JP2000088569A - 振り子式センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振り子式センサにおいて振り子が揺動してケ
ース内壁に当たることにより生じる衝突音を低減する。 【解決手段】 液体５を入れたケース４内に揺動自在に
支持した振り子１の揺動端１ａにおける揺動方向の両端
部に、振り子の揺動範囲を規制する一対のストッパ部１
１ａ，１１ｂを設ける。これらのストッパ部に面接触状
態で当接するような当接面１２ａ，１２ｂを形成する。
さらに、これらの当接面またはこれに対向するストッパ
部に溝２０ａ，２０ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば車輌等の
ような被取付部材に搭載され被取付部材の姿勢の傾斜状
態や被取付部材に作用する加速度等を検出する振り子式
センサに関し、特にこの振り子式センサにおける振り子
のダンパ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からこの種の振り子式センサとし
て、図１０および図１１に示すような構造のものが知ら
れている。これを簡単に説明すると、図中符号１で示す
振り子は、図１０に示すように全体が側面視ほぼ二等辺
三角形状を呈し、上端部には軸２が圧入され、また下端
側の揺動端１ａには複数個（ここでは三個）の永久磁石
３が圧入により埋設されている。

【０００３】図１１中符号４はたとえばシリコンオイ
ル、不凍液等のような液体５を入れたケースで、このケ
ース４はケース本体４ａと蓋体４ｂとから構成され、液
体５および振り子１を入れた状態で密封されている。前
記振り子１は上端部の軸２が蓋体４ｂの内側に軸支され
ることにより、ケース４内で揺動自在に軸支されてい
る。

【０００４】ここで、振り子１は、ケース４内に揺動方
向の両側に同一角度ずつ揺動するように中立位置に軸支
されている。この図１１では、この振り子式センサを取
付けた車輌等の被取付部材が図中矢印で示す方向に傾斜
したときの状態を示している。図１１において「Ｈ」は
水平線（horizon）を表している。

【０００５】前記ケース４の底面部には、磁気感応素子
６を設けた回路基板７が設けられている。前記磁気感応
素子６は、振り子１の揺動端１ａに埋設した永久磁石３
の変位に伴って振り子１の揺動状態を検出することによ
り、前述した被取付部材の傾斜状態や加速度を測定する
ことができる。また、前記ケース４の外側には、この振
り子式センサを被取付部材（図示せず）に取付けるため
のブラケット８を設けている。

【０００６】上述した振り子式センサでは、センサ出力
が被取付部材の水平面に対しての傾斜の変化や加速度の
変化に鋭敏に反応し過ぎることがないように、ダンパ効
果を作用させるのが一般的である。このため、振り子１
を収納するケース４内に液体（たとえばシリコンオイル
等）５を入れ、ケース４内で振り子１が揺動する際の抵
抗（抗力）となるようにしている。

【０００７】ここで、このような液体５によるダンパ効
果がないと、振り子１の揺動端１ａ（揺動方向の両端側
の角部９ａまたは９ｂ）はケース４のいずれかの内壁
（ストッパ部となる）に衝突し、傾斜や加速度の測定が
不正確となるおそれもある。これを防ぐには振り子１の
揺動可能な範囲を大きくすればよいが、ケース４の大型
化を招き、実用面で好ましくない。

【０００８】また、前記振り子１の揺動方向に平行な面
とケース４の内壁との隙間はダンパ効果を上げるため
や、ケース４内のスペースを小さくするために、間隔を
狭めている。さらに、センサとしての感度を上げるため
には、振り子１内に収納した永久磁石３と磁気感応素子
６との間隔をできるだけ狭めるようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したような構造に
よる従来の振り子式センサでは、車輌等のような被取付
部材に急激な加速度が加わったり、傾斜の急激な変化が
あった場合や所定の傾斜姿勢以上になったりすると、図
１１に示すように振り子１がストッパ部となるケース４
の内壁に当たり、振り子１の動きが阻止されることにな
る。

【００１０】上述した従来の振り子１を用いた振り子式
センサでは、振り子１の揺動端１ａの両端部分（９ａ，
９ｂ）とストッパ部（ケース４の内壁）とが線接触状態
で当たることになり、大きい衝突音が発するという問題
があった。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、振り子の揺動端における揺動方向の両端部
分がケース内壁等のストッパ部に当たることにより生じ
る衝突音を低減した振り子式センサを得ることを目的と
する。

【００１２】さらに、本発明は、上述した振り子の揺動
端における揺動方向の両端部分がケース内壁等のストッ
パ部に当たったときに、振り子の揺動端がストッパ部側
に吸着したりすることがなく、また所要のダンピング効
果を安定して得ることができるようにした振り子式セン
サを得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的に応える
ために本発明に係る振り子式センサは、液体を入れたケ
ース内に振り子を揺動自在に支持している振り子式セン
サにおいて、前記振り子の揺動端における揺動方向の両
端部分を当接させることにより振り子の揺動範囲を規制
する一対のストッパ部を備え、前記振り子の揺動端にお
ける揺動方向の両端部分を、前記ストッパ部に面接触で
当接するような当接面を形成したことを特徴とする。

【００１４】また、本発明に係る振り子式センサは、前
記当接面および前記ストッパ部の少なくともいずれか一
方に溝を設けたことを特徴とする。

【００１５】本発明（請求項１に記載の発明）によれ
ば、振り子の揺動端におけるストッパ部に面接触で当接
する当たり面をたとえば振れ角分だけ傾斜させた当接面
とし、振り子とストッパ部（ケース内壁）とを面どうし
で当接させることにより、振り子とストッパ部とが当接
する直前で両面間に多くの液体が介在しているため、こ
の液体の圧縮により抗力が作用することによってダンパ
効果が大きくなり、衝突音が小さくなる。

【００１６】また、本発明（請求項２に記載の発明）に
よれば、当接面とストッパ部との少なくともいずれか一
方に溝が形成されているから、当接面がストッパ部に当
接したときに、前記当接面に形成した溝内を流体が流れ
るため、振り子がストッパ部に吸着してしまうようなこ
とがない。

【００１７】さらに、本発明（請求項２に記載の発明）
によれば、振り子の揺動端における当接面あるいはスト
ッパ部の面に形成した溝によって、振り子の揺動端にお
ける当接面とストッパ部（ケース内壁）とが当接する際
に、上述したように両面間に介在している液体を圧縮す
ることによる抗力を、前記溝内を流れる流体の流れによ
って所要の状態に制御することができるから、振り子に
対して適切なダンパ効果を作用させることができる。

【００１８】当接面は、振り子の揺動端における揺動方
向の両端部分でのケース内壁等のストッパ部への当たり
面をたとえば揺動動作時の振れ角分だけ傾斜して形成す
ることにより構成されている。しかし、これに限らず、
ストッパ部側の面を傾斜するように形成してもよい。さ
らに、当接面とストッパ部の面とは、互いに面接触で当
接するような形状であれば、平面に限らない。当接面に
形成する溝とは、振り子の揺動方向に平行な縦溝あるい
は揺動方向に直交する横溝、あるいは斜めの溝等、溝の
方向や形状は自由であるが、横溝の方がダンパ特性が優
れている。しかし、これに限らない。たとえば当接面に
対向するストッパ部の面に一つまたは複数の溝を形成し
たり、両方に溝を形成してもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明に係る振
り子式センサの第１の実施の形態を示すものであり、こ
れらの図において、前述した図１０、図１１と同一また
は相当する部分には同一番号を付して詳細な説明は省略
する。

【００２０】ここで、前記振り子１の揺動範囲を規制す
る一対のストッパ部として、ケース４の揺動方向の内壁
１１ａ，１１ｂを用いている。

【００２１】上述したストッパ部としてのケース４の内
壁１１ａ，１１ｂに揺動動作時に当接する前記振り子１
の揺動端１ａにおける揺動方向の両端部分を、前記ケー
ス内壁１１ａ，１１ｂに面接触で当接するような当接面
１２ａ，１２ｂをもって形成している。

【００２２】すなわち、これらの当接面１２ａ，１２ｂ
は、振り子１が鉛直方向につり下げられた中立状態にお
いて、振り子１の揺動端１ａにおける揺動方向の両端部
分に、ストッパ部に当接する最大振れ角に対応する角度
分だけ傾斜した面で形成されている。これらの当接面１
２ａ，１２ｂの傾斜方向は振り子１の揺動方向とは反対
向きである。

【００２３】このような構成によれば、振り子１の前記
当接面１２ａ，１２ｂとケース内壁１１ａ，１１ｂとが
面接触で当接する直前の状態において、当接面１２ａ，
１２ｂが液体５中を進む際の抗力が最大となり、この当
接する直前でのダンパ効果を有効に作用させることがで
きる。

【００２４】すなわち、振り子１の当接面１２ａ，１２
ｂとケース内壁１１ａ，１１ｂとを面どうしで当接させ
る直前に、これら両者間に介在している多くの液体５が
圧縮されて圧力が上昇し、その結果として振り子１側に
抗力が作用することによってダンパ効果が大きくなる。

【００２５】そして、振り子１の揺動動作をケース内壁
１１ａ，１１ｂに当接する直前に効果的に制動すること
ができ、結果としてケース内壁１１ａ，１１ｂとの衝突
音を小さくすることができる。

【００２６】なお、上述した振り子１の揺動端１ａにお
ける当接面１２ａ，１２ｂの傾斜状態としては、振り子
１の振れ角よりもわずかに大きな角度で、または振れ角
よりもわずかに小さい角度で傾斜させても、振り子１が
ケース内壁１１ａ，１１ｂに当接する直前でのダンパ効
果は得られることはいうまでもない。

【００２７】図３ないし図９は本発明に係る振り子式セ
ンサの第２の実施の形態を示す。これらの図において、
図３はセンサ全体の分解斜視図、図４は振り子の概略斜
視図、図５はセンサの中立状態での断面図、図６は図５
のVI−VI線断面図、図７は振り子のケース内での揺動動
作時における流体の流れを説明する説明図、図８はセン
サの被取付部材が傾斜したときの動作説明図、図９は被
取付部材に加速度が作用したときの動作説明図である。

【００２８】この実施の形態では、上述した第１の実施
の形態と同様に、振り子１の揺動端１ａにおける揺動方
向の両端部分に振れ角分だけ傾斜して形成されている当
接面１２ａ，１２ｂを設けるとともに、これらの当接面
１２ａ，１２ｂに、溝２０ａ，２０ｂを設けたところを
特徴としている。

【００２９】この実施の形態では、複数の溝２０ａ，２
０ｂを振り子１の揺動方向に直交する方向に向かう横溝
によって形成している。また、この実施の形態において
は、振り子１の揺動端１ａに埋設する永久磁石３を２個
にした場合を示す。

【００３０】このような構成によれば、振り子１の揺動
端１ａにおける当接面１２ａ，１２ｂに溝２０ａ，２０
ｂが形成されているから、振り子１が揺動して揺動端１
ａにおける当接面１２ａ，１２ｂがストッパ部としての
ケース内壁１１ａ，１１ｂに当接したときに、前記当接
面１２ａ，１２ｂに形成した溝２０ａ，２０ｂ内を流体
が流れることにより、振り子１がケース内壁１１ａ，１
１ｂに面接触状態で当接したときに吸着することを防止
することができる。

【００３１】すなわち、上述した第１の実施の形態のよ
うに、振り子１のケース内壁１１ａ，１１ｂへの当たり
面を当接面１２ａ，１２ｂによって大きな面積で形成す
ると、振り子１とケース内壁１１ａ，１１ｂとが面接触
したときに両者が吸着し易くなり、この吸着力が振り子
１の自重によるモーメントよりも大きいと振り子１が振
り切ったままの状態となるおそれがあるが、この実施の
形態では溝２０ａ，２０ｂ内を流れる流体５によってこ
のような吸着は生じない。

【００３２】また、上述したように振り子１の揺動端１
ａにおける当接面１２ａ，１２ｂに溝２０ａ，２０ｂを
形成しているから、振り子１の当接面１２ａ，１２ｂが
ストッパ部（ケース内壁１１ａ，１１ｂ）に当接する際
に、図５〜図７から明らかなように、上述したように両
面間に介在している液体を圧縮することによる抗力を、
前記溝２０ａ，２０ｂ内を流れる流体５の流れによって
所要の状態に制御することができる。したがって、この
ような構造によれば、振り子１に対して適切なダンパ効
果を作用させることができる。

【００３３】このようなダンパ効果は、溝２０ａ，２０
ｂが振り子１の揺動方向に直交する方向に形成されてい
る横溝である場合に特に有効である。これは、振り子１
の動きが溝２０ａ，２０ｂ内を流れる流体５によって抵
抗を受けるからである。なお、この実施の形態では、複
数の溝２０ａ，２０ｂを形成しているが、溝は一つずつ
であってもよい。

【００３４】すなわち、振り子１がケース内壁１１ａま
たは１１ｂに近づくとその間の液体５は溝２０ａまたは
２０ｂに沿って流れ、図６、図７に示すように振り子１
の揺動方向に平行なケース内壁２１ａ，２１ｂと振り子
１との間の狭い間隔通路を流れる。したがって、振り子
１の揺動方向に沿って縦溝を形成する場合に比べ、より
一層効果的なダンパ効果を期待できる。しかし、振り子
１の揺動動作状態や求められるダンパ効果によっては、
振り子１の揺動方向に沿った縦溝を設けてもよい。

【００３５】ここで、上述した当接面１２ａ，１２ｂに
おける溝２０ａ，２０ｂと面接触部分との割合は、流体
５の粘性や所望のダンパ特性に合わせて適宜設定すれば
よい。たとえば溝２０ａ，２０ｂを当接面１２ａ，１２
ｂに対して５０〜６０％の範囲で複数設けるとよいが、
これに限定されない。

【００３６】なお、本発明は上述した実施の形態で説明
した構造には限定されず、振り子式センサ各部の形状、
構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえばストッパ部としてケース内壁１１ａ，１１ｂを
利用した場合を説明したが、これに限らず、適宜のスト
ッパ部材をケース４内に一体または別体で形成してもよ
い。

【００３７】上述した実施の形態では、振り子１の揺動
端１ａにおける両端部分に形成した当接面１２ａ，１２
ｂに複数の溝２０ａ，２０ｂを設けた場合を述べたが、
本発明はこれに限定されず、振り子１側は単純な平面と
し、ストッパ部（ケース内壁１１ａ，１１ｂ）側に溝を
形成してもよい。さらに、振り子１の当接面１２ａ，１
２ｂとケース内壁１１ａ，１１ｂの両方に溝を設けても
よい。

【００３８】また、上述した当接面１２ａ，１２ｂやこ
れに対向するケース内壁１１ａ，１１ｂは上述した溝に
限らず、凹凸面形状であってもよい。要は、振り子１と
ストッパ部であるケース内壁１１ａ，１１ｂとが当接す
る直前にダンパ作用を大きくすることができ、振り子１
とケース内壁１１ａ，１１ｂが当たった後は吸着防止の
ために液体５を流すことができる凹部を有する形状であ
ればよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る振り子
式センサによれば、振り子の揺動端における揺動方向の
両端部分にケース側のストッパ部と面接触可能に設けた
当接面によって、振り子が揺動して流体中を進むにあた
り最も大きな抗力を受けて揺動速度が遅くなり、ケース
内壁などのストッパ部への衝撃力を緩和することができ
る。したがって、このような構造では、振り子がケース
内でストッパ部に当たるときの違和感のある音を低減す
ることができる。

【００４０】また、本発明によれば、ケース内壁等のス
トッパ部に当たる部分に複数の溝を有する当接面を設け
た振り子を用いることにより、上述したような不要な音
の低減に加えて、ケース内壁等のストッパ部との吸着状
態の防止、さらに振り子の揺動動作時における安定した
ダンパ効果を期待することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る振り子式センサの第１の実施の
形態を示し、要部である振り子の斜視図である。

【図２】 図１で示した振り子を組込んでいる振り子式
センサにおいて、振り子がストッパ部（ケース内壁）に
当たった状態を示す断面図である。

【図３】 本発明に係る振り子式センサの第２の実施の
形態を示す分解斜視図である。

【図４】 図３で用いている振り子を拡大して示した斜
視図である。

【図５】 図３における振り子式センサにおいて水平時
の状態を示す断面図である。

【図６】 図５におけるVI−VI線断面図である。

【図７】 図３〜図６の振り子式センサにおける振り子
が揺動するときの液体（シリコンオイル等）の流れの状
態を示す斜視図である。

【図８】 図３〜図７における振り子式センサを傾斜測
定用として用い、振り子が傾斜によってストッパ部（ケ
ース内壁）に当たった状態を示す断面図である。

【図９】 図３〜図７における振り子式センサを加速度
検出用として用い、振り子が加速度によってストッパ部
（ケース内壁）に当たった状態を示す断面図である。

【図１０】 従来の振り子式センサで用いる振り子の一
例を示す斜視図である。

【図１１】 図１０の振り子を用いた振り子式センサに
おいて振り子がストッパ部（ケース内壁）に当たった状
態を示す断面図である。

【符号の説明】

１…振り子、１ａ…揺動端、２…軸、３…永久磁石、４
…ケース、５…液体、６…磁気感応素子、７…回路基
板、８…ブラケット、１１ａ，１１ｂ…ストッパ部とし
てのケース内壁、１２ａ，１２ｂ…当接面、２０ａ，２
０ｂ…溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 和之 埼玉県行田市富士見町１丁目４番地１ ジ ェコー株式会社内 Ｆターム(参考） 2F078 BA07 BA12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を入れたケース内に振り子を揺動自
   在に支持している振り子式センサにおいて、 前記振り子の揺動端における揺動方向の両端部分を当接
   させることにより振り子の揺動範囲を規制する一対のス
   トッパ部を備え、 前記振り子の揺動端における揺動方向の両端部分を、前
   記ストッパ部に面接触で当接するような当接面を形成し
   たことを特徴とする振り子式センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の振り子式センサにおい
   て、 前記当接面および前記ストッパ部の少なくともいずれか
   一方に溝を設けたことを特徴とする振り子式センサ。