加速度传感器.pdf

本发明提供一种能检测外部加速度，同时不受产品使用环境限制的加速度传感器。它具有：可动接点(8)，它被安放在上述外壳(1)内并保持能滚动状态，在滚动时与多个固定接点(2、3、4、5)进行接触和分离；以及弹性部件(7)，它对该可动接点进行支承并使其能滚动，能使上述可动接点返回到上述外壳内的中立位置上，在非加速状态下，上述可动接点依靠上述弹性部件的作用力而保持在中立位置上，上述弹性部件7根据从外部施加的加速度而进行位移，上述可动接点在上述外壳内滚动，上述可动接点和固定接点的连接状态进行切换，这样检测出外加的加速度。

1、  一种加速度传感器，其特征在于具有：外壳；
多个固定接点，它被设置在上述外壳内；
球状可动接点，它可滚动地被收放在上述外壳内，在滚动时与上述多个固定接点进行接触、分离；以及
弹性部件，它保持着该可动接点并使其能滚动，并且能使上述可动接点返回到上述外壳内的中立位置，
在非加速状态下，上述可动接点依靠上述弹性部件的作用力而被保持在中立位置上，上述弹性部件根据从外部施加的加速度而进行位移，上述可动接点在上述外壳内滚动，上述可动接点和固定接点的连接状态被切换，由此检测出所施加的加速度。

2、  如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：上述弹性部件由漩涡状弹簧构成，在该漩涡状弹簧的内周部一侧设置有空洞部，上述可动接点可滚动地保持在该空洞部内。

3、  如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于：上述固定接点和上述可动接点在上述中立位置是非接触状态，对应从外部施加的加速度而变成接触状态。

4、  如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于：上述固定接点被布置在比上述空洞部更靠近外周部侧，该空洞部被设置在中立位置的上述漩涡状弹簧的内周部侧。

5、  如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：上述固定接点被设置在上述外壳的同一面侧。

6、  如权利要求5所述的加速度传感器，其特征在于：上述固定接点具有上述可动接点能滚动的导轨状部。

7、  如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：上述固定接点分别以对置状态布置在上述外壳的十字方向上。

加速度传感器
技术领域
本发明涉及在各种便携式电子设备、家用游戏机、玩具等中所使用的加速度传感器的结构。
背景技术
过去的加速度传感器(振动检测器)的结构，已知的是：钢球以移动自如的状态被安放在外壳内，根据从外部施加的机械性振动，钢球相对地位移，则根据该位移按预定配置而设计的开关部分产生通或断输出(参见例如专利文献1)
以下根据附图，说明过去的加速度传感器的结构。图11是表示过去的加速度传感器的结构的剖视图，图12是表示接点部的结构例的俯视图。
图中，外壳31设置成由非磁性和非导电性体构成的凹曲面状，形成局部的球形状。在该外壳31内以移动自如状态放置了由铁等磁性体构成的钢球32。该钢球32由于自重而位于该外壳31的最底部，其位置是中立位置。在外壳31的外侧的下表面上布置了永久磁铁34，磁性体芯部33布置成能调整位置。该磁性体芯部33的前端布置成接近钢球32。通过调整磁性体芯部33，可以调整磁铁34对钢球32的吸引力，也可变化地控制钢球2相对外部振动的可动响应性。
用于检测钢球32的相对位置的开关部分，如图12所示，与外壳31最底部的钢球32的中立位置相对应，布置2个电接点35a、35b，当钢球32位于该中立位置上时，钢球32与两接点35a、35b相接触，使该接点之间电气导通。当由于外部振动而使钢球32位移时，钢球32离开中立位置，成为不与一边的接点35a、35b相接触的状态，接点间形成电气开路，这样，根据外部机械性振动的有无，可以产生通、断输出。
专利文献1  日本专利特开平9-280941号公报
然而，在上述过去的加速度传感器的结构中，存在的问题是：通过在外壳31的外侧的下表面上设置永久磁铁34，把磁性体芯部33的前端布置在接近作为可动接点的钢球32的位置上，来限制钢球2相对外部振动的可动响应性，所以需要磁铁，不能用于不能受磁力影响的产品，限制了使用环境。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述问题，提供一种能测知从外部施加的加速度，同时不受产品的使用环境限制的加速度传感器。
为了解决上述问题，本发明的第1解决方法是：具有：外壳；
多个固定接点，它被设置在上述外壳内；
球状可动接点，它可滚动地被收放在上述外壳内，在滚动时与上述多个固定接点进行接触、分离；以及
弹性部件，它保持着该可动接点并使其能滚动，并且能使上述可动接点返回到上述外壳内的中立位置，
在非加速状态下，上述可动接点依靠上述弹性部件的作用力而被保持在中立位置上，上述弹性部件根据从外部施加的加速度而进行位移，上述可动接点在上述外壳内滚动，上述可动接点和固定接点的连接状态被切换，由此检测出所施加的加速度。
并且，第2解决方法是：上述弹性部件由漩涡状弹簧构成，在该漩涡状弹簧的内周部一侧设置有空洞部，上述可动接点可滚动地保持在该空洞部内。
第3解决方法是：上述固定接点和上述可动接点在上述中立位置是非接触状态，对应从外部施加的加速度而变成接触状态。
第4解决方法是：上述固定接点被布置在比上述空洞部更靠近外周部侧，该空洞部被设置在中立位置的上述漩涡状弹簧的内周部侧。
第5解决方法是：上述固定接点被设置在上述外壳的同一面侧。
第6解决方法是：上述固定接点具有上述可动接点能滚动的导轨状部。
第7解决方法是：上述固定接点分别以对置状态布置在上述外壳的十字方向上。
附图说明
图1是表示本发明的一实施例的加速度传感器的分解立体图。
图2是表示本发明的同一实施例的加速度传感器的立体图。
图3是表示本发明的同一实施例的加速度传感器的剖视图。
图4是表示本发明加速度传感器的盖子被拆下后状态的俯视图。
图5是表示本发明的加速度传感器的外壳和可动接点的局部立体图。
图6是表示本发明的加速度传感器的固定接点和可动接点地局部立体图。
图7是表示本发明的漩涡状弹簧的位移状态的俯视图。
图8是表示本发明的漩涡状弹簧位移时可动接点的状态的局部立体图。
图9是表示本发明的加速度传感器的固定接点的变形例的局部立体图。
图10是表示本发明的加速度传感器的固定接点的变形例的可动接点的状态的局部立体图。
图11是表示过去的加速度传感器的结构的剖视图。
图12是表示过去的加速度传感器的接点部的结构例的说明图。
具体实施方式
以下在图1～图10中表示本发明的实施方式。图1是表示加速度传感器的分解立体图。图2是表示加速度传感器的立体图。图3是表示加速度传感器的剖视图。图4是表示加速度传感器的盖子被拆下后的状态的俯视图。图5是表示加速度传感器的外壳和可动接点的局部立体图。图6是表示加速度传感器的固定接点和可动接点的局部立体图。图7是表示漩涡状弹簧的位移状态的俯视图。图8是表示漩涡状弹簧位移时可动接点的状态的局部立体图。图9是表示加速度传感器的固定接点的变形例的局部立体图。图10是表示变形例的可动接点的状态的局部立体图。
图中，外壳1由合成树脂等绝缘材料构成，形成了上面被开口、具有方形收放部1a的盒子状。并且，在该外壳1的收放部1a内底面的四角部，设置了圆柱状的棒状突起1b。在该棒状突起1b上穿通有导向孔2d、3d、4d、5d，该导向孔设置在由导电性金属板构成的多个固定接点2、3、4、5上。固定接点2、3、4、5，使棒状突起1b穿过导向孔2d、3d、4d、5d，由此在分别具有一定的间隙而离开的状态下，在外壳1的内底面对角线上的十字方向上，分别被布置在同一平面上，俯视来看互相对置。
固定接点2、3、4、5具有：方形的接点部2a、3a、4a、5a，其中央设置了上述导向孔2d、3d、4d、5d；以及纵长形状(长型)的端子部2b、3b、4b、5b，它们被从该接点部2a、3a、4a、5a中引出，从外壳1侧面的切槽部1c向外侧伸出。并且，在接点部2a、3a、4a、5a的互相对置的各个侧边部上，设置了能使下述可动接点8滚动的导轨状部2c、3c、4c、5c。
该导轨状部2c、3c、4c、5c是把接点部2a、3a、4a、5a的互相对置的侧边部向下方弯曲成L字状而形成的。通过设置该导轨状部2c、3c、4c、5c，当可动接点8与固定接点2、3、4、5相接触时，沿该导轨状部2c、3c、4c、5c能准确地在前后左右4个方向上滚动。
罩体6同样由合成树脂等绝缘材料构成，被形成为中央有圆形开口部的大致方形的板状，插入到上述外壳1的收放部1a内，从而固定到上述固定接点2、3、4、5上。并且，在开口部的中央，设置了台阶部6a，用于放置下述漩涡状弹簧(盘簧)7的外周部，形成了该台阶部6a的下侧稍小的第1开口部6b、以及台阶部上侧稍大的第2开口部6c。
并且，在第1开口部6b的内周面上，在位于罩体6的对角线上的4个部位处，设置了向内侧突出的导向凸起6d。该导向凸起6d形成端头细的三角形，侧边部形成越靠前端越向下倾斜的弧状面。并且，当罩体6插入到外壳1的收放部1a内时，该导向凸起6d对固定接点2、3、4、5的上面侧的一部分进行覆盖，防止漩涡状弹簧7和固定接点2、3、4、5接触。
再者，在第2开口部6c的内周面上，同样地在位于罩体6的对角线上的4个部位处，设置了向外延伸的凹槽6e，在该凹槽6e的内底部上，设置了向下面穿通的穿通孔6f。在该穿通孔6f中插入设置在上述外壳1的收放部1a内的棒状突起1b，从而罩体6被固定在外壳1的收放部1a内。
并且，在罩体6的第2开口部6c的外侧，在上面侧一边的对角线的角部上，设置了一对卡合孔6g。下述盖子9的卡合突部9d与该卡合孔6g相卡合，从而盖子9被固定在罩体6上。
漩涡状弹簧(卷き状ばね)7由磷青铜等具有弹性的薄金属板而形成，像钟表的游丝那样，被卷绕成涡旋状。在该漩涡状弹簧7的内周部上，形成了圆状的空洞部7a，在该空洞部7a内安装了由导电性金属材料被形成为球状的可动接点8并使其能滚动。并且，该漩涡状弹簧7的外周部，形成为与上述罩体6的第2开口部6c内周径大致相同，或稍大一点，在具有一定弹性的状态下被安置在上述罩体6的台阶部6a上。
可动接点8由表面镀金的导电性金属材料形成球状，被保持在上述外壳1的收放部1a内，布置到罩体6的第2开口部6c内所设置的漩涡状弹簧7的空洞部7a内，在外部加速度的作用下自己滚动，于是和固定接点2、3、4、5进行接触或分离。这时，球状的上述可动接点8，能沿着接点部2a、3a、4a、5a的互相对置的侧边部上所设置的导轨状部2c、3c、4c、5c，在前后左右的4个方向上滚动，与对应各个方向的接点部2a、3a、4a、5a进行接触或分离。
盖子9，同样地用合成树脂等绝缘材料形成，并且形成方形的盒状，其下面侧具有被设计成圆形凹状的收放部9a。在该盖子9的收放部9a的顶面一侧的内周面上，在位于盖子9的对角线上的4个部位处，设置了向内突出的导向凸起9b。该导向凸起9b形成前端细的三角形，侧边部形成弧状面，随着靠近前端处而向上侧倾斜。并且，在盖子9与罩体6相嵌合连接时，上述导向凸起9b布置成对漩涡状弹簧7夹持的状态，分别与罩体6的导向凸起6d相对置，利用该导向凸起6d和9b，由于来自外部的加速度而使漩涡状弹簧7和可动接点8位移、滚动时，在上下方向上进行导向，这样能准确地进行检测动作。
并且，在盖子9的下面一侧，沿上述收放部9a的周缘形成圆环状的突壁部9c。当把盖子9嵌装在罩体6时，该突壁部9c嵌合到罩体6的第2开口部6c的内周面上，这时，突壁部9c的前端搭接到位于第2开口部6c的台阶部6a上的漩涡状弹簧7的外周部上，使漩涡状弹簧7定位在适当位置。
并且，在盖子9的下面侧，在盖子9的收放部9a的外面，在一边的对角线上的角部，设置了一对卡合突起9d。当把盖子9嵌接在罩体6上时，上述卡合突起9d与罩体6的卡合孔6g相卡合，这样把盖子9固定在罩体6上。
而且，利用上述实施例中的外壳1、罩体6、盖子9这3个部件构成了本发明的壳体。
在上述实施例中，固定接点2、3、4、5设置在外壳1的内底面的同一平面上，这样把固定接点2、3、4、5设置在由外壳1、罩体6、盖子9构成的壳体的同一面侧，所以壳体容易加工，能降低成本。
而且，在此情况下，也可用上下2个部件来形成壳体，在2个外壳各自的上表面和下表面上形成固定接点。
以下利用图4、图5、图7、图8，说明上述结构的加速度传感器的动作。
首先，安装加速度传感器的设备，在大致平行状态下，在任何方向上均未被施加加速度时，以及所施加的加速度小于预先设定的规定值时(微小时)，如图4所示，上述可动接点8被收容在漩涡状弹簧7的中央的圆状空洞部7a内，该漩涡状弹簧7布置在上述罩体6的第2开口部6c内，利用该漩涡状弹簧7所具有的弹力来把可动接点8保持在第2开口部6c的中立位置(中央位置)上。在此情况下，如图5所示，上述可动接点8位于上述固定接点2、3、4、5的中央部，并被安置在外壳1的内底面上，处于和各个接点部2a、3a、4a、5a分离的状态。
这时，固定接点2、3、4、5与中立位置的漩涡状弹簧7的、在内周部中央所设置的空洞部7a相比，布置在外周部一侧，所以，在该中立位置上，可动接点8处于离开各接点部2a、3a、4a、5a的状态，能稳固地使固定接点之间断开。
若从该状态，对设备向任一方向(在此为右侧)上施加预先设定的规定值以上的加速度，则，如图7所示，上述可动接点8克服上述漩涡状弹簧7的弹力，离开第2开口部6c的中立位置，向图示左侧滚动。并且，该可动接点8如图8所示，沿着在左侧设置的固定接点2、3的接点部2a、3a的导轨状部2c、3c滚动，使固定接点2、3和可动接点8相接触。
在此状态下，上述可动接点8横跨在上述固定接点2和固定接点3上，通过上述可动接点8使上述固定接点2和固定接点3连接，通过上述端子部2b和3b把该导通信号发送到设备一侧的控制电路(无图示)内，从而检测出在设备上施加了右侧方向的加速度。
而且，与上述图示右方向不同，向左方向或者与其相垂直的方向，即图示的上下方向上施加加速度的情况下，也能进行与上述动作相同的动作。所以，在此其说明从略。
并且，在上述实施例中，当可动接点8位于中立位置时，可动接点8成为离开各固定接点2、3、4、5的状态，根据从外部施加的加速度，形成接触状态，所以，与在中立位置上形成导通状态的情况相比较，能扩大中立位置的范围，不容易产生误动作，并且，在中立位置上处于非导通状态，所以，能减小检测电路的消耗功率。
而且，在此情况下，也可以形成为：当可动接点8位于中立位置时，与固定接点2、3、4、5相接触，当施加加速度时，变成非接触。
若根据上述实施例，则设置有漩涡状的弹簧7，用于保持和多个固定接点2、3、4、5进行接触或分离的球状的可动接点8，使其能滚动，在非加速状态下，可动接点8利用漩涡状弹簧7的作用力而被保持在中立位置上，对应从外部施加的加速度，漩涡状弹簧7位移，可动接点8在外壳1内滚动，切换可动接点8和固定接点2、3、4、5的连接状态，这样检测出所施加加速度的方向，因为利用漩涡状弹簧7来使可动接点8保持在中立位置上，所以，没有磁铁等的磁力的影响，不受使用环境的限制。
并且，因为，可动接点8能滚动地被保持，所以，与固定接点2、3、4、5的接触部位不固定，不会产生像滑动接点那样的磨损，能延长接点的寿命。
再者，在漩涡状弹簧7的内周部中央设置空洞部7a，在该空洞部7a内保持可动接点8并使其能滚动，所以能使加速度传感器小型化。同时能延长弹簧长度(挠曲距离)，所以，能够获得即使很小的加速度，也能使弹簧位移、进行接点切换的加速度传感器。并且，能延长漩涡状弹簧7的弹簧长度，所以，能够获得适合于所需检测加速度的适当弹力，也能减小检测精度误差。并且，结构简单，能将可动接点8可滚动地稳固保持。
图9、图10表示本发明的加速度传感器的另一实施例的结构。
在此情况下，与上述实施例的结构相比，设置在外壳1内的固定接点2、3、4、5的结构有一部分不同。
也就是说，本实施例的固定接点2、3、4、5的导轨状部2c、3c、4c、5c上，设置了倾斜面2e、3e、4e、5e，随着上述可动接点8从中立位置向侧方向(左右前后方向)移动，该倾斜面向远离外壳1的底面的方向进行倾斜。
因此，当施加加速度时，可动接点8进行滚动，沿着导轨状部2c、3c、4c、5c的倾斜面2e、3e、4e、5e在斜面上攀登。
这样，通过在导轨状部2c、3c、4c、5c上设置倾斜面2e、3e、4e、5e，由于施加的加速度，使可动接点8如图10所示，从中立位置向左侧滚动时，由于在斜面上攀登时的可动接点8的自重，可动接点8按压到固定接点2、3一侧，所以，与固定接点2、3牢靠地接触，使接触稳定。
而且，在上述任一实施例中，都是说明了采用具有弹性的薄金属板构成的漩涡状弹簧作为使可动接点回复到中立位置上的弹性部件，但本发明并不仅限于此，也可以采且具有挠性的合成树脂制的漩涡状弹簧，或者具有中空部的圆环状的弹性体或海棉材料作为弹性部件。
发明的效果
如以上说明的那样，本发明的加速度传感器，具有：外壳，
多个固定接点，它被设置在上述外壳内；
球状可动接点，它可滚动地被收放在上述外壳内，在滚动时与上述多个固定接点进行接触、分离；以及
弹性部件，它保持着该可动接点并使其能滚动，并且能使上述可动接点返回到上述外壳内的中立位置，
在非加速状态下，上述可动接点依靠上述弹性部件的作用力而被保持在中立位置上，上述弹性部件根据从外部施加的加速度而进行位移，上述可动接点在上述外壳内滚动，上述可动接点和固定接点的连接状态被切换，由此检测出所施加的加速度。
所以，用弹性部件来使可动接点保持在中立位置上，因此，没有磁铁等的磁力的影响，不受使用环境的影响。并且，由于可动接点能滚动地被保持着，所以，与固定接点的接触部位不是固定的，不会产生像滑动接点那样的磨损，能延长接点寿命。
上述弹性部件由漩涡状弹簧构成，在该漩涡状弹簧的内周部一侧设置有空洞部，上述可动接点可滚动地保持在该空洞部内。所以，能延长弹簧的长度，因此，能获得与所需加速度相符合的适当弹力(作用力)，也能减小检测精度误差。并且，结构简单，能稳固保持可动接点并使之能滚动。
上述固定接点和上述可动接点在上述中立位置是非接触状态，对应从外部施加的加速度而变成接触状态。所以，与在中立位置上形成导通状态情况相比，能扩大中立位置范围，不容易产生误动作。并且，在中立位置上处于非导通状态，因此，能减小检测电路的消耗功率。
上述固定接点被布置在比上述空洞部更靠近外周部侧，该空洞部被设置在中立位置的上述漩涡状弹簧的内周部侧。所以，在中立位置上能使固定接点之间准确的断开。
上述固定接点被设置在上述外壳的同一面侧。所以，壳体容易加工，能降低成本。
上述固定接点具有上述可动接点能滚动的导轨状部。所以，可动接点在导轨状部上滚动，边改变接触位置，边与固定接点相接触，因此，能准确进行接点的切换，同时接触稳定，能提高接触可靠性。
上述固定接点分别以对置状态布置在上述外壳的十字方向上。所以，能检测出多个方向(4个方向)的加速度。