JP2001124551A

JP2001124551A - 傾斜センサ

Info

Publication number: JP2001124551A
Application number: JP30930299A
Authority: JP
Inventors: Nobuharu Katsuki; 暢晴香月; Masaharu Ushihara; 正晴牛原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】耐振性、応答性、長期的安定性に優れ且つ検
出精度の高い傾斜センサを提供することを目的とする。【解決手段】被取付体に固着される固定体１に固定さ
れ、固定体の傾斜によって重力方向に撓む重力検出体４
と、重力検出体４に取付けられた磁束発生手段５と、磁
極方向が重力検出体４の固定端の撓み中心の軸方向と平
行となる方向とし固定体１の一部に取付けられ、リード
線の中心軸方向が重力検出体４の固定端の撓み中心の軸
方向と平行となる方向としたリードスイッチ４とを備え
たことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車や産業機械等
の傾きを検出するための傾斜センサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、傾斜センサとしては、図１１、図
１２に示すようなものが提案されている。図１１におい
て、１０１は密封容器、１０２は水銀、１０３、１０４
は端子である。端子１０３、１０４の各々の先端が密閉
容器１０１の中に嵌挿されている。密閉容器１０１が水
平の時には、水銀１０２は図１１（ａ）に示すような位
置にあり、端子１０３、１０４間はオープン（開）状態
にある。しかし、密封容器１０１が傾いても、図１１
（ｂ）のように水銀１０２は重力方向に止まろうとする
ため、密封容器１０１内での水銀１０２と端子１０３、
１０４間との相対位置関係が変化し、端子１０３、１０
４間が水銀１０２によりショートされて導通（閉）状態
となり、傾斜したことがわかる。

【０００３】図１２において、１１１は密封容器、１１
２は磁石、１１３は磁性流体、１１４はリードスイッチ
である。密封容器１１１に封入された磁石１１２と磁性
流体１１３は、密封容器１１１内で自由に移動可能であ
る。密封容器１１１が水平の時には、磁石１１２と磁性
流体１１３は図１２（ａ）に示すような位置にあり、リ
ードスイッチ１１４の接点はオープン（開）状態にあ
る。しかし、密封容器１１１が傾くと図１２（ｂ）に示
すように、磁石１１２と磁性流体１１３は、重力方向に
止まろうとするため、密封容器１１１内で磁石１１２と
リードスイッチ１１４との相対位置関係が変化する。こ
れにより、磁石１１２はリードスイッチ１１４の接点に
近接し、接点をショートして導通（閉）状態となり、傾
斜したことがわかる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような水銀を使用
する傾斜センサは、生産時に慎重な取り扱いと厳重な設
備を要し、大量生産するには不向きである。

【０００５】また、磁性流体を用いた傾斜センサは、磁
性流体の特性を長期的に安定に保つのが困難であるばか
りか、低温時に流動性が低下し磁石の動きが悪くなる。
これにより、傾きの検出精度が悪化するという課題を有
していた。

【０００６】本発明はこの課題を解決するためのもので
あり、耐振性、応答性、および長期的安定性に優れ、か
つ検出精度の高い傾斜センサを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の傾斜センサは、被取付体に固着される固定体
に固定され、その固定体の傾斜によって重力方向に撓む
重力検出体と、この重力検出体に取付けられ、磁極方向
が前記重力検出体の固定端の撓み中心の軸方向と平行と
なる方向とした磁束発生手段と、前記固定体の一部に取
付けられ、リード線の中心軸方向が前記重力検出体の固
定端の撓み中心の軸方向と平行となる方向としたリード
スイッチとを備えたことを特徴とするものである。この
構成により、長期安全性に優れ、かつ検出精度の高い傾
斜センサが得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、被取付体に固着される固定体に固定され、その固定
体の傾斜によって重力方向に撓む重力検出体と、この重
力検出体に取付けられ、磁極方向が前記重力検出体の固
定端の撓み中心の軸方向と平行となる方向とした磁束発
生手段と、前記固定体の一部に取付けられ、リード線の
中心軸方向が前記重力検出体の固定端の撓み中心の軸方
向と平行となる方向としたリードスイッチとを備えた傾
斜センサであり、長期的安定性に優れるばかりでなく、
高い検出精度を確保することができる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記磁束発生手段の近傍に配置された
非磁性且つ導電性を有する制動板を含み、前記磁束発生
手段の前記重力検出体の撓みによる軌跡の外周に沿うよ
うに前記制動板に固定された非磁性且つ導電性を有する
制動手段を付加した傾斜センサであり、応答性能を損な
わずに自動車の振動などの外乱の影響を抑える作用を有
する。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記磁束発生手段の磁極方向の両端も
しくは一端の近傍であり、かつ前記磁束発生手段の磁極
方向に垂直な面に配置された非磁性且つ導電性を有する
制動体を付加した傾斜センサであり、応答性能を損なわ
ずに自動車の振動などの外乱の影響を抑える作用を有す
る。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記制動板を前記重力検出体の固定端
の撓み中心の軸方向と平行な方向に位置調整可能とする
傾斜センサであり、応答性能を損なわずに自動車の振動
などの外乱に対する重力検出体の制動力を最適に調整す
ることができる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記制動体は前記重力検出体の固定端
の撓み中心の軸方向と平行な方向に位置調整可能とする
傾斜センサであり、応答性能を損なわずに自動車の振動
などの外乱に対する重力検出体の制動力を最適に調整す
ることができる。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記磁束発生手段を磁石とし、その材
質をサマリウム−コバルトとする傾斜センサであり、電
磁石と異なり外部からエネルギーを供給する必要もなく
なるため、省電力化を図れると同時に寸法の小型化も可
能となる。また、材質をサマリウム―コバルトとするこ
とで前記磁石の温度変化による磁力の変化が小さく、広
い温度域で安定したリードスイッチの駆動特性を確保で
きる。したがって検出精度の高精度化が可能となる。

【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記磁束発生手段は前記重力検出体に
対し複数とする傾斜センサであり、少なくとも２点以上
の角度検出が可能となる。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記リードスイッチを前記磁束発生手
段に対し複数とする傾斜センサであり、少なくとも２点
以上の角度検出が可能となる。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項７に記載
の発明において、前記磁束発生手段を前記重力検出体に
対し一対とし、前記重力検出体の固定端の撓み中心の軸
方向に付与された磁極の方向が逆方向にした傾斜センサ
であり、磁気回路を閉じることで外部磁界の影響を抑
え、検出精度の高精度化が可能となる。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、前記重力検出体に前記磁束発生手段
の磁極面に対向しかつ空間を有して配置される磁性材か
らなるヨークを接続し、その空間に制動体が前記磁束発
生手段および前記ヨークの両者に接触することなく配置
した傾斜センサであり、外部磁界の影響を抑え、検出精
度の高精度化が可能となる。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図１０を用いて説明する。

【００１９】（実施の形態１）図１（ａ）は、本発明の
傾斜センサの第１の実施の形態を説明する蓋を取った状
態の正面図を示し、図１（ｂ）は同断面図を示してい
る。

【００２０】図１（ａ）、（ｂ）において、１は自動車
等の被取付体に固着される固定体、２は固定体１を密封
するためのカバー、３ａ、３ｂは固定体１に固定された
リードスイッチ、４は固定体１に固定された薄板状の非
磁性の材料からなる重力検出体、５は重力検出体４に接
着された磁石からなる磁束発生手段である。ここで、図
１（ａ）において、固定体１のカバー２（図示せず）
は、外して示している。

【００２１】本実施の形態１において、重力検出体４の
形状は薄板状であり、一端は片持ち梁状となるように固
定体１の上面内部に固定されている。また、重力検出体
４の他端には重りを兼ねる磁束発生手段５が接着されて
おり、重力検出体４は通常重力方向を向いている。ここ
で、重力検出体４はその長手方向を重力方向として固定
体１に釣り下げる形で固定した。つまり、固定体１が水
平の時（傾斜：０℃）に重力検出体４が撓んでいない状
態である。これは自動車で発生する上下方向の振動の影
響をできるだけ受けないようにするためである。

【００２２】次に、自動車のような被取付体の傾斜に伴
い、固定体１に固定されたリードスイッチ３ａ、３ｂは
固定体１とともに傾斜し、重力検出体４に固定された磁
束発生手段５に対しリードスイッチ３ａもしくは３ｂが
近接してゆく。この動作により、規定以上の角度に傾斜
すると、リードスイッチ３ａもしくは３ｂが動作しＯＮ
（閉）の状態となり、傾斜角を検出できることとなる。
ここで、地磁気のような外部からの磁気の影響を考えた
場合、たとえば磁束発生手段５の磁極の方向を重力検出
体４の固定端の撓み中心の軸方向に対し垂直な方向に付
与した構成とすると、外部磁気の方向に応じて磁束発生
手段５が反応し、重力検出体４の固定端の撓み中心軸周
りに若干撓み、誤差を生じる。

【００２３】本実施の形態１では、磁束発生手段５の磁
極の方向を重力検出体４の固定端の撓み中心の軸方向に
対し平行な方向に付与し、かつこの磁束発生手段５の配
置からリードスイッチ３ａ、３ｂをそのリード線の中心
軸方向が前記重力検出体４の固定端の撓み中心軸方向と
平行となる方向に固定し、動作可能とした。このような
磁束発生手段５の極性の配置によれば、外部からの磁気
の影響を受けても、重力検出体４の固定端の撓み中心の
軸周りに撓み、誤差を発生することはなく、角度検出精
度の高い傾斜センサを簡単な構造、つまり安価に提供で
きることとなる。

【００２４】（実施の形態２）図２（ａ）は本発明の傾
斜センサの第２の実施の形態を説明する正面図を示し、
図２（ｂ）は同断面図を示している。図２（ａ）、
（ｂ）において、図１（ａ）、図１（ｂ）と同一構成部
分には同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部
分についてのみ詳述する。図２（ａ）、（ｂ）におい
て、６は銅材のような非磁性且つ導電性を有する制動板
であり、７は銅材のような非磁性且つ導電性を有する半
円筒、またはそれに類似した形状を有する制動手段であ
る。

【００２５】傾斜センサが車載用途で用いられる場合、
発生する振動などの外乱に対し重力検出体４の共振など
によって誤動作する可能性があり、この誤動作を防ぐた
めの制動機構が必要となる。本実施の形態２によると、
磁束発生手段５と制動板６および制動手段７の相対運動
によって制動板６および制動手段７にうず電流が誘起さ
れ、制動力となる。うず電流による制動力は磁束発生手
段５と制動板６および制動手段７の相対速度に比例する
ため、遅い速度の傾斜に対してはほとんど制動力が発生
せず、高応答性を可能とする。また、自動車の外乱など
の比較的周波数の高い振動に対しては大きな制動力が発
生し、重力検出体４の共振などによる誤動作を防ぐこと
ができる。また、うず電流による制動力は制動板６およ
び制動手段７の材質の電気抵抗が低いほど大きくなるた
め、銅やアルミニウムのような電気抵抗の小さな材質を
用いることは大きな制動力が得られ有効である。

【００２６】（実施の形態３）図３（ａ）は本発明の傾
斜センサの第３の実施の形態を説明する正面図を示し、
図３（ｂ）は同断面図を示している。図３において、図
１（ａ）、図１（ｂ）と同一構成部分には同一番号を付
して詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述
する。図３（ａ）、（ｂ）において、８は銅材のような
非磁性且つ導電性を有する制動体である。

【００２７】本実施の形態３によると、磁束発生手段５
の磁極方向の両端近傍で、かつ重力検出体４の回転軸に
垂直な面に非磁性且つ導電性を有する制動体８を備える
こととなり、実施の形態２と同様に、磁束発生手段５と
制動体８の相対運動によって制動体８にうず電流が誘起
され、制動力となる。うず電流による制動力は磁束発生
手段５と制動体８の相対速度に比例するため、遅い速度
の傾斜に対してはほとんど制動力が発生せず、高応答性
を可能とする。また、自動車の外乱などの比較的周波数
の高い振動に対しては大きな制動力が発生し、重力検出
体４の共振などによる誤動作を防ぐことができる。ま
た、うず電流による制動力は制動体８の材質の電気抵抗
が低いほど大きくなるため、銅やアルミニウムのような
電気抵抗の小さな材質を用いることは大きな制動力が得
られ有効である。

【００２８】（実施の形態４）図４は本発明の傾斜セン
サの第４の実施の形態を説明する断面図を示している。
図４において、図１（ｂ）および図２（ｂ）と同一構成
部分には同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる
部分についてのみ詳述する。図４において、９はばね９
ａとネジ９ｂからなる位置調整機構であり、制動板６お
よび制動手段７を重力検出体４の回転軸と平行な方向に
移動できるようにしている。

【００２９】磁束発生手段５と制動板６の相対運動によ
って制動板６に誘起されるうず電流はその磁束発生手段
５と制動板６間のギャップによって変化するため、組み
付け精度などによりその特性にばらつきが発生する。本
実施の形態４によると、磁束発生手段５と制動板６間の
ギャップを位置調整機構９により可変することが可能と
なり、安定した制動力を確保することができる。

【００３０】（実施の形態５）図５は本発明の傾斜セン
サの第５の実施の形態を説明する断面図を示している。
図５において、図１（ｂ）および図３（ｂ）と同一構成
部分には同一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる
部分についてのみ詳述する。図５において、１０はばね
１０ａとネジ１０ｂからなる位置調整機構であり、制動
体８を重力検出体４の回転軸と平行な方向に移動できる
ようにしている。

【００３１】磁束発生手段５と制動体８の相対運動によ
って制動体８に誘起されるうず電流はその磁束発生手段
５と制動体８間のギャップによって変化するため、組み
付け精度などによりその特性にばらつきが発生する。本
実施の形態５によると、磁束発生手段５と制動体８間の
ギャップを位置調整機構１０により可変することが可能
となり、安定した制動力を確保することができる。

【００３２】（実施の形態６）図６は本発明の傾斜セン
サの第６の実施の形態を説明するための重力検出体４の
正面図である。図６において、１１は磁石であり、サマ
リウム―コバルト系の材質を使用した。

【００３３】以上の構成によると、磁束発生手段が磁石
１１であるため、電磁石と異なり外部からエネルギーを
供給する必要もなくなるため、省電力化を図れると同時
に寸法の小型化も可能となる。また、サマリウム―コバ
ルト系の磁石１１は、温度に対する磁気特性が極めて安
定であるため、周囲温度に対しリードスイッチ３ａ、３
ｂの検知角の変化を少なく抑えることが可能となる。

【００３４】本実施の形態６では、サマリウム―コバル
ト系の磁石１１を用いた例で説明したが、温度特性が若
干劣るもののその他の希土類磁石やフェライト磁石を使
用することも可能である。

【００３５】（実施の形態７）図７は本発明の傾斜セン
サの第７の実施の形態を説明するための重力検出体４の
正面図である。図７において、１２ａ、１２ｂは複数の
磁束発生手段である。本実施の形態７によれば、磁束発
生手段１２を複数としているため、２点以上の角度を検
知することが可能となる。

【００３６】（実施の形態８）図８は本発明の傾斜セン
サの第８の実施の形態を説明するための重力検出体４近
傍の外観図である。図８において、１３ａ、１３ｂ、１
３ｃ、１３ｄは複数のリードスイッチ、５は磁束発生手
段である。本実施の形態８によれば、リードスイッチ１
３ａ〜１３ｄを複数としているため、２点以上の角度を
検知することが可能となる。

【００３７】（実施の形態９）図９は本発明の傾斜セン
サの第９の実施の形態を説明するための重力検出体４近
傍の外観図である。図９において、１４ａ、１４ｂは図
中の方向に着磁された磁束発生手段である。本実施の形
態９によれば、１対の磁束発生手段１４ａ、１４ｂの着
磁の方向を重力検出体４の撓み軸方向とし、かつ各々の
磁束発生手段１４ａ、１４ｂの磁極の方向を逆方向にし
磁気回路を閉じた。この構成によれば外部磁界や磁性材
の近接による影響を抑え、検出精度の高精度化が可能と
なる。

【００３８】（実施の形態１０）図１０（ａ）は本発明
の傾斜センサの第１０の実施の形態を説明する正面図を
示し、図１０（ｂ）は同断面図を示している。図１０に
おいて、図３（ａ）、図３（ｂ）と同一構成部分には同
一番号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分につい
てのみ詳述する。図１０において、１５は磁性材からな
るヨークである。本実施の形態１０によれば、重力検出
体４に磁束発生手段５の磁極面に対向し、かつ空間を有
してヨーク１５を接続した。さらに、その空間に制動体
８が両者に接触することなく配置された構成とした。こ
の構成によれば外部磁界や磁性材の近接による影響を抑
え、検出精度の高精度化が可能となる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明の傾斜スイッチは、
被取付体に固着される固定体に固定され、固定体の傾斜
によって重力方向に撓む重力検出体と、前記重力検出体
に取付けられ、磁極方向が重力検出体の固定端の撓み中
心の軸方向と平行となる方向とした磁束発生手段と、前
記固定体の一部に取付け、リード線の中心軸方向が前記
重力検出体の固定端の撓み中心の軸方向と平行となる方
向としたリードスイッチとを備えるため、長期安定性に
優れ且つ検出精度の高い傾斜センサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態を説明するた
めのカバーを取り外した正面図（ｂ）同断面図

【図２】（ａ）本発明の第２の実施の形態を説明するた
めのカバーを取り外した正面図（ｂ）同断面図

【図３】（ａ）本発明の第３の実施の形態を説明するた
めのカバーを取り外した正面図（ｂ）同断面図

【図４】本発明の第４の実施の形態を説明するための断
面図

【図５】本発明の第５の実施の形態を説明するための断
面図

【図６】本発明の第６の実施の形態を説明するための重
力検出体の正面図

【図７】本発明の第７の実施の形態を説明するための重
力検出体の正面図

【図８】本発明の第８の実施の形態を説明するための重
力検出体近傍の外観図

【図９】（ａ）本発明の第９の実施の形態を説明するた
めの重力検出体の正面図（ｂ）同平面図

【図１０】（ａ）本発明の第１０の実施の形態を説明す
るためのカバーを取り外した正面図（ｂ）同断面図

【図１１】（ａ）従来の水銀を利用した傾斜センサを説
明するための断面図（ｂ）同動作状態の説明図

【図１２】（ａ）従来の磁石とリードスイッチを利用し
た傾斜センサを説明するための断面図（ｂ）同動作状態の説明図

【符号の説明】

１固定体３ａ、３ｂリードスイッチ４重力検出体５磁束発生手段６制動板７制動手段８制動体９位置調整機構１０位置調整機構１１、１２ａ、１２ｂ磁石１３ａ〜１３ｄリードスイッチ１４ａ、１４ｂ磁束発生手段１５ヨーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被取付体に固着される固定体に固定さ
れ、その固定体の傾斜によって重力方向に撓む重力検出
体と、前記重力検出体に取付けられ、磁極方向が前記重
力検出体の固定端の撓み中心の軸方向と平行となる方向
とした磁束発生手段と、前記固定体の一部に取付けら
れ、リード線の中心軸方向が前記重力検出体の固定端の
撓み中心の軸方向と平行となる方向としたリードスイッ
チとを備えた傾斜センサ。
【請求項２】前記磁束発生手段の近傍に配置された非
磁性且つ導電性を有する制動板を含み、前記磁束発生手
段の撓みによる軌跡の外周に沿うように前記制動板に固
定された非磁性且つ導電性を有する制動手段を付加した
請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項３】前記磁束発生手段の磁極方向の両端もし
くは一端の近傍であり、かつ前記磁束発生手段の磁極方
向に垂直な面に配置された非磁性且つ導電性を有する制
動体を付加した請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項４】前記制動板は前記固定体に取り付けら
れ、前記重力検出体の固定端の撓み中心の軸方向と平行
な方向に位置調整可能である請求項２に記載の傾斜セン
サ。
【請求項５】前記制動体は前記固定体に取り付けら
れ、前記重力検出体の固定端の撓み中心の軸方向と平行
な方向に位置調整可能である請求項３に記載の傾斜セン
サ。
【請求項６】前記磁束発生手段は磁石であり、その材
質をサマリウム−コバルトとした請求項１に記載の傾斜
センサ。
【請求項７】前記磁束発生手段は前記重力検出体に対
し複数である請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項８】前記リードスイッチは前記磁束発生手段
に対し複数である請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項９】前記磁束発生手段は前記重力検出体に対
し一対であり、その重力検出体の固定端の撓み中心の軸
方向に付与された磁極の方向が逆方向である請求項７に
記載の傾斜センサ。
【請求項１０】前記重力検出体には前記磁束発生手段
の磁極面に対向しかつ空間を有して配置される磁性材か
らなるヨークが接続され、その空間に制動体が前記磁束
発生手段および前記ヨークの両者に接触することなく配
置された請求項１に記載の傾斜センサ。