CN101038162B - 倾斜传感器 - Google Patents

Abstract

一种倾斜传感器，其通过探测沿轴向支撑在外壳(4)内的摆(2)的倾斜，通过无约束地将球(3)装配到摆(2)的自由端部，来探测外壳(4)的倾斜，摆(2)的移动由与滚动面(16)之间具有小的摩擦阻力的球(3)来控制。因此，具有高响应性的球(3)的移动随着其将要稳定探测角而反映到摆(2)的移动。

Description

倾斜传感器

技术领域

本发明涉及一种通过探测沿轴向支撑在外壳内的摆的倾斜度来探测该外壳的倾斜度的倾斜传感器。尽管本发明特别用于摩托车倾斜传感器，其用来探测很可能是受到摩擦影响作用的摩托车的翻倒等等，但本发明也能用作移动部件的倾斜传感器或倾斜开关。

背景技术

在背景技术中，作为探测车辆等的移动部件的倾斜的倾斜传感器，已使用MR元件(磁阻元件)用来磁性地探测由于倾斜而移动的摆(pendulum)或球的位置，或是使用光发射二极管或光传感器用来光学探测由于倾斜而移动的摆或球。但是，MR元件或光传感器价格昂贵。此外，很难减小使用MR元件或光传感器的倾斜传感器的尺寸。因此，提出了一种价格便宜并具有简单结构的倾斜传感器，其通过霍尔IC(Hall IC)来探测安装在由于倾斜而移动的摆上的磁体的位置(IC包括霍尔元件，其通过利用磁场对半导体影响的霍尔效应来将磁转化为电压，还包括电压放大器和比较器，其通过比较磁量和基准值来改变输出终端电压)(例如参考JP-A-2001-324324和JP-A-2000-149736)。

下面参考图6来简要说明JP-A-2001-324324中公开的内容。通过传感大致为圆柱形的由永久磁体制成的移动部件102，其中该移动部件根据霍尔IC等的磁探测元件103的倾斜而移动，从而探测安装在由非磁性材料制成的外壳101内的被探测到的部件的倾斜。外壳101的内部空间包括从基准位置P在两个不同方向上延伸的滚动面108a，108b。

下面参考图7再来简要说明JP-A-2000-149736中公开的内容。在倾斜传感器中，磁化移动件202通过外壳201轴向可枢转地支撑，移动件202的枢转移动由霍尔元件205来探测，下部外壳211一侧设置有用于接纳移动件202的轴203的轴承部分216，上部外壳212一侧突出从而与部件217一体形成，来封闭轴承部分216，且通过装配上部和下部外壳212，211，移动件202的轴203由部件217来支撑。

通过JP-A-2001-324324中公开的倾斜传感器，大致圆柱形的由永磁体制成的移动部件102的简单滚动移动由霍尔IC等的磁探测元件103探测到，从而尽管结构简单，该倾斜传感器具有良好的操作特性，能够减小尺寸并减薄，还能简单地确定倾斜方向。但是，由于移动部件102构造为大致圆柱形，因此会带来其与倾斜壁面之间的摩擦阻力，或是在一些情况下，该移动部件102会被卡住，且有可能改变探测精确度。而且，当物体的倾斜易于受到摩擦影响的作用时，例如在摩托车中，还会有可能由于颤振(chattering)而频繁带来不正确的探测。

此外，通过JP-A-2000-149736中公开的倾斜传感器，类似于JP-A-2001-324324中的传感器，通过简单结构就能以良好的响应探测到车辆倾斜的状态。而且，移动件(movement)能被简单和稳固地设置在外壳内，而不用进行防止脱开的二次操作。但是，在该背景技术中，移动部件的磁部件或移动件类似地(in analog)连续地倾向于移动。因此，为了提高构成探测部分的霍尔IC的灵敏性中的取决于磁体的磁力和振动的探测准确性，有必要在一定程度上加大磁部件并保证足够的移动量。因此，外部形状会加大并且材料成本和安装成本会增加。反过来，尽管通过减小传感器尺寸使传感器变得便宜，但传感器有可能受到振动的影响作用且有可能损害倾斜角的探测精度。

发明内容

本发明的一个或多个实施例提供了一种低价格的倾斜传感器，尽管构成探测部件的移动部件易于移动，但该倾斜传感器很难受到振动的影响，因此能保证精确度，且能够通过简单的结构来减小尺寸。

根据本发明的一个或多个实施例，提供了一种倾斜传感器，其通过探测沿轴向支撑在外壳内的摆的倾斜来探测外壳的倾斜，其中球无约束地装配到摆的自由端上。而且，该球构造为在外壳的滚动面上滚动，该滚动面具有中间范围和形成在该中间范围和成对倾斜面之间的边界处的转折点，该成对倾斜面延伸到中间范围之外的两侧。此外，用于减振的液体可密封在外壳内。此外，本发明的特征在于安装在摆中的磁体构造为通过安装在外壳之外的传感部分来探测。此外，该摆可与惯性力限制部件相连，因此这些形成了用于解决所述问题的组成装置。

根据一个或多个实施例，在该倾斜传感器中，其通过探测沿轴向支撑在外壳内的摆的倾斜，通过无约束地将球装配到摆的自由端部，来探测外壳的倾斜，摆的移动由与滚动面之间具有小的摩擦阻力的球来控制。因此，具有高响应性的球的移动随着其将要稳定探测角而反映到摆的移动。

而且，当球构造为在滚动面上滚动时，其中该滚动面包括外壳的中间范围和形成在该中间范围和成对(set)倾斜面之间的边界处的转折点，该成对倾斜面延伸到中间范围之外的两侧，尽管通过由与滚动面之间具有小的摩擦阻力的球来控制，使摆的移动具有高的探测响应性，通过适当设定转折点的位置，可使球处于转折点直到探测部件倾斜以达到将要探测的倾斜角。因此，通过球的微小(in digital)动作，振动的影响难以起到作用，且通过解决颤振的问题，能提高探测角的精确度。此外，当用于减振的液体密封到外壳内时，通过限制振动的影响，能稳固地防止带来颤振。

而且，当安装在摆内的磁体部件构造为由安装在外壳之外的传感部分探测到时，构造具有简单结构的构成探测部分的传感装置，能进行便宜和稳定的探测，且通过稳定探测精确度来确保高质量。此外，当探测部件倾斜达到成对倾斜面的倾斜角时，球滚动以从转折点移动到成对的倾斜面，从而该倾斜通过即时操作至转换该摆而被探测到。因此，传感部分(霍尔IC等)的精确度的影响或磁体部件的磁力中的振动不会起作用。因此，不需要调节传感部分或磁体部件的磁力的灵敏性，且当倾斜传感器与其整体形成时，不需要选择这些。而且，当摆与惯性力限制部件相连时，实质上通过摆的质量来限制旋转力。因此，可解决无约束地装配到摆上的球预先滚动一个超过设定角的角度的问题，且可以适当地延迟滚动球来防止错误的探测，以及提高探测精确度。

本发明的其它方面和优点根据以下的说明及所附权利要求，是显而易见的。

附图说明

图1为显示本发明的倾斜传感器第一实施例的前视图。

图2A和2B为示出球和摆处于倾斜状态的前视图。

图3为显示本发明的倾斜传感器第二实施例的前视图。

图4为显示本发明的倾斜传感器第三实施例的前视图。

图5为显示本发明的倾斜传感器第四实施例的整体透视图。

图6为根据第一项背景技术的倾斜传感器的示意图。

图7为根据第二项背景技术的倾斜传感器的示意图。

附图标记说明

1..永磁体

2..摆

3..球

4..外壳

5..成对倾斜面(set inclined face)

5A..第一成对倾斜面

5B..第二成对倾斜面

6..传感部分(霍尔IC等)

7..液体

8..平衡配重

9..圆弧面

10..凹入部分

11..盖部件

12..支撑轴

13..凹入部分

16..滚动面

O..中间点

α..成对倾斜角

α1..第一成对倾斜角

α2..第二成对倾斜角

P..转折点

P1..第一转折点

P2..第二转折点

具体实施方式

以下参考附图来说明根据本发明的倾斜传感器的示例实施例。图1为显示本发明的倾斜传感器第一实施例的前视图，图2A和2B为示出球和摆处于倾斜状态的前视图，图3为显示本发明的倾斜传感器第二实施例的前视图，图4为显示本发明的倾斜传感器第三实施例的前视图，图5为显示本发明的倾斜传感器第四实施例的整体透视图。该示例实施例的倾斜传感器基本构造的特征在于，通过探测沿轴向支撑在外壳4内的摆2的倾斜度来探测出外壳4的倾斜，摆2的自由端无约束地装配有球3，如图1的第一实施例中所示。

第一实施例

如图1中所示，示例实施例的倾斜传感器包括主体部分外壳4，其具有适当的形状(在所示例子中为方形)并具有预定厚度，其中容纳有沿轴向支撑在凹入部分10内的摆2，该凹入部分10通过使外壳4的内部空心而形成，且包括盖部件11，其封闭外壳4的前部的前表面，并且安装有霍尔IC，其构成探测部分的传感部分，如图5中所示，该图5为随后将提到的第四实施例的示意图。外壳4的后表面可通过单独的盖部件来封闭，或者包含摆2的凹入部分10可通过底部形状来构成。

摆2构造为可枢转的，通过在其稍靠上的上部由支撑轴12来构成轴的支点。支撑轴12可在整体安装盖部件11的情况下通过该盖部件11来沿轴向支撑。永磁体部件1通过嵌入等方式安装在摆2中的支撑轴12的稍靠下侧。下端部，即摆2的自由端形成有凹入部分13，且凹入部分13无约束地装配有球3(该球可在上下方向上移动且在摆枢转的方向上基本上没有间隙)。平衡配重8安装在摆2中的支撑轴12的上侧。

平衡配重8用作限制摆2的惯性力的部件，其实质上限制由摆12的质量引起的惯性产生的旋转力。因此，如随后所述的，通过适当地延迟球3的滚动能提高探测准确度，从而通过使球3预先滚动一个大于设定的角度来防止不正确的探测。

而且，容纳摆2的外壳4的凹入部分10中密闭地密封有液体7，该液体具有一定程度的粘度并对乙二醇等具有良好的耐腐蚀性。优选的是，液体7的特性即使在-20℃至100℃的外部空气温度下也不会变化，其中在室外使用的摩托车等车辆会处于该温度范围内。液体7被密封从而提供用于摆2的有效的减振作用，从而防止了由于在频繁振动条件下使用的摩托车倾斜传感器的颤振引起的不正确的探测。

根据第一实施例，中间范围由倾斜传感器的中间点的左右预定范围构成，该中间范围由具有适当曲率半径的圆弧面9构成，且成对倾斜面5从转折点P延伸，该点P形成在其直线形的具有α倾角的端点处。球3的滚动面16由圆弧面9，转折点P及成对倾斜面5构成。

图2A和2B示出了说明球和摆处于倾斜的动作中的前视图。图2A显示了倾斜传感器的外壳4倾斜了θ1角的状态，该倾斜传感器与图中未示出的摩托车等车辆的车体的探测部件相连。球3以低的摩擦力在圆弧面9上滚动，通过绕支撑轴12旋转以良好的响应到达圆弧面9和成对倾斜面5之间的分界处的转折点P。在倾斜传感器进一步倾斜以达到图2B中想要探测的倾斜角θ2时，球3离开转折点P并开始在成对倾斜面5上滚动。在此情况下，无约束地装配在摆2的凹入部分13内的球3能移动到上侧。

即使当倾斜传感器在上下方向移动，由外壳4通过支撑轴12支撑的摆2不会相对外壳4在上下方向移动，但球3在摆2的凹入部分13内的上下方向移动。因此，防止了探测到倾斜传感器的盲目移动。而且，对于倾斜传感器在左右方向上的振动(图1中的左右方向)，连接到相关于支撑轴12，与球3相对的一侧的平衡配重8能限制球3在左右方向上盲目移动的影响。此外，密封在外壳4的凹入部分10中的液体7实质上防止了由摆2的振动造成的颤振。这样，通过控制摆2绕支撑轴12来使球3枢转角度θ2，由构成传感部分的霍尔IC6(参考图5)来对安装在摆2中的磁体1的磁性的探测处于OFF，从而探测到倾斜角θ2(约50°至55°)，并且对摩托车翻倒的危险进行报警。

第二实施例

图3为显示本发明倾斜传感器的第二实施例的前视图。根据该实施例，倾斜传感器的中心点左右预定范围的圆弧面9的中间范围由稍窄的范围构成，且延伸到中间范围的圆弧面9的两侧的成对倾斜表面由具有两个不同倾斜角α1，α2的第一和第二成对倾斜面5A，5B形成。因此，第一转折点P1形成在中间范围内的圆弧面9的端点和第一成对倾斜面5A之间，以及第二转折点P2形成在第一成对倾斜面5A和第二成对倾斜面5B之间。球3的滚动表面由圆弧面9，第一成对倾斜面5A和第二成对倾斜面5B构成。

在中间范围的圆弧面9的范围内，摆2通过滚动球3以低的摩擦力，相对光滑并具有良好的响应地枢转。根据使连接于摩托车等的探测部件的倾斜传感器的外壳4倾斜，球3处于第一转折点P1，第二转折点P2一段时间，并且当倾斜外壳4超出各自的预定探测角时，球3离开各自的转折点并开始滚动到第一成对倾斜面5A或第二成对倾斜面5B上。因此，未示出的安装在盖部件11上的构成传感部分的霍尔IC(相应于转折点P1，P2安装)，能通过探测磁体1的磁力的存在或消失来探测倾斜的两个不同预定角。

第三实施例

图4为显示本发明倾斜传感器第三实施例的前视图。根据该实施例，由中间范围内的圆弧面9和成对倾斜面5构成的滚动表面由可位移的盘状部件构成，且构成滚动表面的该盘状部件构造为能通过从外侧通过O圈15拧上的调节螺栓14来在上下方向上调节移动。以这样的构造方式，成对倾斜面5的倾斜角能在预定范围内无级地设定，通过调节后将转折点从P移动到P’，通过调节摆2的球3离开转折点的角度能够无级地设定探测到的倾斜角。

第四实施例

图5为显示本发明倾斜传感器第四实施例的整体透视图。在摆2之前，球3容纳在形成在摆2的自由端中的凹入部分13中并控制摆2，该球3滚动从而移动到滚动面16上。滚动面16形成有四个转折点。中间点O由倾斜角为0的基准位置构成，转折点P1形成在直线状的逐渐倾斜的表面的边界处，该表面从两侧和中间倾斜面延伸，转折点P2形成在从两侧进一步延伸的中间倾斜面和较陡的倾斜面之间的边界处。

通过形成这样的构造，尽管球3倾向于由于低的摩擦阻力以良好的响应在滚动表面16上滚动来预先控制摆2，球3适当地处于中间点O，第一转折点P1，第二转折点P2，因此防止了由振动等造成的颤振引起的错误的探测，球3处于转折点直到探测部件的倾斜达到必要的预定倾斜角度，球3在达到预定倾斜角(阈值)的时刻微小地(in digital)离开转折点来探测倾斜角，且因此该探测到的倾斜角，即探测角被稳定住。

尽管以上在本发明精神的范围内叙述了本发明的特定示例实施例，但可以适当地选择以下的这些方面：形状(方形，圆形，梯形等等，且关于容纳摆的凹入部分，该部分除了滚动面还可由允许使摆枢转的适当形状构成)，外壳的方式和材料(该外壳或盖部件可由透明树脂等构成)包括与盖部件结合为一体的形式，摆的形状(尽管优选的是，自由端侧的宽度构成为较宽，从而确保摆的质量以及无约束地装配球的支撑，但该形状并不限于此)，摆的形式，球的形状，形式和材料，以及将球无约束地装配到摆上的方式(使球在摆的支撑轴的方向上可移动)，构成滚动面的圆弧面，转折点和成对倾斜面的形状(圆弧面的曲率半径，成对倾斜面的倾斜角)，种类(能经受在通常使用范围内的天气条件等，且不会改变其特性)，用于减振的液体的粘度等，把磁部件和作为惯性力限制部件的平衡配重安装到摆上的方式(嵌入，连接于表面等)，传感部分的形状，形式(尽管优选地，采用霍尔IC作为用来探测磁体的磁性力的传感部分，但也可采用磁体和主开关，防护部件和光学传感器，具有不同介电常数的铁(iron)和电容传感器的各种组合等)。实施例中叙述的各种信息只是在各方面的简单示例，而不作为限制性的说明。

Claims (4)

1.一种倾斜传感器，包括：

摆(2)，其沿轴向支撑在外壳(4)内；和

球(3)，其无约束地装配到所述摆(2)的自由端部上，

其中在摆(2)的自由端的内侧形成有凹入部分(13)；

其中通过探测所述摆(2)的倾斜来探测所述外壳(4)的倾斜；

其中所述球(3)构造为在所述外壳(4)的滚动面(16)上滚动，并且该滚动面(16)包括中间范围(9)、延伸到该中间范围(9)之外的两侧的成对倾斜面(5，5A，5B)以及在该中间范围(9)和成对倾斜面(5，5A，5B)之间的边界处形成的转折点(P，P1，P2)；并且

当所述球(3)离开转折点(P，P1，P2)并且开始在成对倾斜面(5，5A，5B)上滚动时，该球(3)能移动到该凹入部分(13)内的所述摆(2)的上侧。

2.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其中用于减振的液体(7)密封在所述外壳(4)之内。

3.根据权利要求1所述的倾斜传感器，还包括：

设置在所述摆上的磁体(1)；和

设置在所述外壳之外的传感部分，其中通过该传感部分探测该磁体。

4.根据权利要求1所述的倾斜传感器，还包括连接到所述摆的惯性力限制部件(8)。

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