗して作用する傾向を生じ、それにより重力に起
因する磁気検出本体３０と管１４の内面２２との係合を
もまた最小限にとどめるように管１４に関して非対象に
配置することができる。
【００２１】以上、本発明の好ましい実施例を開示した
が、本発明の変型、変更を本発明の精神、すなわち、特
許請求の範囲から逸脱することなく実施することができ
ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】通路内の第１位置、すなわち、「休止」位置に
ある磁気検出本体を示した本発明により構成された改良
された加速度計の長手方向の横断面図。
【図２】図１の加速度計の磁気検出本体が通路内のその
休止位置からその第２位置に向かって移動するときに磁
気検出本体に作用する磁気バイアス力をプロットした
図。
【符号の説明】
１０ 加速度計 １２ ハウジング １４ 管 １６ スリーブ １８ 座金 ２０ 通路 ２６ キャップ ２８ 電気接点 ３０ 磁気検出本体 ３２ 磁石 ５６ スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド エイ．デューダ アメリカ合衆国ミシガン州ノビ，クランブ ルック 23637 (72)発明者 ロバート ビー．コルテン アメリカ合衆国ミシガン州ブルームフィー ルド ヒルズ，ラムブリング ウエイ 2875

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加速度計において、 内部に円筒形の通路が形成されたハウジングと、 該通路に近い前記ハウジングに固定された透磁性要素
    と、 該通路内に配置された磁石とを備え、前記磁石は前記透
    磁性要素と磁気的に相互に作用しあってそれらの間に引
    き付け力を発生して、該通路内の第１位置に向かって磁
    気バイアスされ、前記磁石は前記磁気バイアスを超える
    加速力に応答して該通路内の第２位置に向かって移動せ
    しめられ、前記磁気バイアスは第１位置から第２位置に
    向かう前記磁石の移動距離の増大と共に増大し、 さらに、該通路内の前記磁石の移動を遅らせる制動力は
    該通路内の前記磁石の移動速度に比例し、 さらに、磁石が第２位置まで移動せしめられるときに前
    記磁石に応答するようにハウジングに設けられたスイッ
    チ装置を備えた加速度計。
  2. 【請求項２】 加速度計において、 内部に円筒形の通路が形成されたハウジングと、 該通路の第１の長手方向の部分を包囲するように前記ハ
    ウジングに固定された透磁性要素と、 該通路内に配置された磁石とを備え、前記磁石は前記透
    磁性要素と磁気的に相互に作用しあってそれらの間に引
    き付け力を発生して、該通路内の第１位置に向かって磁
    気バイアスされ、前記磁石の長手方向の部分が該通路の
    前記第１部分内に配置されており、前記磁石は前記磁気
    バイアスを超える加速力に応答して該通路内の前記第１
    位置から該通路内の第２位置に向かって移動せしめら
    れ、磁石 が該通路内の前記第２位置まで移動せしめられたと
    きに該磁石に応答するようにハウジングに設けられたス
    イッチ装置とを備えた加速度計。
  3. 【請求項３】 加速度計であって、 内部に円筒形の通路が形成されたハウジングと、 該通路に近い前記ハウジングに固定された透磁性要素
    と、 該通路内に配置された磁石とを備え、前記磁石は前記透
    磁性要素と磁気的に相互に作用しあってそれらの間に引
    き付け力を発生し前記透磁性要素に向かって磁気バイア
    スされ、それにより前記ハウジングに作用する加速度が
    前記磁気バイアスに打ち勝つまで前記透磁性要素に近い
    該通路内の第１位置にとどまり、その後前記磁石がこの
    ような加速度に応答して該通路内の第２位置に向かって
    移動せしめられ、前記磁気バイアスは前記加速度が弱ま
    った時前記磁石を前記第２位置から離れた該通路内の任
    意のその他の位置から前記第１位置までもどすために十
    分な強度であり、磁石 が前記第２位置まで移動せしめられたときに前記磁
    石に応答するようにハウジングに設けられたスイッチ装
    置とを含む加速度計において、 前記透磁性要素が該通路の第１の長手方向の部分を包囲
    し、かつ該通路内の前記磁石の前記第１位置において前
    記磁石の長手方向の部分が該通路の前記第１部分内に配
    置される、加速度計。
  4. 【請求項４】 請求項１、２または３のいずれか一項に
    記載の加速度計において、前記制動装置が該通路を包囲
    する導電性の非磁性リングを備え、該通路内の前記磁気
    検出本体の移動により前記リング内に電流が誘導され、
    前記リング内に誘導された前記電流が前記磁気検出本体
    のそれ以後の移動に反抗する磁界を発生するように構成
    された加速度計。
  5. 【請求項５】 請求項１、２または３のいずれか一項に
    記載の加速度計において、前記磁気検出本体が前記第１
    位置から移動し始めるときに前記磁気検出本体に作用す
    る支配的な力が前記制動装置により与えられ、前記磁気
    検出本体に作用する前記磁気バイアスが前記磁気検出本
    体の移動距離の増大と共に増大して、それにより前記第
    １位置と前記第２位置との間の該通路内の第３位置にお
    ける前記磁気検出本体のそれ以後の移動を抑制する支配
    的な力になるように構成された加速度計。
  6. 【請求項６】 加速度計において、 導電性の非磁性材料で構成された管と、 前記管の長手方向の部分を包囲する環状の透磁性要素と 前記管内に配置された円形の磁石とを備え、前記磁石は
    前記透磁性要素と磁気的に相互に作用しあってそれらの
    間に引き付け力を発生して、前記管内の第１位置に向か
    って磁気バイアスされ、前記第１位置において前記磁石
    の長手方向の部分が前記透磁性要素により包囲された前
    記管の前記部分に配置され、前記磁石は前記磁気バイア
    スを越える加速力に応答して前記管内の第２位置に向か
    って移動せしめられ、前記管内の前記磁石の移動によ
    り、前記管内に円周方向に流れる電流が誘導され、前記
    管に誘導された前記電流が前記磁石のそれ以後の移動に
    反抗する磁界を発生し、 さらに、前記磁石が前記管内の前記第２位置まで移動せ
    しめられたときに前記磁石に応答するスイッチ装置を備
    えた加速度計。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の加速度計において、前
    記磁気検出本体が前記第１位置から移動し始めるときに
    前記磁気検出本体に作用する支配的な力が前記磁気検出
    本体と前記管との磁気的な相互作用により与えられ、前
    記磁気検出本体に作用する前記磁気バイアスが前記磁気
    検出本体の移動距離の増大と共に増大して、前記第１位
    置と前記第２位置との間の該通路の第３位置における前
    記磁気検出本体のそれ以後の移動を抑制する支配的な力
    になるように構成された加速度計。
  8. 【請求項８】 請求項１、２、３または６のいずれか一
    項に記載の加速度計において、前記透磁性要素の長手方
    向の軸線が通路の長手方向の軸線と共軸をなしている加
    速度計。
  9. 【請求項９】 請求項１、２、３または６のいずれか一
    項に記載の加速度計において、前記磁気バイアスが前記
    第１位置から前記第２位置への前記磁気検出本体の移動
    距離の増大と共に実質的に線形に増大するように構成さ
    れた加速度計。
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