JP4636054B2 - 傾斜センサ - Google Patents

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それぞれ対象物の傾きを検出する傾斜センサが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の傾斜センサとして、図８及び図９に示すものがある。以下、上下方向は図８を基準とし、図８の左下−右上方向を左右方向と呼び、図８の右下−左上方向（図９の右左方向）を前後方向と呼ぶ。

この傾斜センサは、例えば金属のような導電材料を含む球形状の移動体１と、移動体１を収納した案内体２とを備える。案内体２の内部には、移動体１が内部を左右に変位可能な案内路２０が設けられている。案内路２０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上向きに傾斜している。つまり、移動体１は、案内体２が左右に傾いていないときには案内路２０の左右方向の中央部に位置し、案内体２が左右のいずれかにある程度大きく傾くと、案内路２０の左右いずれかの端部に変位する。

さらに、案内体２の左右両端部には、それぞれコイル（図示せず）が巻回される。各コイルは、それぞれ、コイルのインピーダンス変化に基づいて移動体１の位置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に電気的に接続されている。

また、前面に凹部５０が開口したハウジング５を有し、案内体２と検出回路ブロック３とは、それぞれ、ハウジング５の凹部５０内に収納され、凹部５０には検出回路ブロック３の固定と防水とを兼ねた充填材６が充填される。温度変化に伴って検出回路ブロック３にかかる応力を低く抑えるために、充填材６としては、例えばシリコン樹脂やウレタン樹脂のような比較的に柔軟な材料が用いられる。
特開２００６−１０５７６３号公報

しかし、上記従来の傾斜センサにおいては、ハウジング５を対象物に固定する際などにハウジング５の外部から充填材６を介して検出回路ブロック３が圧力を受ける。そして、上記圧力によるはんだクラックの発生やプリント配線板３０の破損を防ぐために、充填材６の厚さを十分に大きくとったり、上記圧力を受ける部品を別途に設けると、大型化や製造コストの増大を招いてしまう。

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、製造コストの低減や小型化が可能な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所定の対象方向の両側についてそれぞれ対象物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、それぞれ案内路に近接配置された少なくとも１個のコイルと、各コイルにそれぞれ電気的に接続されコイルのインピーダンス変化に基づいて移動体の位置を検出する検出回路がプリント配線板に実装されてなる検出回路ブロックと、案内体とコイルと検出回路ブロックとをそれぞれ収納し内部に充填材が充填されたハウジングとを備え、案内路の上下の内面はそれぞれ対象物が傾いていないときの移動体の位置から対象方向の両側に向かってそれぞれ上向きに傾斜しており、案内体において案内路の上側には、上側のみ開口した収納凹部が形成されていて、案内体の収納凹部内に、検出回路ブロックの少なくとも一部が収納されていることを特徴とする。

この発明によれば、ハウジング外から充填材を介して受ける圧力に対し、検出回路ブロックが案内体によって保護されるから、検出回路ブロックを上記圧力から保護するために部品を別途に追加する場合や充填材の層を厚くする場合に比べ、製造コストの低減や小型化が可能となる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、検出回路ブロックのプリント配線板を厚さ方向の両側から挟む挟み部が案内体に設けられ、互いに凹凸係合して検出回路ブロックを案内体に対して位置決めする係合部が案内体とプリント配線板とにそれぞれ設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、挟み部とプリント配線板との当接や係合部同士の係合により、案内体に対する検出回路ブロックの位置が安定するから、ハウジングに案内体と検出回路ブロックとを組み付ける作業が容易となる。

請求項１の発明によれば、案内体の収納凹部内に、検出回路ブロックの少なくとも一部が収納されているので、ハウジング外から充填材を介して受ける圧力に対し、検出回路ブロックが案内体によって保護されるから、検出回路ブロックを上記圧力から保護するために部品を別途に追加する場合や充填材の層を厚くする場合に比べ、製造コストの低減や小型化が可能となる。

請求項２の発明によれば、検出回路ブロックのプリント配線板を厚さ方向の両側から挟む挟み部が案内体に設けられ、互いに凹凸係合して検出回路ブロックを案内体に対して位置決めする係合部が案内体とプリント配線板とにそれぞれ設けられているので、挟み部とプリント配線板との当接や係合部同士の係合により、案内体に対する検出回路ブロックの位置が安定するから、ハウジングに案内体と検出回路ブロックとを組み付ける作業が容易となる。

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３に示すように、導電材料を含む球形状の移動体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、上下方向は図２を基準とし、図２の左下−右上方向を左右方向と呼び、図２の右下−左上方向（図１の右左方向）を前後方向と呼ぶ。

移動体１が含む導電材料としては、鉄、銅、真鍮、ステンレス等の金属を用いることができる。また、移動体１は導電材料のみで構成してもよいし、例えば導電材料からなる球体を合成樹脂で被覆した構造としてもよい。

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（図示せず）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。

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にそれぞれ電気的に接続され、各コイル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。

図４（ａ）（ｂ）及び図５に示すように、収納凹部２２ａの左右両端においてそれぞれ前側（図４（ａ）における下側）の内面には、それぞれ挟み部２２ｇが後方へ突設されている。各挟み部２２ｇには、それぞれ、左右方向の内側と上方とにそれぞれ開放されて検出回路ブロック３のプリント配線板３０の端部が挿入される差込凹部２２ｈが設けられている。差込凹部２２ｈの前後の寸法は検出回路ブロック３のプリント配線板３０の厚さ寸法よりも僅かに大きい程度とされており、検出回路ブロック３はプリント配線板３０の左右両端部がそれぞれ差込凹部２２ｈに挿入されることにより、挟み部２２ｇに前後両側から挟まれた形となる。

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が収納されるとともに充填材６が充填される凹部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、充填材６の固化によってハウジング５に対して固定される。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。

上記構成によれば、ハウジング５外から充填材６を介して受ける圧力に対し、検出回路ブロック３が案内体２によって保護されるから、検出回路ブロック３を上記圧力から保護するために部品を別途に追加する場合や充填材６の層を厚くする場合に比べ、製造コストの低減や小型化が可能となる。

なお、図６（ｂ）に示すように、プリント配線板３０の差込凹部２２ｈに挿入される部位において、係合部としての係合穴３０ａを厚さ方向に貫設するとともに、図６（ａ）に示すように、差込凹部２２ｈの前向き（図６（ａ）での下向きであり、図６（ｂ）での左向き）の内面に、係合穴３０ａに係入する係合部としての係合凸部２２ｉを突設してもよい。または、図７（ｂ）に示すように、プリント配線板３０の左右の端部において、差込凹部２２ｈに挿入される部位に、係合部としての係合切欠３０ｂを設けるとともに、図７（ａ）に示すように、差込凹部２２ｈの左右方向の内向きの内面に、係合切欠３０ｂに係入する係合部としての係合凸部２２ｊを突設してもよい。上記構成のいずれかを採用すれば、係合穴３０ａへの係合凸部２２ｉの係入や、係合切欠３０ｂへの係合凸部２２ｊの係入により、差込凹部２２ｈからのプリント配線板３０の脱落が防止されて検出回路ブロック３が案内体２に仮保持されるから、案内体２と検出回路ブロック３とをハウジング５に組み付ける作業が容易となる。

本発明の実施形態を示す断面図である。 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。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ案内体のカバーに検出回路ブロックを組み付けた状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 同上の案内体のカバーの要部を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の別の形態の要部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の更に別の形態の要部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 従来例を示す分解斜視図である。 同上を示す断面図である。

符号の説明

１ 移動体
２ 案内体
３ 検出回路ブロック
５ ハウジング
６ 充填材
２０ 案内路
２２ａ 収納凹部
２２ｇ 挟み部
２２ｉ，２２ｊ 係合凸部
３０ａ 係合穴
３０ｂ 係合切欠

Claims (2)

1. 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それぞれ対象物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、
   それぞれ案内路に近接配置された少なくとも１個のコイルと、
   各コイルにそれぞれ電気的に接続されコイルのインピーダンス変化に基づいて移動体の位置を検出する検出回路がプリント配線板に実装されてなる検出回路ブロックと、
   案内体とコイルと検出回路ブロックとをそれぞれ収納し内部に充填材が充填されたハウジングとを備え、
   案内路の上下の内面はそれぞれ対象物が傾いていないときの移動体の位置から対象方向の両側に向かってそれぞれ上向きに傾斜しており、
   案内体において案内路の上側には、上側のみ開口した収納凹部が形成されていて、
   案内体の収納凹部内に、検出回路ブロックの少なくとも一部が収納されていることを特徴とする傾斜センサ。
2. 検出回路ブロックのプリント配線板を厚さ方向の両側から挟む挟み部が案内体に設けられ、互いに凹凸係合して検出回路ブロックを案内体に対して位置決めする係合部が案内体とプリント配線板とにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。

Images