JP2011227032A - 磁束検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化が可能で、姿勢の傾斜角度に対する検出信号の線形性を高めることができる磁束検知センサを提供する。
【解決手段】 傾斜センサ１は、ケーシング２、磁電変換素子８および可動体１２によって構成する。ケーシング２は、上向きの凹状曲面５を有する可動体収容空間６を形成する。ケーシング２には、凹状曲面５の最深部５Ａの下側に位置してケーシング２の高さ方向の磁束密度を検出する磁電変換素子８を設ける。可動体１２は、半球状のマグネットによって形成し、下向きの半球面からなる滑動面１３と平坦な上面１４とが互いに逆極性となっている。そして、可動体１２は、滑動面１３が凹状曲面５で滑動自在となった状態で、ケーシング２の可動体収容空間６に収容される。これにより、磁電変換素子８には、ケーシング２の傾斜角度θに応じた磁束密度を印加することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば姿勢の傾きの検出に用いて好適な磁束検知センサに関する。

従来技術による磁束検知センサとして、姿勢の傾きを検出する傾斜センサが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１には、中央部分が窪んだ傾斜面を有するマグネットと、該マグネットの傾斜面と対向して配置されたホールＩＣ等の磁気検出素子と、マグネットと磁気検出素子との間に位置してマグネットの傾斜面に転動可能に設けられた磁性材料からなる球形の可動体とを備えた構成が開示されている。特許文献１の傾斜センサでは、マグネットの傾斜に応じて可動体が傾斜面上を転動変位し、可動体の変位に伴う磁束密度の変化を磁気検出素子によって検出している。

また、特許文献２には、凹状球面をもったケースと、該ケースの凹状球面上に滑動可能に設けられた厚肉な円板状のマグネットと、凹状球面の側縁部に３個以上設けられた磁気検出素子とを備えた構成が開示されている。特許文献２の傾斜センサでは、ケースの傾斜に応じてマグネットが凹状球面上を滑動変位し、マグネットの変位に伴う磁束密度の変化を複数個の磁気検出素子を用いて検出している。

特開２００３−１８５４３０号公報 特開平８−２６１７５８号公報

ところで、従来技術による傾斜センサでは、傾斜に伴う可動体やマグネットの変位を確実に検出するために、可動体等の可動範囲を可動体等の外形に比べて十分に大きく確保する必要がある。このため、センサ全体が大型化し易く、小型のセンサを形成し難いという問題がある。また、傾斜センサでは、可動体等の形状や、磁気検出素子と可動体等との位置関係に応じた検出信号を出力するから、検出信号が傾斜角度に対して非線形な特性になり易く、検出可能な傾斜の角度範囲が狭くなる傾向がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、小型化が可能で、姿勢の傾斜角度に対する検出信号の線形性を高めることができる磁束検知センサを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、底部側に下向きの凸状曲面からなる滑動面が形成された可動体と、該可動体の滑動面を滑動自在に支持する上向きの凹状曲面を有する可動体収容空間を備えた非磁性容器と、該非磁性容器に設けられ前記可動体の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する磁束密度検知手段とを有する磁束検知センサであって、前記可動体の滑動面と前記磁束密度検知手段とを対向配置し、前記滑動面を介して前記磁束密度検知手段に磁束を印加すると共に、前記可動体の上面周縁には、当該上面周縁における磁束密度の集中を緩和する面取り部を設け、前記非磁性容器が水平状態から傾いたときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置から変位し、前記非磁性容器が水平状態に戻ったときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置に復帰する構成としている。

請求項２の発明は、底部側に下向きの半球面からなる滑動面が形成された半球状の可動体と、該可動体の滑動面を滑動自在に支持する上向きの凹状曲面を有する可動体収容空間を備えた非磁性容器と、該非磁性容器に設けられ前記可動体の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する磁束密度検知手段とを有する磁束検知センサであって、前記可動体の滑動面と前記磁束密度検知手段とを対向配置し、前記滑動面を介して前記磁束密度検知手段に磁束を印加すると共に、前記可動体の上面周縁には、当該上面周縁における磁束密度の集中を緩和する面取り部を設け、前記非磁性容器が水平状態から傾いたときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置から変位し、前記非磁性容器が水平状態に戻ったときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置に復帰する構成としている。

請求項３，４の発明では、前記可動体は、磁性材料を用いて形成され、前記滑動面と上面とが互いに逆極性となった状態で磁化した構成としている。

請求項５の発明では、前記可動体収容空間の凹状曲面は、前記可動体の滑動面よりも大きな曲率半径をもった球面によって形成している。

請求項６の発明では、前記可動体の滑動面と前記可動体収容空間の凹状曲面とのうち少なくともいずれか一方には、平滑処理を施している。

請求項７の発明では、前記磁束密度検知手段は、水平面の互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向において、Ｘ軸方向に磁束を傾斜させたときの検出信号に比べてＹ軸方向に磁束を傾斜させたときの検出信号が大きな出力レベルとなる異方性を有し、前記可動体収容空間の凹状曲面は、前記磁束密度検知手段の異方性を補うために、Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に向けて前記可動体を大きく変位させる異方性曲面によって形成している。

請求項８の発明は、底部側に下向きの凸状曲面からなる滑動面が形成された可動体と、該可動体の滑動面を滑動自在に支持する上向きの凹状曲面を有する可動体収容空間を備えた非磁性容器と、該非磁性容器に設けられ前記可動体の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する磁束密度検知手段とを有する磁束検知センサであって、前記可動体の滑動面と前記磁束密度検知手段とを対向配置し、前記非磁性容器が水平状態から傾いたときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置から変位し、前記非磁性容器が水平状態に戻ったときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置に復帰する構成としている。

請求項９の発明は、底部側に下向きの半球面からなる滑動面が形成された半球状の可動体と、該可動体の滑動面を滑動自在に支持する上向きの凹状曲面を有する可動体収容空間を備えた非磁性容器と、該非磁性容器に設けられ前記可動体の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する磁束密度検知手段とを有する磁束検知センサであって、前記可動体の滑動面と前記磁束密度検知手段とを対向配置し、前記非磁性容器が水平状態から傾いたときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置から変位し、前記非磁性容器が水平状態に戻ったときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置に復帰する構成としている。

請求項１の発明によれば、可動体の底部側を下向きの凸状曲面からなる滑動面に形成した。このため、凸状曲面の頂点部分から上面周縁に沿って可動体の厚さが漸次小さくなる。なお、磁性体材料を用いて可動体を形成したときには、可動体の厚い部分に磁束が集中する傾向がある。このため、可動体の頂点部分の周囲では磁束密度が高く、可動体の上面周縁に近い部分では磁束密度が低下する。

また、可動体は、非磁性容器の可動体収容空間内に設けられる。磁束密度検知手段は、非磁性容器に設けられると共に、可動体の滑動面と対向配置される。非磁性容器が水平状態から傾くと、可動体の滑動面が凹状曲面上を滑動して、凹状曲面の最も低い位置に向けて可動体の頂点部分が移動する。このとき、非磁性容器の傾斜角度に応じて可動体の頂点部分と磁束密度検知手段との相対位置が変化する。このため、非磁性容器の傾斜角度に応じて、磁束密度検知手段に印加する磁束密度を変化させることができる。

また、可動体の頂点部分が磁束密度検知手段に対して変位すればよいから、非磁性容器の可動体収容空間は、可動体が回転変位できる程度の容積があれば足りる。このため、可動体収容空間の容積を可動体の体積に近付けることができ、センサ全体を小型化することができる。

さらに、可動体の滑動面と磁束密度検知手段との対向位置関係として、例えば非磁性容器を水平状態にしたときの凹状曲面の最深部の周囲に磁束密度検知手段を配置すると、非磁性容器の傾斜角度が小さい場合には可動体の頂点部分と磁束密度検知手段との変位が小さく、磁束密度検知手段に印加される磁束密度が高くなる。一方、非磁性容器の傾斜角度が大きい場合には、可動体の頂点部分と磁束密度検知手段との変位が大きく、磁束密度検知手段に印加される磁束密度が低くなる。なお、磁束密度検知手段に印加される磁束密度は、磁束密度検知手段と対向する可動体部分の厚さに応じて変化する。このため、可動体を例えば厚肉な円板形状や小径の球形状とした場合に比べて、非磁性容器の傾斜角度に対する磁束密度検知手段の検出信号の線形性を高めることができ、検出可能な傾斜の角度範囲を広げることができる。

また、例えば可動体の滑動面と上面とを逆極性に磁化したときには、面が鋭角に交わる可動部の上面周縁に磁束が集中する傾向がある。これに対し、本発明では、可動体の上面周縁には面取り部を設けたから、該面取り部によって、可動体の上面周縁での磁束の集中を緩和することができる。この結果、可動体の頂点部分から上面周縁に近付くに従って、磁束密度を漸次低下させることができ、可動体の変位によって生じる磁束密度の変化の直線性を高めることができる。

請求項２の発明によれば、可動体の底部側には下向きの半球面からなる滑動面を形成したから、半球面の頂点部分から上面周縁に沿って可動体の厚さが漸次小さくなる。このため、請求項１の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

請求項３，４の発明によれば、磁性材料を用いて可動体が形成され、滑動面と上面とを互いに逆極性に磁化する構成としたから、滑動面の法線方向に向けて磁束を発生させることができる。また、磁束密度検知手段は可動体の滑動面と対向して配置されている。このため、非磁性容器を水平状態から傾けると、磁束密度検知手段と対向する滑動した可動体の滑動面部分の法線方向に略一致して、磁束密度検知手段も傾く。

また、半球状をなす可動体は、その頂点部分での磁束密度が高く、上面周縁に近い部分では磁束密度が低くなる。このため、非磁性容器の傾斜角度に応じて、可動体の滑動面のうち磁束密度検知手段と対向する部分を変位させて、可動体から磁束密度検知手段に印加する磁束密度を変化させることができると共に、磁束密度検知手段は傾斜角度に応じた磁束密度を確実に検出することができる。この結果、磁束密度検知手段は、傾斜角度に応じた検出信号を出力することができる。

請求項５の発明によれば、可動体収容空間の凹状曲面は、可動体の半球面よりも大きな曲率半径をもった半球面によって形成したから、可動体は、その半球面の頂点部分が凹状曲面に接触した状態で凹状曲面上を滑動することができる。

請求項６の発明によれば、可動体の滑動面と可動体収容空間の凹状曲面とのうち少なくともいずれか一方には平滑処理を施したから、可動体の滑動面と可動体収容空間の凹状曲面との間の摩擦抵抗を低減して、可動体を凹状曲面上で円滑に滑動させることができる。

請求項７の発明によれば、磁束密度検知手段は、Ｘ軸方向に磁束を傾斜させたときの検出信号に比べてＹ軸方向に磁束を傾斜させたときの検出信号が大きな出力レベルとなる異方性を有する構成とした。また、可動体収容空間の凹状曲面は、Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に向けて可動体を大きく変位させる異方性曲面によって形成した。このため、非磁性容器をＸ軸方向に傾けたときと同じ傾斜角度だけＹ軸方向に傾けると、Ｙ軸方向における可動体の変位量が大きくなり、磁束密度検知手段と可動体の頂点部分との位置変化を大きくすることができる。

ここで、可動体の滑動面の法線方向に向けて磁束が発生するから、非磁性容器をＸ軸方向に傾けたときに比べて、Ｙ軸方向に傾けたときの方が、磁束密度検知手段に印加される磁束密度の変化が大きくなる。即ち、同じ傾斜角度でＸ軸方向に傾けたときに比べて、Ｙ軸方向に傾けたときの方が可動体から磁束密度検知手段に印加される磁束密度が低下し、検出信号の出力レベルを小さくすることができる。この結果、非磁性容器がＸ軸方向に傾斜したときの磁束密度検知手段の検出信号と、非磁性容器がＹ軸方向に傾斜したときの磁束密度検知手段の検出信号とは、傾斜角度に対する出力レベルをほぼ等しくすることができる。

請求項８の発明によれば、可動体の底部側には下向きの凸状曲面からなる滑動面を形成したから、可動体は、凸状曲面の頂点部分から上面周縁に沿って可動体の厚さが漸次小さくなる。また、磁束密度検知手段は非磁性容器に設けられると共に、可動体の滑動面と磁束密度検知手段とを対向配置したから、非磁性容器の傾斜角度に応じて可動体の頂点部分と磁束密度検知手段との相対位置が変化する。このため、非磁性容器の傾斜角度に応じて、磁束密度検知手段に印加する磁束密度を変化させることができる。

そして、請求項８の発明でも、請求項１の発明とほぼ同様に、センサ全体を小型化することができると共に、非磁性容器の傾斜角度に対する磁束密度検知手段の検出信号の線形性を高めることができる。

請求項９の発明によれば、可動体の底部側には下向きの半球面からなる滑動面を形成したから、可動体は、半球面の頂点部分を中心として上面周縁に向かうに従って厚さ寸法が漸次小さくなる半球状に形成することができる。このため、請求項８の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態による傾斜センサを示す分解斜視図である。 傾斜センサを図３中の矢示II−II方向からみた断面図である。 図１中の傾斜センサを蓋体を省いた状態で示す平面図である。 第１の実施の形態による傾斜センサを水平状態としたときの可動体と磁電変換素子との位置関係を示す説明図である。 第１の実施の形態による傾斜センサを傾斜状態としたときの可動体と磁電変換素子との位置関係を示す説明図である。 比較例による傾斜センサを示す図４と同様な説明図である。 第１の実施の形態および比較例において、傾斜角度と検出信号に対応する磁束密度との関係を示す特性線図である。 第２の実施の形態による傾斜センサを示す分解斜視図である。 傾斜センサを図１０中の矢示IX−IX方向からみた断面図である。 図８中の傾斜センサを蓋体を省いた状態で示す平面図である。 第１，第２の実施の形態において、傾斜角度と検出信号に対応する磁束密度との関係を示す特性線図である。 第３の実施の形態による傾斜センサを示す図２と同様な位置の断面図である。 第２，第３の実施の形態において、傾斜角度と検出信号に対応する磁束密度との関係を示す特性線図である。 第４の実施の形態による傾斜センサを示す図９と同様な位置の断面図である。 第５の実施の形態による傾斜センサを示す分解斜視図である。 傾斜センサを図１８中の矢示XVI−XVI方向からみた断面図である。 傾斜センサを図１６中の矢示XVII−XVII方向からみた断面図である。 図１５中の傾斜センサを蓋体を省いた状態で示す平面図である。 図１５中の可動体と磁電変換素子との位置関係を示す説明図である。 磁電変換素子の磁気抵抗センサを示す正面図である。 磁電変換素子を示す等価回路図である。 第６の実施の形態による傾斜センサを示す図１６と同様な位置の断面図である。 傾斜センサを図２２中の矢示XXIII−XXIII方向からみた断面図である。 図２２中の傾斜センサを蓋体を省いた状態で示す平面図である。 第１の変形例による傾斜センサを示す図２と同様な位置の断面図である。 第２の変形例による傾斜センサを示す図２と同様な位置の断面図である。 第３の変形例による傾斜センサを示す図２と同様な位置の断面図である。 第４の変形例による傾斜センサを示す図２と同様な位置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態による磁束検知センサを傾斜センサに適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図５は第１の実施の形態による傾斜センサ１を示している。この傾斜センサ１は、後述するケーシング２、磁電変換素子８、可動体１２によって構成されている。

ケーシング２は、例えば絶縁樹脂材料等の非磁性材料を用いて形成された非磁性容器である。このケーシング２は、有底な略円筒状に形成されたケーシング本体３と、該ケーシング本体３の開口部となる上部側を施蓋する蓋体４によって構成されている。

ケーシング本体３の鉛直方向の高さは数ｍｍ（例えば９ｍｍ程度）であり、水平面での断面形状は、数ｍｍ（例えば９ｍｍ程度）の外径寸法の略円形になっている。また、ケーシング本体３の上部側には略半球状（鉢状）に窪んだ凹部３Ａが形成されると共に、該凹部３Ａの開口縁には円筒状の雄嵌合部３Ｂが上方に向けて一体に形成されている。

凹部３Ａの表面（露出面）は、上向きに開口した凹状曲面５となっている。この凹状曲面５は、例えば半球面によって形成され、その曲率半径ｒ1は後述する可動体１２の滑動面１３の曲率半径ｒ2よりも大きな値となっている。

蓋体４は、略円板状に形成されると共に、その外周縁には円筒状の雌嵌合部４Ａが下方に向けて一体に形成されている。この雌嵌合部４Ａ内にケーシング本体３の雄嵌合部３Ｂを嵌合挿入することによって、蓋体４はケーシング本体３に取り付けられ、ケーシング本体３と蓋体４との間に略半球状の可動体収容空間６が形成される。

また、蓋体４の中央部分には、凹状曲面５の最深部５Ａに向けて下方に延びる略円柱状のロッド部７が設けられている。なお、ロッド部７の下端部分は略半球状に形成されている。ロッド部７を設けたことにより、後述の可動体１２が凹状曲面５から離れるのが抑制され、また、可動体１２が可動体収容空間６内で天地逆転して転倒するのが防止される。

磁気抵抗素子、ホール素子等からなる磁電変換素子８は、磁束密度検知手段を構成し、例えばケーシング２の高さ方向の磁束密度（磁界）に対応した検出信号Ｖoutを出力する。この磁電変換素子８は、凹状曲面５の最深部５Ａよりも、微小寸法δだけ下側に位置したケーシング本体３の内部に設けられる。なお、微小寸法δは数百μｍ〜数ｍｍの範囲で、例えばδ＝１ｍｍ程度に設定される。また、磁電変換素子８は、可動体収容空間６に収容される可動体１２の滑動面１３に対向する位置に配置される。そして、磁電変換素子８には、可動体１２の滑動面１３を介して可動体１２からの磁束φが印加される。これにより、磁電変換素子８は、可動体１２の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する。

また、磁電変換素子８には、外部のグランドに接続するためのグランド端子９が電気的に接続されると共に、駆動電圧Ｖddを供給するための駆動電圧端子１０が電気的に接続されている。さらに、磁電変換素子８には、例えば電圧等の検出信号Ｖoutを出力する信号出力端子１１が電気的に接続されている。そして、グランド端子９、駆動電圧端子１０および信号出力端子１１は、例えば導電性金属材料によって形成され、ケーシング本体３に埋設されると共に、その一部がケーシング本体３の下面側から下向きに突出している。

可動体１２は、例えばフェライト等の磁性材料を用いて形成され、略半球状のマグネット（永久磁石）に形成されている。この可動体１２の底部側は下向きの凸状曲面からなる滑動面１３が形成されると共に、可動体１２の上部側は平坦面となった上面１４が形成されている。これにより、可動体１２は、略半球面となった滑動面１３の頂点部分１２Ａで厚さが最大になると共に、滑動面１３に沿って頂点部分１２Ａから上面１４の上面周縁部分１２Ｂに近付くに従って漸次厚さが薄くなっている。

また、可動体１２は、例えば滑動面１３がＮ極、上面１４がＳ極のように、滑動面１３と上面１４とが互いに逆極性となるように磁化されている。これにより、可動体１２の滑動面１３の法線方向に向けて、磁束φが発生する。なお、可動体１２の厚さが最大の頂点部分１２Ａの周囲での磁束密度が高くなると共に、厚さが薄くなる上面周縁部分１２Ｂに近付くに従って漸次磁束密度が低くなる。

可動体１２は、ケーシング２の凹状曲面５と可動体１２の滑動面１３とが接触して滑り移動できるように、滑動面１３を下向きにしてケーシング２の可動体収容空間６に収容される。このため、ケーシング２を水平状態から傾けると、可動体１２は凹状曲面５に沿って可動体収容空間６の内部を滑動変位する。

また、可動体１２は下向きに突出した半球形状をなしているから、その重量バランスに基づいて上面１４が水平な状態で静止する。このため、ケーシング２の傾斜角度θに応じて、可動体１２の頂点部分１２Ａと磁電変換素子８との間の位置関係が変化すると共に、可動体１２から磁電変換素子８に印加される磁束φの向きも変化するものである。

本実施の形態による傾斜センサ１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、ケーシング２が水平状態の場合には、可動体１２は、定常位置として、凹状曲面５の最深部５Ａ側に配置される。具体的には、可動体１２の頂点部分１２Ａが凹状曲面５の最深部５Ａに接触した状態で、可動体１２は凹状曲面５によって支持される。このとき、可動体１２のうち磁束密度が高い頂点部分１２Ａは、磁電変換素子８に最も近付いた真上位置に配置される。従って、磁電変換素子８には、ケーシング２の高さ方向となる鉛直方向に沿った可動体１２による磁束φが印加される。このため、磁電変換素子８は、Ｚ軸方向の磁束密度に応じた最も大きな検出信号Ｖoutを出力する。

次に、ケーシング２を傾斜状態にして水平状態から傾けた場合には、可動体１２は、凹状曲面５に沿って定常位置から変位し、可動体収容空間６の最も低い位置に向けて移動する。このため、可動体１２のうち磁束密度の高い頂点部分１２Ａは、ケーシング２の傾斜角度θに応じて、凹状曲面５の最深部５Ａから離れると共に、最深部５Ａには磁束密度の低い上面周縁部分１２Ｂが近付く。従って、可動体１２から磁電変換素子８に印加される磁束密度は、傾斜角度θに応じて減少する。

磁電変換素子８は、鉛直方向に対して傾斜角度θだけ傾いた方向の磁束密度を検出し、この磁束密度に応じた検出信号Ｖoutを出力する。この結果、磁電変換素子８は傾斜角度θに応じた検出信号Ｖoutを出力すると共に、この検出信号Ｖoutは傾斜角度θが大きくなるに従って漸次小さくなる。

次に、ケーシング２を水平状態に戻した場合には、可動体１２は、凹状曲面５に沿って最深部５Ａ側に向けて変位し、頂点部分１２Ａが最深部５Ａに接触した定常位置に復帰する。これにより、磁電変換素子８に印加される磁束密度が再び増加し、磁電変換素子８は、鉛直方向の磁束密度に応じた最も大きな検出信号Ｖoutを出力する。

本実施の形態では、可動体１２を半球面の滑動面１３を有する半球形状に形成すると共に、滑動面１３を半球面となった凹状曲面５で滑動自在に支持する構成とした。このため、磁電変換素子８に印加する磁束密度をケーシング２の傾斜角度θに応じて変化させることができ、傾斜角度θに対する検出信号Ｖoutの線形性を高めることができる。

なお、線形性向上の効果を確認するために、本実施の形態による傾斜センサ１と、図６に示す比較例としての傾斜センサ２１との比較を行った。傾斜センサ１、２１について、傾斜角度θと、傾斜角度θ方向の磁束密度との関係を測定し、その比較結果を図７に示す。

図６に示す比較例としての傾斜センサ２１のケーシング２２は、第１の実施の形態の傾斜センサ１と同様に、ケーシング本体２３と蓋体２４とからなり、ケーシング本体２３には凹状曲面２５を有する可動体収容空間２６を備える構成とした。また、可動体２７は、特許文献２と同様に厚肉な円板状（円柱状）のマグネットによって形成すると共に、円形状をなす下面２７Ａと上面２７Ｂは互いに逆極性に磁化したものを用いた。

傾斜センサ２１の場合は図７中に破線で示すように、傾斜角度θが２０°から３０°の間で磁束密度が大きく変化し、磁束密度は傾斜角度θに対して非線形な特性になる。この理由は、可動体２７を厚肉な円板状に形成したため、磁電変換素子８が下面２７Ａの中央部の近くに位置する場合と、中央部から離れて位置する場合とでは磁電変換素子８に印加される磁束密度が大きく変化するためである。

これに対し、傾斜センサ１の場合は図７中に実線で示すように、傾斜角度θが０°から５０°程度までの範囲では、傾斜角度θの増加に従って磁束密度が一様に減少し、磁束密度は、傾斜角度θに対して線形に近い特性になる。この理由は、可動体１２を半球状に形成したことにより、可動体１２の厚さが最大となる頂点部分１２Ａの周囲で磁束密度が高く、厚さが薄い上面周縁部分１２Ｂに近付くに従って磁束密度が漸次低下するためである。そして、本実施の形態では、ケーシング２の傾斜角度θが大きくなるに従って、滑動面１３のうち磁電変換素子８と対向する位置が、頂点部分１２Ａから上面周縁部分１２Ｂに向けて変位する。このため、可動体１２の滑動面１３と磁電変換素子８とが対向する角度範囲で、磁束密度を傾斜角度θに応じて変化させることができ、磁束密度に対応した検出信号Ｖoutの線形性を高めることができる。

また、本実施の形態では、可動体１２の頂点部分１２Ａが磁電変換素子８に対して変位すればよいから、ケーシング２の可動体収容空間６は、可動体１２が回転変位できる程度の容積があれば足りる。このため、可動体収容空間６の容積を可動体１２の体積に近付けることができ、傾斜センサ１を小型化することができる。

次に、図８ないし図１０は本発明の第２の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、可動体の上面周縁部分に面取り部を設ける構成としたことにある。

傾斜センサ４１は、第１の実施の形態による傾斜センサ１とほぼ同様に、ケーシング４２、磁電変換素子４８、可動体５２によって構成されている。

ケーシング４２は、例えば絶縁樹脂材料等の非磁性材料を用いて形成された非磁性容器である。このケーシング４２は、有底な略円筒状に形成されたケーシング本体４３と、該ケーシング本体４３の開口部となる上部側を施蓋する蓋体４４によって構成されている。このケーシング本体４３および蓋体４４は、第１の実施の形態によるケーシング本体３および蓋体４とほぼ同様に形成されている。

ケーシング本体４３の鉛直方向の高さは数ｍｍ程度であり、水平面での断面形状は数ｍｍの外径寸法の略円形になっている。また、ケーシング本体４３の上部側には略半球状に窪んだ凹部４３Ａが形成されると共に、該凹部４３Ａの開口縁には円筒状の雄嵌合部４３Ｂが一体に形成されている。

凹部４３Ａの表面（露出面）は、上向きに開口した凹状曲面４５となっている。この凹状曲面４５の最深部側には、水平面に平行な小径な円形平坦面となった底面部４５Ａが形成されている。また、凹部４３Ａの略半球状の表面と底面部４５Ａの外周との間は、下方方向に縮径する円錐台の側面形状の底面連結部４５Ｂで連結されている。この結果、凹状曲面４５は、全体として略半球面形状に形成されている。

これらの底面部４５Ａおよび底面連結部４５Ｂは、後述する可動体５２の滑動面５３を点接触に近い状態で支持する。このため、傾斜角度θが小さいときでも、凹状曲面４５と可動体５２との間の摩擦抵抗を低減して、可動体５２を容易に滑動させることができる。また、凹状曲面４５の最深部側には平坦面となった底面部４５Ａを設けたから、ケーシング４２を水平状態に復帰させたときには、可動体５２を定常位置となる底面部４５Ａに確実に戻すことができる。

蓋体４４は、略円板状に形成されると共に、その外周縁には円筒状の雌嵌合部４４Ａが下向に向けて一体に形成されている。この雌嵌合部４４Ａ内にケーシング本体４３の雄嵌合部４３Ｂを嵌合挿入することによって、蓋体４４はケーシング本体４３に取り付けられ、ケーシング本体４３と蓋体４４との間に略半球状の可動体収容空間４６が形成される。また、蓋体４４の中央部分には、第１の実施の形態によるロッド部７とほぼ同様なロッド部４７が設けられている。

磁電変換素子４８は、磁束密度検知手段を構成し、例えばケーシング４２の高さ方向の磁束密度に対応した検出信号Ｖoutを出力する。この磁電変換素子４８は、凹状曲面４５の底面部４５Ａよりも数百μｍ〜数ｍｍ下側に位置してケーシング本体４３の内部に設けられ、また、可動体収容空間４６の可動体５２の滑動面５３に対向する位置に配置されている。そして、磁電変換素子４８には、滑動面５３を介して可動体５２からの磁束φが印加される。これにより、磁電変換素子４８は、可動体５２の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する。なお、磁電変換素子４８には、第１の実施の形態と同様に、ケーシング本体４３に取り付けられたグランド端子４９、駆動電圧端子５０および信号出力端子５１が電気的に接続されている。

可動体５２は、磁性材料を用いて形成され、略半球状のマグネット（永久磁石）に形成されている。この可動体５２は、第１の実施の形態による可動体１２とほぼ同様に、底部側に下向きの凸状曲面からなる滑動面５３が形成されると共に、上部側に平坦面となった上面５４が形成されている。これにより、可動体５２は、略半球面となった滑動面５３の頂点部分５２Ａで厚さが最大になると共に、頂点部分５２Ａから上面５４の上面周縁部分５２Ｂに近付くに従って漸次厚さが薄くなっている。

また、可動体５２は、滑動面５３と上面５４とが互いに逆極性となるように磁化されている。これにより、可動体５２は、例えば滑動面５３の法線方向に向けて磁束φを発生する。なお、可動体５２の厚さが最大の頂点部分５２Ａの周囲では磁束密度が高くなると共に、厚さが薄くなる上面周縁部分５２Ｂに近付くに従って漸次磁束密度が低くなる。

可動体５２は、ケーシング４２の凹状曲面４５と可動体５２の滑動面５３とが接触して滑り移動できるように、滑動面５３を下向きにしてケーシング４２の可動体収容空間４６に収容されている。このため、ケーシング４２を水平状態から傾けると、可動体５２は凹状曲面４５に沿って可動体収容空間４６の内部を滑動変位する。

また、可動体５２は、下向きに突出した半球形状をなしているから、その重量バランスに基づいて上面５４が水平な状態で静止する。このため、ケーシング４２の傾斜角度θに応じて、可動体５２の頂点部分５２Ａと磁電変換素子４８との間の距離が変化すると共に、可動体５２から磁電変換素子４８に印加される磁束φの向きも変化する。

また、可動体５２の上面周縁部分５２Ｂは円弧状にＲ面取りが施され、面取り部５５が形成されている。これにより、面取り部５５の周辺における、上面周縁部分５２Ｂでの磁束φの集中が緩和される。

さらに、可動体５２には、上面５４の中央側に位置して略円形に窪んだ凹陥部５６が形成されている。この凹陥部５６を設けたことにより、可動体５２の重心位置が頂点部分５２Ａ側に移動して、可動体５２の安定性を高めている。

かくして、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができると共に、特に、可動体５２の上面周縁部分５２Ｂには面取り部５５を設けたから、該面取り部５５によって、可動体５２の上面周縁部分５２Ｂでの磁束φの集中を緩和して、傾斜角度θに対する磁電変換素子４８の検出信号の線形性の範囲を高めることができる。

なお、線形性向上の効果を確認するために、第１，第２の実施の形態による傾斜センサ１，４１との比較を行った。傾斜センサ１，４１について、傾斜角度θと、傾斜角度θ方向の磁束密度との関係を測定し、その比較結果を図１１に示す。

第１の実施の形態の傾斜センサ１の場合は図１１中に破線で示すように、傾斜角度θが例えば５０°よりも小さい範囲では、傾斜角度θが増加するに従って磁束密度が低下する。一方、傾斜角度θが例えば５０°よりも大きい範囲では、傾斜角度θが増加しても磁束密度がさらに低下せず、磁束密度が増加する。

第１の実施の形態による可動体１２では、滑動面１３と上面１４とが鋭角的に交わる上面周縁部分１２Ｂで磁束φの集中が生じる。従って、第１の実施の形態では、傾斜角度θが大きくなると、磁束密度の高い上面周縁部分１２Ｂが磁電変換素子８に近付くため、磁電変換素子８によって検出する磁束密度が増加し、傾斜角度θに対して非線形の範囲が狭くなる。

これに対し、第２の実施の形態の傾斜センサ４１では、可動体５２の上面周縁部分５２Ｂに面取り部５５を設けたから、該面取り部５５によって、可動体５２の上面周縁部分５２Ｂでの磁束φの集中を緩和することができる。このため、頂点部分５２Ａから上面周縁部分５２Ｂに近付くに従って、磁束密度を漸次低下させることができる。この結果、第２の実施の形態の場合は図１１中に実線で示すように、傾斜角度θが５０°を超えた範囲でも、傾斜角度θの増加に従って磁束密度が一様に減少し続け、検出可能な傾斜角度θの範囲をさらに広げることができる。

次に、図１２は本発明の第３の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、可動体の外径寸法を凹状曲面の内径寸法に近い値に設定したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

傾斜センサ６１は、第１の実施の形態による傾斜センサ１とほぼ同様に、ケーシング６２、磁電変換素子８、可動体６８によって構成されている。

ケーシング６２は、第１の実施の形態によるケーシング２とほぼ同様に、ケーシング本体６３および蓋体６４によって構成されている。ケーシング本体６３の上部側には、半球状に窪んだ凹部６３Ａが形成されると共に、凹部６３Ａの表面には、内径寸法Ｄ1をもって開口した半球面からなる凹状曲面６５が形成されている。また、凹状曲面６５の開口縁には円筒状の雄嵌合部６３Ｂが形成され、この雄嵌合部６３Ｂは、蓋体６４の雌嵌合部６４Ａ内に嵌合挿入されている。これにより、ケーシング本体６３と蓋体６４との間に可動体収容空間６６が形成される。また、蓋体６４の中央部分には、第１の実施の形態によるロッド部７とほぼ同様なロッド部６７が設けられている。

さらに、ケーシング本体６３には、凹状曲面６５の最深部６５Ａの下側に位置して磁電変換素子８が設けられると共に、該磁電変換素子８に電気的に接続されたグランド端子９、駆動電圧端子１０および信号出力端子１１が取り付けられている。

可動体６８は、磁性材料を用いて形成され、略半球状のマグネット（永久磁石）に形成されている。この可動体６８は、第２の実施の形態による可動体５２とほぼ同様に形成されている。このため、可動体６８の底部側に下向きの凸状曲面からなる滑動面６９が形成されると共に、上部側に平坦面となった上面７０が形成されている。

また、可動体６８は、滑動面６９と上面７０とが互いに逆極性に磁化されている。この可動体６８の厚さが厚い頂点部分６８Ａの周囲での磁束密度が高くなると共に、厚さが薄い上面周縁部分６８Ｂに近付くに従って漸次磁束密度が低くなっている。

可動体６８の上面周縁部分６８Ｂは、円弧状にＲ面取りが施され、面取り部７１が形成されている。また、可動体６８の上面７０の中央側に、略円形に窪んだ凹陥部７２が形成されている。さらに、可動体６８の外径寸法Ｄ2は、凹状曲面６５の内径寸法Ｄ1に近い値として、内径寸法Ｄ1の７０〜９５％程度の値に設定されている。そして、可動体６８は、滑動面６９が下向きとなった状態でケーシング６２の可動体収容空間６６に収容されている。

かくして、第３の実施の形態でも第１，第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができ、特に、可動体６８の外径寸法Ｄ2を凹状曲面６５の内径寸法Ｄ1に近い値に設定したから、図１３に示すように、傾斜角度θに対する磁電変換素子８に印加する磁束密度の変化量を大きくすることができる。このため、磁電変換素子８の検出信号Ｖoutの出力レンジを広げて、傾斜角度θの検出感度を高めることができる。

また、可動体６８の外径寸法Ｄ2を凹状曲面６５の内径寸法Ｄ1に近い値に設定したから、可動体６８の外径寸法Ｄ2を小さくすることによって、傾斜センサ６１全体を小型化することができる。

なお、第３の実施の形態では、第２の実施の形態による可動体５２と同様な可動体６８を用いる構成としたが、第１の実施の形態による可動体１２と同様な可動体を用いる構成としてもよい。また、第３の実施の形態では、第１の実施の形態による凹状曲面５と同様な形状の凹状曲面６５を用いる構成としたが、第２の実施の形態による凹状曲面４５を同様な形状の凹状曲面を用いる構成としてもよい。

次に、図１４は本発明の第４の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、平滑処理としてのコーティング膜を凹状曲面に形成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第２の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

傾斜センサ８１は、第２の実施の形態による傾斜センサ４１とほぼ同様に、ケーシング４２、磁電変換素子４８、可動体５２によって構成されている。但し、凹状曲面４５の表面には、平滑処理としてフッ素樹脂やシリコン樹脂等による薄いコーティング膜８２が形成されている。このコーティング膜８２は、例えば潤滑性をもった滑らかな表面を有し、可動体５２に対する接触抵抗を低減するものである。

かくして、第４の実施の形態でも第１，第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができ、特に、平滑処理としてのコーティング膜８２を凹状曲面４５に形成したから、凹状曲面４５と可動体５２との間の摩擦抵抗を小さくすることができる。このため、傾斜角度θの変化に対して可動体５２の応答性を高めることができ、傾斜角度θの検出精度を高めることができる。

なお、第４の実施の形態では、第２の実施の形態に適用した場合を例に挙げて説明したが、第１，第３の実施の形態に適用してもよい。また、第４の実施の形態では、凹状曲面４５の表面にコーティング膜８２を形成するものとしたが、可動体５２の滑動面５３にコーティング膜８２を形成してもよく、凹状曲面４５と滑動面５３の両方にコーティング膜８２を形成してもよい。

さらに、第４の実施の形態では、平滑処理として樹脂製のコーティング膜８２を用いる構成としたが、メッキ等による金属薄膜を形成してもよく、表面研磨処理のように表面の凹凸を低減することができる各種の表面処理が適用可能である。

次に、図１５ないし図２１は本発明の第５の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のうち、水平方向のＸ軸方向に比べて水平方向のＹ軸方向の検出出力が大きくなる異方性を有する磁電変換素子を用いた場合、どの方向に傾けても略同じ検出出力が得られるようにするため、可動体収容空間の凹状曲面を、Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に向けて可動体を大きく変位させる異方性曲面によって形成したことにある。

傾斜センサ９１は、第２の実施の形態による傾斜センサ４１とほぼ同様に、ケーシング９２、磁電変換素子９８、可動体１０２によって構成されている。

ケーシング９２は、例えば絶縁樹脂材料等の非磁性材料を用いて形成された非磁性容器である。このケーシング９２は、有底な略円筒状に形成されたケーシング本体９３と、該ケーシング本体９３の開口部となる上部側を施蓋する蓋体９４によって構成されている。

ケーシング本体９３の、鉛直方向の高さは数ｍｍ程度であり、水平面での断面形状は数ｍｍの外径寸法の略円形になっている。また、ケーシング本体９３の上部側には略半楕円体状に窪んだ凹部９３Ａが形成されると共に、該凹部９３Ａの開口側には円筒状の雄嵌合部９３Ｂが下方に向けて一体に形成されている。

凹部９３Ａの表面（露出面）は、上向きに開口した凹状曲面９５となっている。この凹状曲面９５は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のうち、水平方向のＸ軸方向とＹ軸方向とで断面形状が異なる異方性曲面によって形成されている。具体的には、凹状曲面９５は、Ｘ軸方向が短軸となり、Ｙ軸方向が長軸となった半割り形状の楕円体面によって形成されている。

凹状曲面９５を異方性曲面によって形成することで、ケーシング９２が水平面（ＸＹ面）のいずれの方向に傾斜したときでも、磁電変換素子９８から同じ出力レベルの検出信号Ｖoutが得られる形状に形成されている。

蓋体９４は、略円板状に形成されると共に、その外周縁には円筒状の雌嵌合部９４Ａが下方に向けて一体に形成されている。この雌嵌合部９４Ａ内にケーシング本体９３の雄嵌合部９３Ｂを嵌合挿入することによって、蓋体９４はケーシング本体９３に取り付けられ、ケーシング本体９３と蓋体９４との間に略半楕円体状の可動体収容空間９６が形成される。また、蓋体９４の中央部分には、凹状曲面９５の最深部９５Ａに向けて下方に延びる第１の実施の形態によるロッド部７とほぼ同様なロッド部９７が設けられている。

次に、磁束密度検知手段となる磁電変換素子９８として、磁性薄膜の磁気抵抗素子を用いた場合について説明する。なお、磁電変換素子９８は、小型化するために、磁性薄膜磁気抵抗素子からなる磁気抵抗センサ９８Ａと、差動増幅器９８Ｂとを集積化したＡＭＲ−ＩＣ（Anisotropic Magneto Resistance Integrated Circuit）とによって構成されている。磁気抵抗センサ９８Ａは、４個の磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4から構成される。磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4は、インジウムアンチモン（InSb）等の磁気抵抗材料をセンサ基板Ｓ上に蒸着する等の手段を用いて形成される。磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4は、複数の伸長パターンをミアンダ状に接続配置して形成される。伸長パターンをセンサ基板Ｓの上下方向に一致させた、磁気抵抗素子Ｒ1をセンサ基板Ｓの左上に、磁気抵抗素子Ｒ4をセンサ基板Ｓの右下に配置形成する。伸長パターンをセンサ基板Ｓの左右方向に一致させた、磁気抵抗素子Ｒ2をセンサ基板Ｓの左下に、磁気抵抗素子Ｒ3をセンサ基板Ｓの右上に配置形成する。

磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4はブリッジ接続され、差動増幅器９８Ｂの入力端子は、磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ2間の接続点と、磁気抵抗素子Ｒ3，Ｒ4間の接続点とにそれぞれ接続される。磁気抵抗素子Ｒ2，Ｒ4間の接続点は、外部のグランドＧＮＤに接続するためのグランド端子９９が電気的に接続される。また、磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ3間の接続点は、駆動電圧Ｖddを供給するための駆動電圧端子１００が電気的に接続される。さらに、差動増幅器９８Ｂの出力端子は、例えば電圧等の検出信号Ｖoutを出力する信号出力端子１０１が電気的に接続される。差動増幅器９８Ｂは、これら２つの接続点間に生じる電位差を差動増幅し、検出信号Ｖoutを出力する。

なお、センサ基板Ｓは、磁気抵抗素子Ｒ1とＲ2（Ｒ3とＲ4）とを結ぶ方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）と一致し、また、磁気抵抗素子Ｒ1とＲ3（Ｒ2とＲ4）とを結ぶ方向が水平方向（Ｘ軸方向）と一致するように配置される。磁気抵抗素子Ｒ1とＲ4は、水平方向（Ｘ軸方向）の磁束密度の変化に応じてその抵抗値が変化する。磁気抵抗素子Ｒ2とＲ3は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の磁束密度の変化に応じてその抵抗値が変化する。

ＸＺ面に平行な磁束密度がセンサ基板Ｓに印加されたときには、４個の磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4の抵抗値が全て変化する。このため、ケーシング９２をＸ軸方向に傾けたときには、検出信号Ｖoutは、例えば駆動電圧Ｖddの正負の範囲で変化する（−Ｖdd≦Ｖout≦Ｖdd）。

一方、ＸＹ面に平行な磁束密度がセンサ基板Ｓに印加されたときには、２個の磁気抵抗素子Ｒ2，Ｒ3の抵抗値は変化するものの、残余の２個の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ4の抵抗値は殆ど変化しない。このため、ケーシング９２をＹ軸方向に傾けたときには、検出信号Ｖoutは、グランド電位から駆動電圧Ｖddの範囲で変化する（０≦Ｖout≦Ｖdd）。

この結果、磁気抵抗センサ９８Ａは、Ｘ軸方向に磁束φを傾斜させたときの検出信号Ｖoutに比べてＹ軸方向に磁束を傾斜させたときの検出信号Ｖoutが大きな出力レベルとなる異方性の出力特性を有している。

磁電変換素子９８は、凹状曲面９５の最深部９５Ａよりも数百μｍ〜数ｍｍ下側に位置したケーシング本体９３の内部に設けられる。即ち、磁電変換素子９８は、可動体収容空間９６に収容される可動体１０２の滑動面１０３に対向する位置に配置される。

可動体１０２は、磁性材料を用いて形成され、略半球状のマグネット（永久磁石）に形成されている。第２の実施の形態による可動体５２とほぼ同様に、この可動体１０２の底部側は下向きの凸状曲面からなる滑動面１０３が形成されると共に、上部側は平坦面となった上面１０４が形成されている。これにより、可動体１０２は、略半球面となった滑動面１０３の頂点部分１０２Ａで厚さが最大になると共に、頂点部分１０２Ａから上面１０４の上面周縁部分１０２Ｂに近付くに従って漸次厚さが薄くなっている。

また、可動体１０２は、滑動面１０３と上面１０４とが互いに逆極性となるように磁化されている。これにより、可動体１０２の滑動面１０３の法線方向に向けて磁束φを発生する。なお、可動体１０２の厚さが最大の頂点部分１０２Ａの周囲では磁束密度が高くなると共に、厚さが薄くなる上面周縁部分１０２Ｂに近付くに従って漸次磁束密度が低くなる。

可動体１０２は、ケーシング９２の凹状曲面９５と、可動体１０２の滑動面１０３とが接触して滑り移動できるように、滑動面１０３を下向きにしてケーシング９２の可動体収容空間９６に収容されている。このため、ケーシング９２を水平状態から傾けると、可動体１０２は凹状曲面９５に沿って可動体収容空間９６の内部を滑動変位する。

可動体１０２の上面周縁部分１０２Ｂは円弧状にＲ面取りが施され、面取り部１０５が形成されている。また、可動体１０２には、上面１０４の中央側に位置して略円形に窪んだ凹陥部１０６が形成されている。

第５の実施の形態では、傾斜センサをＸ軸方向に傾けたときの検出信号Ｖoutに比べてＹ軸方向に傾けたときの検出信号Ｖoutが大きな出力レベルとなる異方性を有する磁電変換素子９８を用いる構成とした。一方、可動体収容空間９６の凹状曲面９５は、Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に向けて可動体１０２を大きく変位させる楕円体面によって形成した。このため、ケーシング９２をＸ軸方向に傾けたときに比べて、Ｙ軸方向に傾けたときの方が、傾斜角度θに対する可動体１０２の変位量を大きくして、磁電変換素子９８と可動体１０２の頂点部分１０２Ａとの位置変化を大きくすることができる。

このため、ケーシング９２をＸ軸方向に傾けたときに比べて、Ｙ軸方向に傾けたときの方が、磁電変換素子９８に印加される磁束密度の変化が大きくなる。即ち、同じ傾斜角度θでＸ軸方向に傾けたときに比べて、Ｙ軸方向に傾けたときの方が可動体１０２から磁電変換素子９８に印加される磁束密度を低下させて、検出信号Ｖoutの出力レベルを抑制することができる。この結果、ケーシング９２がＸ軸方向に傾斜したときの磁電変換素子９８の検出信号Ｖoutと、ケーシング９２がＹ軸方向に傾斜したときの磁電変換素子９８の検出信号Ｖoutとは、傾斜角度θに対する出力レベルをほぼ等しくすることができる。なお、第５の実施の形態でも第１，第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図２２ないし図２４は本発明の第６の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、可動体収容空間の凹状曲面を、Ｘ軸方向が短軸となりＹ軸方向が長軸となった半割り形状の楕円体面と、半球面とを組み合わせた異方性曲面によって形成したことにある。なお、半割り形状の楕円体面と半球面とは、楕円体面の中央部分で接した状態で組み合わされる。なお、本実施の形態では、前記第５の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

傾斜センサ１１１は、第５の実施の形態による傾斜センサ９１とほぼ同様に、ケーシング１１２、磁電変換素子９８、可動体１０２によって構成されている。

ケーシング１１２は、例えば絶縁樹脂材料等の非磁性材料を用いて形成された非磁性容器である。このケーシング１１２は、有底な略円筒状に形成されたケーシング本体１１３と、該ケーシング本体１１３の開口部となる上部を施蓋する蓋体１１４によって構成されている。

ケーシング本体１１３の鉛直方向の高さは数ｍｍ程度であり、水平面での断面形状は数ｍｍの外径寸法の略円形になっている。また、ケーシング本体１１３の上部側には略半楕円体状に窪んだ凹部１１３Ａが形成されると共に、該凹部１１３Ａの開口縁には円筒状の雄嵌合部１１３Ｂが一体に形成されている。

凹部１１３Ａの表面（露出面）は、上向きに開口した凹状曲面１１５となっており、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで断面形状が異なる異方性曲面によって形成されている。具体的には、凹状曲面１１５は、Ｘ軸方向が短軸となり、Ｙ軸方向が長軸となった半割り形状の楕円体面１１５Ａと、楕円体面１１５Ａの長手方向の長さ寸法よりも小さく短手方向の長さ寸法よりも大きな直径寸法Ｄ2bをもった半球面１１５Ｂとを組み合わせた異方性曲面によって形成されている。このとき、楕円体面１１５Ａの最深部と半球面１１５Ｂの最深部とが、形成される凹状曲面１１５の最深部１１５Ｃと一致するように配置形成される。この結果、楕円体面１１５Ａと半球面１１５Ｂとが、形成される凹状曲面１１５の最深部１１５Ｃで接し、凹部１１３ＡはＸＺ面およびＹＺ面に対して面対称に形成される。

なお、楕円体面１１５Ａの長軸寸法Ｄ2aと半球面１１５Ｂの直径寸法Ｄ2bは、ケーシング１１２がＸＹ面のいずれの方向に傾斜したときでも、凹状曲面１１５の最深部１１５Ｃの下側に位置する磁電変換素子９８から同じ出力レベルの検出信号Ｖoutが得られる形状となるように選択される。

蓋体１１４は、略円板状に形成されると共に、その外周縁には円筒状の雌嵌合部１１４Ａが下方に向けて一体に形成されている。この雌嵌合部１１４Ａ内にケーシング本体１１３の雄嵌合部１１３Ｂを嵌合挿入することによって、蓋体１１４はケーシング本体１１３に取り付けられ、ケーシング本体１１３と蓋体１１４との間に半割り形状の楕円体と略半球を組み合わせた可動体収容空間１１６が形成される。また、蓋体１１４の中央部分には、第１の実施の形態によるロッド部７とほぼ同様なロッド部１１７が設けられている。

第６の実施の形態では、凹状曲面１１５は楕円体面１１５Ａと半球面１１５Ｂとを組み合わせた異方性曲面によって形成したから、半割り形状の楕円体面のみによって形成した場合に比べて、可動体１０２と凹状曲面１１５との接触面積を少なくして、これらの摩擦抵抗を小さくすることができる。このため、傾斜角度θに対する可動体１０２の応答性を高め、傾斜角度θの検出精度を向上することができる。なお、第６の実施の形態でも第１，第２，第５の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、前記第５，第６の実施の形態では、面取り部１０５を備えた可動体１０２を用いる構成としたが、第１の実施の形態による可動体１２と同様に、面取り部を省いた可動体を用いる構成としてもよい。また、前記第５，第６の実施の形態の凹状曲面９５，１１５には、第４の実施の形態と同様に平滑処理を施してもよく、可動体１０２の滑動面１０３に平滑処理を施してもよい。また、前記第５，第６の実施の形態でも、第２の実施の形態による凹状曲面と同様に、凹状曲面の最深部には平坦面となった底面部を形成する構成としてもよい。

また、前記第２〜第６の実施の形態では、可動体５２，６８，１０２の上面周縁部分５２Ｂ，６８Ｂ，１０２Ｂに断面円弧状の面取り部５５，７１，１０５を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図２５に示す第１の変形例による傾斜センサ１２１のように、可動体１２２の上面周縁部分１２２ＢにはＣ面取りを施して断面直線状の面取り部１２５を設ける構成としてもよい。この場合、可動体１２２は、頂点部分１２２Ａが下側に突出した滑動面１２３と平坦な上面１２４とを備えるものである。

また、可動体１２２の面取り部１２５は、可動体１２２の上側に向かうに従って、可動体１２２の径方向外側から内側に向けて傾斜した円錐側面を形成する構成としたが、例えば可動体１２２の高さ方向と平行な円周面を形成してもよい。

また、前記第１〜第６の実施の形態では、可動体１２，５２，６８，１０２は半球面からなる滑動面１３，５３，６９，１０３の曲率半径に近い厚さ寸法を有する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図２６に示す第２の変形例による傾斜センサ１３１のように、所望な磁束密度の分布が得られる範囲内で、可動体１３２は半球面からなる滑動面１３３の曲率半径よりも小さい厚さ寸法（例えば曲率半径の半分程度）を有する構成としてもよい。この場合、可動体１３２は、頂点部分１３２Ａが下側に突出した滑動面１３３と平坦な上面１３４とを備え、頂点部分１３２Ａから上面周縁部分１３２Ｂに近付くに従って、その厚さ寸法が漸次小さくなるものである。また、転動が防止できる範囲内で、可動体は、滑動面の曲率半径よりも大きな厚さ寸法を有する構成としてもよい。

また、前記第２〜第６の実施の形態では、可動体５２，６８，１０２には上面５４，７０，１０４の中央部分に位置して円柱状に窪んだ凹陥部５６，７２，１０６を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図２７に示す第３の変形例による傾斜センサ１４１のように、可動体１４２には上面１４４の中央部分に位置してボウル状に窪んだ凹陥部１４５を設ける構成としてもよい。この場合でも、可動体１４２は、半球面からなる滑動面１４３を備えると共に、頂点部分１４２Ａから上面周縁部分１４２Ｂに近付くに従って、その厚さ寸法が漸次小さくなるのが好ましい。

また、前記各実施の形態では、可動体１２，５２，６８，１０２はマグネットによって構成した。しかし、本発明はこれに限らず、図２８に示す第４の変形例による傾斜センサ１５１のように、可動体１５２とは別個に磁束φの発生源となるマグネット１５５をケーシング２′に設ける構成としてもよい。この場合、可動体１５２は、磁性材料によって形成されるものの、着磁されている必要はない。また、可動体１５２は、半球面からなる滑動面１５３と平坦な上面１５４とを備え、頂点部分１５２Ａから上面周縁部分１５２Ｂに近付くに従って、その厚さ寸法が漸次小さくなる。さらに、マグネット１５５は、ケーシング２′の蓋体４′に設けると共に、可動体１５２の滑動面１５３を介して磁電変換素子８に磁束密度を印加するために、例えば可動体１５２を挟んで磁電変換素子８とは反対側となる位置に配置するものである。

また、前記各実施の形態では、可動体１２，５２，６８，１０２はその全体を磁性体材料を用いて形成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、可動体は、例えば磁性体材料をインサートした状態で半球状をなす外形部分を非磁性の樹脂材料を用いて形成する構成としてもよい。

さらに、前記各実施の形態では、磁束検知センサをケーシング２，４２，６２，９２，１１２の傾斜角度θを検出する傾斜センサ１，４１，６１，８１，９１，１１１に適用した場合を例に挙げて説明したが、例えばケーシングが所望の傾斜角度だけ傾いたときに、スイッチのオン、オフを切り換える傾斜スイッチに適用してもよい。

１，４１，６１，８１，９１，１１１，１２１，１３１，１４１，１５１ 傾斜センサ（磁束検知センサ）
２，４２，６２，９２，１１２，２′ ケーシング（非磁性容器）
５，４５，６５，９５，１１５ 凹状曲面
６，４６，６６，９６，１１６ 可動体収容空間
８，４８，９８ 磁電変換素子（磁束密度検知手段）
１２，５２，６８，１０２，１２２，１３２，１４２，１５２ 可動体
１２Ａ，５２Ａ，６８Ａ，１０２Ａ，１２２Ａ，１３２Ａ，１４２Ａ，１５２Ａ 頂点部分
１２Ｂ，５２Ｂ，６８Ｂ，１０２Ｂ，１２２Ｂ，１３２Ｂ，１４２Ｂ，１５２Ｂ 上面周縁部分
１３，５３，６９，１０３，１２３，１３３，１４３，１５３ 滑動面
１４，５４，７０，１０４，１２４，１３４，１４４，１５４ 上面
５５，７１，１０５，１２５ 面取り部
８２ コーティング膜

Claims (9)

1. 底部側に下向きの凸状曲面からなる滑動面が形成された可動体と、該可動体の滑動面を滑動自在に支持する上向きの凹状曲面を有する可動体収容空間を備えた非磁性容器と、該非磁性容器に設けられ前記可動体の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する磁束密度検知手段とを有する磁束検知センサであって、
   前記可動体の滑動面と前記磁束密度検知手段とを対向配置し、前記滑動面を介して前記磁束密度検知手段に磁束を印加すると共に、
   前記可動体の上面周縁には、当該上面周縁における磁束密度の集中を緩和する面取り部を設け、
   前記非磁性容器が水平状態から傾いたときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置から変位し、
   前記非磁性容器が水平状態に戻ったときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置に復帰する構成としてなる磁束検知センサ。
2. 底部側に下向きの半球面からなる滑動面が形成された半球状の可動体と、該可動体の滑動面を滑動自在に支持する上向きの凹状曲面を有する可動体収容空間を備えた非磁性容器と、該非磁性容器に設けられ前記可動体の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する磁束密度検知手段とを有する磁束検知センサであって、
   前記可動体の滑動面と前記磁束密度検知手段とを対向配置し、前記滑動面を介して前記磁束密度検知手段に磁束を印加すると共に、
   前記可動体の上面周縁には、当該上面周縁における磁束密度の集中を緩和する面取り部を設け、
   前記非磁性容器が水平状態から傾いたときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置から変位し、
   前記非磁性容器が水平状態に戻ったときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置に復帰する構成としてなる磁束検知センサ。
3. 前記可動体は、磁性材料を用いて形成され、前記滑動面と上面とが互いに逆極性となった状態で磁化した構成としてなる請求項１に記載の磁束検知センサ。
4. 前記可動体は、磁性材料を用いて形成され、前記滑動面と上面とが互いに逆極性となった状態で磁化した構成としてなる請求項２に記載の磁束検知センサ。
5. 前記可動体収容空間の凹状曲面は、前記可動体の滑動面よりも大きな曲率半径をもった球面によって形成してなる請求項２または４に記載の磁束検知センサ。
6. 前記可動体の滑動面と前記可動体収容空間の凹状曲面とのうち少なくともいずれか一方には、平滑処理を施してなる請求項１ないし５のいずれかに記載の磁束検知センサ。
7. 前記磁束密度検知手段は、水平面の互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向において、Ｘ軸方向に磁束を傾斜させたときの検出信号に比べてＹ軸方向に磁束を傾斜させたときの検出信号が大きな出力レベルとなる異方性を有し、
   前記可動体収容空間の凹状曲面は、前記磁束密度検知手段の異方性を補うために、Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に向けて前記可動体を大きく変位させる異方性曲面によって形成してなる請求項１ないし６のいずれかに記載の磁束検知センサ。
8. 底部側に下向きの凸状曲面からなる滑動面が形成された可動体と、該可動体の滑動面を滑動自在に支持する上向きの凹状曲面を有する可動体収容空間を備えた非磁性容器と、該非磁性容器に設けられ前記可動体の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する磁束密度検知手段とを有する磁束検知センサであって、
   前記可動体の滑動面と前記磁束密度検知手段とを対向配置し、
   前記非磁性容器が水平状態から傾いたときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置から変位し、
   前記非磁性容器が水平状態に戻ったときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置に復帰する構成としてなる磁束検知センサ。
9. 底部側に下向きの半球面からなる滑動面が形成された半球状の可動体と、該可動体の滑動面を滑動自在に支持する上向きの凹状曲面を有する可動体収容空間を備えた非磁性容器と、該非磁性容器に設けられ前記可動体の滑動によって生じる磁束密度の変化を検知する磁束密度検知手段とを有する磁束検知センサであって、
   前記可動体の滑動面と前記磁束密度検知手段とを対向配置し、
   前記非磁性容器が水平状態から傾いたときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置から変位し、
   前記非磁性容器が水平状態に戻ったときには、前記可動体は前記非磁性容器の凹状曲面に沿って定常位置に復帰する構成としてなる磁束検知センサ。

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