JP2009014570A - 傾斜センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 移動体の寸法を小さくしても検出の感度を確保することができる傾斜センサを提供する。
【解決手段】 導電材料を含む移動体１と、内部を移動体１が変位可能な案内路２０が設けられ対象物に対して固定される案内体２とを備える。案内路２０の下面は傾きを検出されるべき各対象方向に向かってそれぞれ上向きに傾斜している。案内体２にはそれぞれ案内路２０の対象方向の一端部ずつを囲む２個のコイル４が軸方向を対象方向として巻回されている。案内体２の下面においてコイル４が巻回される部位には、それぞれコイル４の軸方向に関して案内路２０の下面の傾斜に沿った方向に段差を生じさせる複数個の段２１ｄが設けられている。段２１ｄを設けない場合に比べ、コイル４を案内路２０のより近くに配置することができるから、移動体１の寸法を小さくしても検出の感度を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、傾斜センサに関するものである。

従来から、対象物に対して固定され所定の対象方向の両側について対象物の傾斜角度が所定の対象角度よりも大きいことを検出する傾斜センサとして、図７に示すように、金属などの導電材料を含む移動体１と、内部を移動体１が変位可能な案内路２０が設けられ対象物（図示せず）に対して固定される案内体２とを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

上下左右は図７を基準として詳しく説明すると、上記従来例において、案内路２０の上向きの内面は、左右方向の中央部から左右方向の両側へ向かってそれぞれ上向きに傾斜している。また、案内体２の左右両端部にはそれぞれコイル４が巻回されている。すなわち、検出方向である左右方向への対象物の傾斜が、案内路２０の上記傾斜の傾斜角度を上回ったときに、移動体１が傾斜方向のコイル４に入り込むことにより、移動体１に生じる渦電流の影響で該コイル４のインピーダンスが変化し、これに基いて対象物の傾斜が検出されるのである。

また、図８に示すように、左右方向の外側に向かって上方に傾斜した案内路２０を有し、案内路２０において対象物が傾斜していないときに移動体１が位置する部位である左右方向の中央部の下側にコイル４を配置したものもある。この従来例においては、図７の従来例とは逆に、対象物が傾斜したときには移動体１がコイル４から離れることによりコイル４のインピーダンスが変化する。
特開２００６−１０５７６３号公報 特開２０００−１６１９５４号公報

図７の従来例のように案内体２に巻回される２個のコイル４の軸方向が互いに異なる場合、製造時には、巻回するコイル４毎に案内体の向きを変更するか、特殊な巻線機を使用する必要があり、製造コストが高くなっていた。

汎用の巻線機を用いても、巻回するコイル毎に案内体の向きを変更する必要がないようにし、案内体２の一端へのコイル４の巻回時に案内体２の他端が邪魔にならないようにするには、各コイル４の軸方向をそれぞれ対象方向（図７の左右方向）とすることが考えられる。

しかし、各コイル４の軸方向を対象方向とした場合、案内路２０は対象方向に向かって上方へ傾斜しているので、コイル４と案内路２０との距離が大きくなりやすい。

また、図８の従来例のようにコイル４が案内体２を囲まない形とする場合であっても、コイル４と案内路２０との距離が比較的に大きくなってしまう。

上記のようにコイル４と案内路２０との距離が大きい場合に、移動体１の変位に伴うコイル４のインピーダンス変化を確保するためには、移動体１やコイル４の寸法を大きくとったり、コイル４に磁性体からなるコアを設けるなどする必要があり、これが大型化や製造コストの増大を招いていた。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、移動体の寸法を小さくしても検出の感度を確保することができる傾斜センサを提供することにある。

請求項１の発明は、対象物に対して固定され対象物の傾きであって少なくとも１個の対象方向への傾きを検出する傾斜センサであって、導電材料を含む移動体と、内部を移動体が変位可能な案内路が設けられ対象物に対して固定される案内体とを備え、案内路の下面は対象物が傾いていないときの移動体の位置から各対象方向に向かってそれぞれ上向きに傾斜しており、案内体にはそれぞれ案内路を囲む少なくとも１個のコイルが軸方向を上下方向又は対象方向として巻回され、案内体の下面においてコイルが巻回される部位には、それぞれコイルの軸方向に関して案内路の下面の傾斜に沿った方向に段差を生じさせる複数個の段が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、案内体においてコイルが巻回される部位に段を設けない場合に比べ、コイルを案内路のより近くに配置することができるから、移動体の寸法を小さくしても検出の感度を確保することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、対象方向は２個であって互いに反対向きであり、案内体にはそれぞれ案内路の対象方向での一端部ずつを囲む２個のコイルがそれぞれ軸方向を対象方向として巻回されていることを特徴とする。

この発明によれば、コイルの軸方向が２個のコイルで互いに共通であり、且つ、一方のコイルの巻回時に案内体において他方のコイルが巻回される部位が邪魔になることがないから、製造時には各コイルをそれぞれ汎用の巻線機を用いて案内体の向きを変更することなく形成することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記段に対しコイルの軸方向に直交する断面での断面形状が大きい側において近接する各部位には、それぞれ、コイルの軸方向に直交する方向に突出してコイルの巻線を前記段との間に挟む位置ずれ防止凸部が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、位置ずれ防止凸部により、コイルの巻線の位置ずれであって段を跨いだ位置ずれを抑制することができる。

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、互いに隣り合う前記段に挟まれた面は、コイルの軸方向に直交する断面での断面形状を大きくする側の段から前記断面形状を小さくする側の段に向かって前記断面形状を大きくする方向に傾斜していることを特徴とする。

この発明によれば、傾斜により、コイルの巻線の位置ずれであって段を跨いだ位置ずれを抑制することができる。

請求項１の発明によれば、案内体の下面においてコイルが巻回される部位に、それぞれコイルの軸方向に関して案内路の下面の傾斜に沿った方向に段差を生じさせる複数個の段が設けられていることにより、案内体においてコイルが巻回される部位に段を設けない場合に比べ、コイルを案内路のより近くに配置することができるから、移動体の寸法を小さくしても検出の感度を確保することができる。

請求項２の発明によれば、対象方向は２個であって互いに反対向きであり、案内体にはそれぞれ案内路の対象方向での一端部ずつを囲む２個のコイルがそれぞれ軸方向を対象方向として巻回されていることにより、コイルの軸方向が２個のコイルで互いに共通であり、且つ、一方のコイルの巻回時に案内体において他方のコイルが巻回される部位が邪魔になることがないから、製造時には各コイルをそれぞれ汎用の巻線機を用いて案内体の向きを変更することなく形成することができる。

請求項３の発明によれば、前記段に対しコイルの軸方向に直交する断面での断面形状が大きい側において近接する各部位には、それぞれ、コイルの軸方向に直交する方向に突出してコイルの巻線を前記段との間に挟む位置ずれ防止凸部が設けられ、請求項４の発明によれば、互いに隣り合う前記段に挟まれた面は、コイルの軸方向に直交する断面での断面形状を大きくする側の段から前記断面形状を小さくする側の段に向かって前記断面形状を大きくする方向に傾斜しているので、それぞれ、コイルの巻線の位置ずれであって段を跨いだ位置ずれを抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、図１〜図４に示すように、金属からなる球形状の移動体１と、内部を移動体が変位可能な案内路２０が設けられた案内体２とを備える。以下、上下左右は図４を基準とし、図４の紙面手前−奥方向（図２の右下−左上方向）を前後方向と呼ぶ。

案内体２は、案内路２０となる凹部２１ａが上面に開口したボディ２１と、凹部２１ａを閉塞する形でボディ２１に結合するカバー２２とからなる。ボディ２１とカバー２２とは、それぞれ例えば合成樹脂成型品からなる。

凹部２１ａの下面は、左右方向の中央部から左右方向の外側へ向かってそれぞれ上向きに傾斜したＶ字形状となっている。また、カバー２２は、上面に収納凹部２２ａが開口した本体部２２ｂと、本体部２２ｂの左右両端からそれぞれ左右方向の外向きに突設された鍔部２２ｃとを有する。カバー２２の本体部２２ｂの下面は、左右方向の中央部から左右方向の外側へ向かってそれぞれ上向きに傾斜している。すなわち、ボディ２１とカバー２２とが互いに結合した状態では、ボディ２１の凹部２１ａの内面と、カバー２２の下面との間に、Ｖ字形状の案内路２０が構成される。

さらに、案内体２の左右両端部には、それぞれコイル４が、軸方向を左右方向として巻回される。カバー２２の各鍔部２２ｃの前後両端には、それぞれ上下方向と前後方向の外側とに開放されてコイル４の巻線が上下に挿通される凹部２２ｄが設けられている。また、カバー２２の各鍔部２２ｃの上面の左右方向の外側の端には外側凸部２２ｅが上方に突設されるとともに、カバー２２の本体部２１ｂの上面の左右両端部にはそれぞれ外側凸部２２ｅとの間にコイル４の巻線を挟む内側凸部２２ｆが２個ずつ前後に並べて突設されている。さらに、ボディ２１の左右両端部においては、それぞれ、上下方向に開放されてカバー２２の凹部２２ｄの下側に連続しコイル４の巻線が上下に挿通される凹部２１ｂが前後両面に設けられるとともに、凹部２１ｂよりも左右方向の外側において凸部２１ｃが下方に突設されている。上記の各凸部２２ｅ，２２ｆ，２１ｃと各凹部２２ｄ，２１ｂとにより、案内体２に対するコイル４の位置ずれであって左右方向への位置ずれは抑制されている。

各コイル４は、案内路２０の左右の一方ずつの端部を囲む形となる。すなわち、案内体２が固定された対象物（図示せず）が左右方向に傾斜していない場合や傾斜角度が所定の角度以下であるときには移動体１が案内路２０の左右方向の中央部に位置する。そして、案内体２がある程度大きな傾斜角度で左右方向のいずれかに傾斜したときには、案内路２０の傾斜方向の端において一方のコイル４に囲まれた範囲に移動体１が変位することにより、該コイル４のインピーダンスが変化し、この変化を検出することによって傾斜が検出される。すなわち、左右方向が本実施形態における対象方向である。なお、移動体１は、上記のインピーダンス変化を発生させるものであれば、必ずしも金属のような導電材料のみで構成されている必要はなく、例えば金属の球体の表面を合成樹脂によって被覆したものであってもよい。

また、本実施形態は、傾斜を検出する検出回路を構成する回路部品３１がプリント配線板３０に実装されてなる検出回路ブロック３を備える。検出回路ブロック３において回路部品３１が実装された部位を含む一部は、プリント配線板３０において回路部品３１が実装された面を後方に向けて収納凹部２２ａに収納されている。検出回路は、カバー２２に取り付けられた導電材料製の端子４１とプリント配線３０とを介して各コイル４にそれぞれ電気的に接続され、各コイル４のインピーダンス変化に基づいて傾斜を検出する。このような検出回路は周知技術で実現可能であるので、詳細な説明は省略する。

また、本実施形態は、移動体１が収納され検出回路ブロック３が組みつけられた案内体２が収納される凹部５０が前面に設けられたハウジング５を備える。詳しく説明すると、ハウジング５は例えば合成樹脂成型品からなり、凹部５０が設けられた略直方体形状の本体部５１と、本体部５１の下端部の左右両側にそれぞれ設けられた取付部５２とを有する。案内体２は、例えば、凹部５０の内面への当接によりハウジング５に対して位置決めされる。また、ハウジング５の凹部５０には充填材（図示せず）が充填され、この充填材の固化によって案内体２及び検出回路ブロック３はそれぞれハウジング５に対して固定されるとともに水や埃から保護される。また、各取付部５２にはそれぞれ取付穴５２ａが前後に貫設されており、ハウジング５は例えば取付穴５２ａに挿通されたボルト（図示せず）によって対象物に固定される。つまり、案内体２はハウジング５を介して対象物に固定される。また、ハウジング５の上面には、プラグ（図示せず）が接続される筒形状のレセプタクル５３が上方に突設されている。さらに、一端が凹部５０内に突出し、他端がレセプタクル５３内に突出する２個の金属製のコンタクト５４が、それぞれ例えばインサート成型によってハウジング５に保持されている。各コンタクト５４は、それぞれ、上記一端が検出回路ブロック３のプリント配線板３０において収納凹部２１ａから上方に突出した部位に電気的に接続され、上記他端がプラグ側のコンタクト（図示せず）に接触導通することにより、検出回路ブロック３とプラグとを電気的に接続する。

ここで、案内体２においてコイル４が巻回される左右両端部のそれぞれ下面には、それぞれコイル４の軸方向である左右方向に関して案内路２０の下面の傾斜に沿った方向に段差を生じさせる（つまり左右方向の外側を左右方向の内側よりも上側に位置させる）複数個の段２１ｄが設けられている。

上記構成によれば、案内体２においてコイル４が巻回される部位に段２１ｄを設けない場合、つまりコイル４の軸方向に直交する断面での断面形状をコイル４が巻回される範囲の全体にわたって一定とする場合に比べ、コイル４を案内路２０のより近くに配置することができるから、移動体１やコイル４の寸法を大きくしたり、コアを設けたりすることなく、コイル４のインピーダンス変化の大きさ（すなわち検出の感度）を確保することができる。

また、コイル４の軸方向が２個のコイル４で互いに共通の左右方向であり、且つ、一方のコイル４の巻回時に案内体２において他方のコイル４が巻回される部位が邪魔になることがないから、製造時には各コイル４をそれぞれ汎用の巻線機（図示せず）を用いて案内体２の向きを変更することなく形成することができる。

さらに、図５（ａ）に示すように、段２１ｄに対しコイル４の軸方向に直交する断面での断面形状が大きい側（左右方向の内側であり、図では左側）において近接する各部位に、それぞれ、コイル４の軸方向に直交する方向である下方向に突出してコイル４の巻線を段２１ｄとの間に挟む位置ずれ防止凸部２１ｅが設けてもよい。または、図５（ｂ）に示すように、互いに隣り合う段２１ｄに挟まれた面を、コイル４の軸方向に直交する断面での断面形状を大きくする側の段から前記断面形状を小さくする側の段に向かって前記断面形状を大きくする方向に（つまり左右方向の外側へ向かって下方に）傾斜させてもよい。上記構成のいずれかを採用すれば、位置ずれ防止凸部２１ｅや傾斜により、コイル４の巻線の位置ずれであって段２１ｄを跨いだ位置ずれを抑制することができる。なお、位置ずれ防止凸部２１ｅは、案内体２の上面や前後の面に突設してもよい。

また、コイル４を左右両端部にそれぞれ巻回する代わりに、図６に示すように、コイル４を案内体２の下端部のみに軸方向を上下方向として巻回してもよい。この場合、対象物が傾斜していないときには移動体１はコイル４に囲まれる範囲に位置し、対象物が傾斜したときに移動体１がコイル４に囲まれる範囲から脱することによりコイル４のインピーダンスが変化する。また、コイル４が巻回されるのは左右方向の外向きの面となり、段２１ｆは、上側の断面形状を下側の断面形状よりも大きくする形で設けられる。この場合においても、図５（ａ）のような位置ずれ防止凸部２１ｅや図５（ｂ）のような傾斜によるコイル４の巻線の位置ずれの防止は可能である。

（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態を示し、（ａ）は、案内体の断面において、コイルの位置と、傾斜角度が対象角度よりも大きいとき及び小さいときのそれぞれについての移動体の位置とを示した説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 同上を示す分解斜視図である。 同上において検出回路ブロックを案内体に組み付けたものとハウジングとを示す斜視図である。 同上を示す正面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の別の形態の要部を示す断面図であり、（ａ）（ｂ）は互いに異なる形態を示す。 同上の更に別の形態の要部を示す断面においてコイルの位置を示した説明図である。 従来例の構造を示す説明図である。 別の従来例の構造を示す説明図である。

符号の説明

１ 移動体
２ 案内体
４ コイル
５ ハウジング
２０ 案内路
２１ｄ，２１ｆ 段
２１ｅ 位置ずれ防止凸部

Claims (4)

1. 対象物に対して固定され対象物の傾きであって少なくとも１個の対象方向への傾きを検出する傾斜センサであって、
   導電材料を含む移動体と、内部を移動体が変位可能な案内路が設けられ対象物に対して固定される案内体とを備え、
   案内路の下面は対象物が傾いていないときの移動体の位置から各対象方向に向かってそれぞれ上向きに傾斜しており、
   案内体にはそれぞれ案内路を囲む少なくとも１個のコイルが軸方向を上下方向又は対象方向として巻回され、
   案内体の下面においてコイルが巻回される部位には、それぞれコイルの軸方向に関して案内路の下面の傾斜に沿った方向に段差を生じさせる複数個の段が設けられていることを特徴とする傾斜センサ。
2. 対象方向は２個であって互いに反対向きであり、
   案内体にはそれぞれ案内路の対象方向での一端部ずつを囲む２個のコイルがそれぞれ軸方向を対象方向として巻回されていることを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。
3. 前記段に対しコイルの軸方向に直交する断面での断面形状が大きい側において近接する各部位には、それぞれ、コイルの軸方向に直交する方向に突出してコイルの巻線を前記段との間に挟む位置ずれ防止凸部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の傾斜センサ。
4. 互いに隣り合う前記段に挟まれた面は、コイルの軸方向に直交する断面での断面形状を大きくする側の段から前記断面形状を小さくする側の段に向かって前記断面形状を大きくする方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の傾斜センサ。
   

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