JP4867895B2 - Tilt sensor - Google Patents
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Description
本発明は、傾斜センサに関するものである。 The present invention relates to a tilt sensor.
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が提供されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is provided an inclination sensor that is fixed to an object and detects that the inclination angle of the object is larger than the predetermined object angle on both sides in a predetermined object direction (see, for example, Patent Document 1).
この種の傾斜センサとして、本発明者は特願2007−177659において図6〜図9に示すようなものを提案している。以下、この傾斜センサについて、図面を参照しながら説明する。 As this kind of tilt sensor, the present inventor has proposed the one shown in FIGS. 6 to 9 in Japanese Patent Application No. 2007-177659. Hereinafter, this inclination sensor will be described with reference to the drawings.
この傾斜センサは、球形状の移動体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ハウジング2と、それぞれ案内路20の一方ずつの端部を構成する筒形状のボビン40に巻回された2個のコイル4とを備える。以下、上下左右は図6を基準とし、図7の上下方向を前後方向と呼ぶ。
The inclination sensor includes a spherical moving
移動体1は、図10に示すように、導電材料からなる球形状の本体部11と、本体部1の材料よりも柔軟な材料からなり本体部11を覆う被覆部12とからなる。本体部11の材料としては、例えば鉄、銅、真鍮、ステンレス等を用いることができ、被覆部12の材料としては、例えばゴム等を用いることができる。上記のように被覆部12を設ければ、被覆部12を設けず導電材料の球体のみで移動体1を構成する場合に比べ、動作時の案内路20の内面と移動体1との衝突による騒音や磨耗粉の発生が抑制される。
As shown in FIG. 10, the moving
ハウジング2は、案内路20となる案内溝50aが前面に設けられたボディ5と、ボディ5に機械的に結合するカバー6とからなる。ボディ5とカバー6とはそれぞれ合成樹脂成型品からなる。カバー6には、案内溝50aを閉塞して案内路20の前面を構成する凸部61が後方へ突設されている。
The
また、各ボビン40は、それぞれ、合成樹脂成型品からなり、図9に示すように、コイル4が巻回された状態でプリント配線板30に例えば嵌合によって装着されてコイルブロック3を構成している。詳しく説明すると、各ボビン40は、それぞれ、コイル4が巻回される筒形状の本体部40aと、本体部40aの軸方向の両端部においてそれぞれ本体部40aの全周にわたって本体部40aの径方向の外向きに突設されコイル4を挟む2個の鍔部40bと、各鍔部40bの上面にそれぞれ突設されプリント配線板30に設けられた嵌合穴(図示せず)に嵌合する嵌合凸部40cとを有し、各嵌合凸部40cがそれぞれプリント配線板30の嵌合穴に嵌合することによってプリント配線板30に機械的に結合している。また、各嵌合凸部40cはそれぞれ嵌合穴を貫通した先端が溶融されて潰されることにより嵌合穴からの抜け止めがなされている。各ボビン40は、それぞれ案内溝50aの左右の一方側ずつに位置して、案内路20の左右方向の一端部ずつを構成する。つまり、ハウジング2が請求項における案内本体を構成しており、ハウジング2と2個のボビン40とが請求項における案内体を構成している。また、プリント配線板30には、各コイル4にそれぞれ電気的に接続されてコイル4のインピーダンス変化に基いて傾斜を検出する検出回路を構成する回路部品31が実装されている。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。
Each
さらに、ボディ5の前面には、案内溝50aが内側に設けられるとともにコイルブロック3が収納される収納凹部50が設けられており、プリント配線板30は収納凹部50内において案内溝50aの上側に収納される。そして、収納凹部50の内底面において案内溝50aの上側には、収納凹部50の下向きの内面との間にプリント配線板30を挟む位置決め凸部50bが設けられている。また、位置決め凸部50bは、プリント配線板30の下端部を左右両側から挟む上向きコ字形状となっている。つまり、収納凹部50の下向きの内面と位置決め凸部50bとにより、ハウジング2に対するコイルブロック3の位置決めがなされている。
Further, the front surface of the
また、ボディ5は、収納凹部50が前面に開口した直方体形状の本体部51と、本体部51の下端部から左右にそれぞれ突設された取付部52と、本体部51の上面から上方に突設された筒形状であってプラグ(図示せず)が電気的且つ機械的に接続されるレセプタクル53とを有する。収納凹部50には前後方向に直交する断面積を後側よりも前側において大きくする段50cが全周にわたって設けられている。カバー6は前方から見た周縁部が段50cの前側に位置することによりボディ5に対して後方への変位を禁止されるとともに、ボディ5に対する上下左右への変位を収納凹部50の内周面によって制限されている。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2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。また、ボディ5には、金属のような導電材料からなるコンタクト54が、一端がレセプタクル53内に突出し、他端が位置決め凸部50bの上側で収納凹部50内に突出する形で、例えばインサート成型によって保持されている。コンタクト54の前記一端はレセプタクル53に接続されたプラグのコンタクト(図示せず)に接触導通し、コンタクト54の前記他端はプリント配線板30に差込接続される。つまり、前記プラグと検出回路とはコンタクト54を介して電気的に接続される。
The
次に、案内路20の構造について説明する。案内溝50aの上向きの内面(すなわち案内路20の上向きの内面)において、対象物が傾いていないときの移動体1の位置となる左右方向の中央部には、対象物が傾いていないときには水平とされる平坦部20aが設けられている。平坦部20aの左右両側には、それぞれ左右方向の外側へ向かって上向きに傾斜した平面形状の第1の傾斜部20bが連続している。さらに、第1の傾斜部20bの左右方向の外側には、平坦部20aに対する傾斜角度が第1の傾斜部20bよりも緩やかな平面形状の第2の傾斜部20cが延長されている。また、第2の傾斜部20cの左右方向の外側には、平坦部20aに対する傾斜角度が第1の傾斜部20bと同じ平面形状の第3の傾斜部20dが延長されており、第2の傾斜部20dの左右方向の外側の端部はボビン40の内面によって構成されている。すなわち、ハウジング2が固定された対象物が、平坦部20aが水平となる基準位置から、平坦部20aに対する第1の傾斜部20bの傾斜角度よりも大きい傾斜角度で、左右のいずれかに傾斜したとき、移動体1が案内路20内を転がってボビン40の内側へ変位することにより、コイル4のインピーダンスが変化する。そして、検出回路は、このコイル4のインピーダンスの変化に基いて、対象物の傾斜を検出する。つまり、左右方向が請求項における対象方向であり、平坦部20aに対する第1の傾斜部20b及び第3の傾斜部20dの傾斜角度がそれぞれ請求項における対象角度である。
Next, the structure of the
また、平坦部20aから上方への第1の傾斜部20bの突出寸法hは、移動体1の半径をrとおき、対象角度をθとおいて、h>r(1−cosθ)とされており、これによって第1の傾斜部20bの端以外が移動体1に接触するようになっている。
Further, the projecting dimension h of the first
また、それぞれ平坦部20aに対する傾斜角度が対象角度である第1の傾斜部20bと第3の傾斜部20dとの間に、平坦部20aに対する傾斜角度がより小さい第2の傾斜部20cが設けられていることにより、対象方向への対象物の傾斜角度が対象角度を超えて傾斜が検出された後、該傾斜角度が対象角度を下回っても、該傾斜角度が平坦部20aに対する第2の傾斜部20cの傾斜角度を下回るまでは傾斜が検出され続けるようにすること(いわゆるヒステリシス動作)が可能となっている。
In addition, a second
ところで、平坦部20aの左右の幅寸法は、移動体1の直径よりも小さく、且つ、移動体1やハウジング2の温度による体積変化に関わらず移動体1が平坦部20aと一方の第1の傾斜部20bとに同時に接しうる程度に大きくされている。これにより、対象方向での平坦部20aの寸法を移動体1の直径よりも大きくする場合に比べ、対象方向の振動による誤検出が抑制される。また、平坦部20aの上側において、案内溝50aの下向きの内面(すなわち、案内路20の下向きの内面)には、少なくとも対象物が傾いていないときの移動体1を上方から見て覆う範囲において、対象物が傾いていないときに水平とされる非誘導部20eが設けられている。これにより、非誘導部20eを設けない場合に比べ、対象物が上下に振動した際に案内路20の下向きの内面に移動体1が当たっても、移動体1が案内路20の傾斜を上りにくくなるから、上下方向の振動による誤検出が抑制される。
従来、ボビン40の材料としては、例えば液晶ポリマ(liquid crystal polymer, LCP)やポリブチレンテレフタレート(polybutylene terephthalate, PBT)が用いられていた。
Conventionally, as the material of the
しかし、ボビン40の内面に移動体1が衝突することによる衝撃がプリント配線板30とコイル4との接続部のはんだなどに伝わることにより、コイル4とプリント配線板30との間での電気的接続に不良が発生するまでの寿命が短くなっていた。
However, the impact caused by the collision of the moving
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、寿命の延長が可能な傾斜センサを提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to provide the inclination sensor which can prolong the lifetime.
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であって、導電材料を含む球形状の移動体と、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、案内路の上向きの内面は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、案内体は、それぞれ内周面が案内路の一部を構成するとともにコイルが巻回された少なくとも1個のボビンと、案内路の残りの部分を構成する案内本体とを有し、案内本体に対して固定されるとともに各ボビンがそれぞれ固定され各コイルがそれぞれ電気的に接続されたプリント配線板を備え、各ボビンがそれぞれ弾性材料からなることを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、ボビンへの移動体の衝突時の衝撃がボビンによって吸収され、また、ボビンとプリント配線板との熱膨張係数の差による歪みがボビンの弾性変形によって吸収されるから、ボビンを非弾性材料で構成する場合に比べ、各ボビンがそれぞれ固定され各コイルがそれぞれ電気的に接続されたプリント配線板とコイルとの接続点にかかる機械的ストレスが低減されるので、上記接続点に不良が発生するまでの寿命が延長される。 According to the present invention, the impact at the time of the collision of the moving body with the bobbin is absorbed by the bobbin, and the distortion due to the difference in thermal expansion coefficient between the bobbin and the printed wiring board is absorbed by the elastic deformation of the bobbin. Since the mechanical stress applied to the connection point between the printed wiring board and the coil, in which each bobbin is fixed and each coil is electrically connected, is reduced compared to the case where the coil is made of an inelastic material. The life until a defect occurs is extended.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、各ボビンにはそれぞれ嵌合凸部が突設され、プリント配線板にはボビンの嵌合凸部が嵌合する嵌合穴が設けられ、各ボビンはそれぞれ嵌合凸部が嵌合穴に嵌合することによってプリント配線板に対して固定されていることを特徴とする。
The invention of
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、各ボビンにはそれぞれ案内本体の一部を上下から挟む挟み部が設けられていることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、案内本体に対するボビンの位置ずれを抑制することができる。 According to this invention, it is possible to suppress the displacement of the bobbin relative to the guide body.
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかの発明において、移動体は、弾性材料からなる球体が金属の層により覆われてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, the moving body is characterized in that a sphere made of an elastic material is covered with a metal layer.
この発明によれば、移動体の全体を金属で構成する場合に比べ、動作時の案内路の内面と移動体との衝突による騒音や磨耗粉の発生が抑制される。また、金属製の球体を弾性材料で覆って移動体を構成する場合に比べ、導電部分の外径を同じとした場合には移動体全体の外径をより小さくすることができるから、小型化が可能となる。 According to this invention, compared with the case where the whole moving body is comprised with a metal, generation | occurrence | production of the noise and wear powder by the collision with the inner surface of the guide path at the time of operation | movement and a moving body is suppressed. Compared to the case where a moving body is configured by covering a metal sphere with an elastic material, the outer diameter of the entire moving body can be made smaller if the outer diameter of the conductive portion is the same. Is possible.
請求項5の発明は、請求項1〜3のいずれかの発明において、移動体は、金属粉が添加された合成樹脂からなることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、移動体の全体を金属で構成する場合に比べ、動作時の案内路の内面と移動体との衝突による騒音や磨耗粉の発生が抑制される。また、金属製の球体を弾性材料で覆って移動体を構成する場合に比べ、導電部分の外径を同じとした場合には移動体全体の外径をより小さくすることができるから、小型化が可能となる。さらに、請求項4の発明に比べ、金属の層が剥離するおそれがないから、寿命を延長することができる。
According to this invention, compared with the case where the whole moving body is comprised with a metal, generation | occurrence | production of the noise and wear powder by the collision with the inner surface of the guide path at the time of operation | movement and a moving body is suppressed. Compared to the case where a moving body is configured by covering a metal sphere with an elastic material, the outer diameter of the entire moving body can be made smaller if the outer diameter of the conductive portion is the same. Is possible. Furthermore, compared with the invention of
請求項1の発明によれば、移動体が移動する案内路の一部を構成してコイルが巻回される各ボビンがそれぞれ弾性材料からなることにより、ボビンへの移動体の衝突時の衝撃がボビンによって吸収され、また、ボビンとプリント配線板との熱膨張係数の差による歪みがボビンの弾性変形によって吸収されるから、ボビンを非弾性材料で構成する場合に比べ、各ボビンがそれぞれ固定され各コイルがそれぞれ電気的に接続されたプリント配線板とコイルとの接続点にかかる機械的ストレスが低減されるので、上記接続点に不良が発生するまでの寿命が延長される。 According to the first aspect of the present invention, each bobbin around which the coil is wound and which constitutes a part of the guide path along which the moving body moves is made of an elastic material, so that the impact when the moving body collides with the bobbin. Is absorbed by the bobbin, and distortion due to the difference in thermal expansion coefficient between the bobbin and the printed wiring board is absorbed by the elastic deformation of the bobbin, so each bobbin is fixed compared to the case where the bobbin is made of an inelastic material. Since mechanical stress applied to the connection point between the coil and the printed wiring board to which each coil is electrically connected is reduced, the life until a failure occurs at the connection point is extended.
請求項3の発明によれば、各ボビンにはそれぞれ案内本体の一部を上下から挟む挟み部が設けられているので、案内本体に対するボビンの位置ずれを抑制することができる。 According to the third aspect of the present invention, each bobbin is provided with the pinching portion that sandwiches a part of the guide body from above and below, so that the displacement of the bobbin relative to the guide body can be suppressed.
請求項4の発明によれば、移動体は、弾性材料からなる球体が金属の層により覆われてなるので、移動体の全体を金属で構成する場合に比べ、動作時の案内路の内面と移動体との衝突による騒音や磨耗粉の発生が抑制される。また、金属製の球体を弾性材料で覆って移動体を構成する場合に比べ、導電部分の外径を同じとした場合には移動体全体の外径をより小さくすることができるから、小型化が可能となる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、移動体は、金属粉が添加された合成樹脂からなるので、移動体の全体を金属で構成する場合に比べ、動作時の案内路の内面と移動体との衝突による騒音や磨耗粉の発生が抑制される。また、金属製の球体を弾性材料で覆って移動体を構成する場合に比べ、導電部分の外径を同じとした場合には移動体全体の外径をより小さくすることができるから、小型化が可能となる。さらに、請求項4の発明に比べ、金属の層が剥離するおそれがないから、寿命を延長することができる。
According to the invention of
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態の基本構成は従来例と共通であるので、共通する部分については同じ符号を付して図示並びに説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、以下の説明での上下左右前後といった方向の表現は、従来例の説明での表現に準じる。 Since the basic configuration of the present embodiment is the same as that of the conventional example, common portions are denoted by the same reference numerals, illustration and description thereof are omitted, and only different portions are described. In addition, the expression of directions such as up, down, left, and right in the following description is the same as the expression in the description of the conventional example.
本実施形態では、図2に示すように、ボディ5の収納凹部50の底面に、それぞれボビン40の後端部(図2での下端部)が収納される保持凹部50dが設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, holding
また、本実施形態は、各ボビン40がそれぞれ弾性材料からなることを特徴としている。各ボビンの材料としては、例えば合成ゴムやエラストマーを用いることができる。
Further, the present embodiment is characterized in that each
さらに、各嵌合凸部40cの先端部は、図1及び図3に示すように、それぞれ、先端へ向かって外径を小さくするように外周面が傾斜した円錐形状となっている。つまり、各嵌合凸部40cをそれぞれ弾性変形させながらプリント配線板30の嵌合穴30aに導入することができるのであり、各ボビン40をそれぞれプリント配線板30に固定する作業が従来例よりも容易となっている。本実施形態では、温度の変動に伴うひずみが生じた場合にも、弾性材料からなるボビン40にひずみが吸収されることにより、プリント配線板30に生じるひずみは小さくなっている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the front end portion of each fitting
また、図4に示す移動体1においては、従来例とは逆に、球形状の本体部11が弾性材料で構成され、本体部11を覆う層である被覆部12が導電材料で構成されている。本体部11の材料としては例えば合成ゴムやエラストマー等の弾性材料である合成樹脂を用いることができる。また、被覆部12の材料としては各種の金属を用いることができ、本体部11上に被覆部12を形成する方法としてはめっきを用いることができる。これにより、移動体1全体を金属で構成する場合に比べ、動作時の案内路20の内面と移動体1との衝突による騒音や磨耗粉の発生が抑制される。また、従来例では、移動体1の導体部分の外径に対して移動体1全体の外径が大きくなってしまい、これが傾斜センサ全体の大型化を招いてしまうという問題があったが、本実施形態では、移動体1を上記のように構成したことにより、移動体1の導電部分の外径を同じとすれば、従来例のように導電材料からなる本体部11を弾性材料からなる被覆部12で覆う構成とするよりも、移動体1の全体としての外径を小さくすることができるから、傾斜センサ全体の小型化が可能となる。なお、被覆部12を設ける代わりに、移動体1の全体を、金属粉が添加された合成ゴムやエラストマー等の弾性材料である合成樹脂で構成してもよく、この場合には、上記と同様の効果に加えて、図4の例に比べて被覆部12が剥がれるおそれがないために寿命が延長されるという利点がある。
Further, in the moving
上記構成によれば、ボビン40が弾性材料からなることにより、ボビン40への移動体1の衝突時の衝撃がボビン40によって吸収され、また、ボビン40とプリント配線板30との熱膨張係数の差による歪みがボビン40の弾性変形によって吸収されるから、ボビン40を非弾性材料で構成する場合に比べ、プリント配線板30とコイル4との接続点にかかる機械的ストレスが低減されるので、上記接続点に不良が発生するまでの寿命が延長される。
According to the above configuration, since the
さらに、各ボビン40において、それぞれボディ5における案内溝50aを構成する部位(つまり案内本体の一部)を上下から挟む挟み部40dを設けてもよい。この構成を採用すれば、ボディ5に対するボビン40の位置ずれが防止される。
Further, each
1 移動体
2 ハウジング
4 コイル
5 ボディ
6 カバー
20 案内路
30 プリント配線板
40 ボビン
40c 嵌合凸部
40d 挟み部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
導電材料を含む球形状の移動体と、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、
案内路の上向きの内面は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、
案内体は、それぞれ内周面が案内路の一部を構成するとともにコイルが巻回された少なくとも1個のボビンと、案内路の残りの部分を構成する案内本体とを有し、
案内本体に対して固定されるとともに各ボビンがそれぞれ固定され各コイルがそれぞれ電気的に接続されたプリント配線板を備え、
各ボビンがそれぞれ弾性材料からなることを特徴とする傾斜センサ。 An inclination sensor that is fixed to the object and detects that the inclination angle of the object is larger than the predetermined object angle on both sides of the predetermined object direction,
A spherical moving body containing a conductive material, and a guide body provided with a guide path through which the moving body can be displaced and fixed to an object,
The upward inner surface of the guide path is inclined upward from the position of the moving object when the object is not inclined toward the both sides of the object direction,
The guide body has at least one bobbin in which the inner peripheral surface forms a part of the guide path and a coil is wound, and a guide body that forms the remaining part of the guide path,
The printed wiring board is fixed to the guide body and each bobbin is fixed and each coil is electrically connected.
A tilt sensor, wherein each bobbin is made of an elastic material.
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