JP5572021B2 - 傾斜センサ - Google Patents

Description

本発明は、対象物が傾斜しているか否かを検出する傾斜センサに関する。

従来から、対象物に固定されて対象物が所定の角度以上傾斜しているか否かを判定することで対象物が転倒している状態又は転倒していない状態を検出する傾斜センサが提供されている。このような傾斜センサは、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。特許文献２に記載された傾斜センサは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、金属等の導電材料を有する移動体１００と、内部を移動体１００が変位可能な案内路２００ａが設けられて対象物（図示せず）に固定される案内体２００とを備える。案内路２００ａはＶ字状に形成され、その頂部は対象物が傾いていない状態において水平となる平坦部となっている。このため、対象物が傾いていない状態では、この平坦部に移動体１００が位置する。対象物の傾斜方向における平坦部の両側は何れも傾斜部となっており、対象物が傾いて、その傾斜角度が平坦部に対する傾斜部の傾斜角度を上回ると、移動体１００が傾斜面に沿って案内路２００ａの何れかの端部に向かって変位する。また、案内路２００ａの両端部には、それぞれコイル２０２が巻き回された筒状のボビン２０１が配設されている。而して、対象物の傾斜によって移動体１００が傾斜面に沿って変位し、コイル２０２の内側に入り込むことにより、移動体１００に生じる渦電流の影響でコイル２０２のインピーダンスが変化する。このコイル２０２のインピーダンスの変化に基づいて対象物が転倒しているか否かの状態を検出する。

特開２００６−１０５７６３号公報 特開２００９−０１６２１２号公報

ところで、上記従来例では、筒状のボビン２０１にコイル２０２を巻き回し、当該ボビン２０１に球状の移動体１００が入り込むことによるコイル２０２のインピーダンスの変化に基づいて対象物の転倒状態を検出している。しかしながら、このように移動体１００を球状とし、ボビン２０１にコイル２０２を巻き回す構成の場合、移動体１００及びボビン２０１を案内体２００に収納するためには、移動体１００及びボビン２０１の厚み寸法を考慮する必要がある。したがって、移動体１００及びボビン２０１の厚み寸法の分だけ案内体２００の厚み寸法も大きくなり、センサ全体が大型化するという問題があった。また、コイル２０２を巻き回すためのボビン２０１が必要となることから、部品点数が多いという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、部品点数を削減するとともに小型化を図ることのできる傾斜センサを提供することを目的とする。

本発明の傾斜センサは、導電材料を含む円盤状の移動体と、対象物に固定されて内部を前記移動体が変位可能な案内路が設けられた案内体と、前記案内路において前記対象物が所定の角度以上傾いたときに前記移動体が到達する両端部と対向する位置にそれぞれ設けられたコイルを有し、前記移動体が前記何れかのコイルと対向する位置まで変位することによる前記コイルのインピーダンス変化に基づいて前記対象物が所定の角度以上傾いた転倒状態を検出する検出部とを備え、前記コイルは、前記案内体の内部に配設されて前記検出部の回路部品が実装されるプリント配線板に形成されるコイルパターンから成り、前記案内路の内壁には、前記移動体の厚み方向において互いに向かい合う向きに突出する１対のリブが前記移動体の変位方向に沿って設けられたことを特徴とする。

この傾斜センサにおいて、前記案内路は、前記案内体に設けられて一面を開口した案内溝から成り、前記案内路には、前記案内溝の前記一面を塞ぐ板状の部材が設けられることが好ましい。

この傾斜センサにおいて、前記移動体は、その厚み方向に沿った断面形状が菱形状であることが好ましい。

この傾斜センサにおいて、前記案内路には、粘性流体が封入されることが好ましい。

本発明は、プリント配線板にコイルパターンを形成しているので、コイルを巻き回すボビンが不要となり、部品点数を削減することができる。また、筒状のボビン及び球状の移動体が不要となることから、ボビン及び移動体の分だけ案内体の厚み寸法を小さくすることができ、センサ全体の小型化を図ることができる。

本発明に係る傾斜センサの実施形態を示す図で、（ａ）は分解斜視図で、（ｂ）は全体斜視図である。 同上のプリント配線板及びインナーカバーを省略した前面図である。 同上の移動体の他の構成を示す図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は断面図である。 同上のインナーカバー及び案内路にリブを設けた場合を示す断面図である。 従来の傾斜センサを示す図で、（ａ）は対象物が転倒していない状態における要部拡大図で、（ｂ）は対象物が転倒している状態における要部拡大図である。

以下、本発明に係る傾斜センサの実施形態について図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、図２における上下左右を上下左右方向、紙面手前側を前方向、紙面奥側を後方向と定めるものとする。本実施形態は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、円盤状の移動体１と、対象物（図示せず）に固定されて内部を移動体１が変位可能なＶ字状の案内路２０が設けられた案内体２とを備える。また、本実施形態は、対象物が所定の角度以上傾いて転倒している状態（転倒状態）又は転倒していない状態（非転倒状態）の何れかを検出する検出部５を備える。

移動体１は、例えば鉄、銅、真鍮、ステンレス等の金属から成る円盤状の本体部と、例えばゴム等の弾性材料や硬質の樹脂材料から成り本体部を覆う被覆部とから構成される。このように本体部を被覆部で覆うことにより、被覆部を設けない場合と比較して案内路２０の内面と移動体１との衝突による騒音や摩擦粉の発生を抑制している。尚、移動体１を本体部のみで構成しても構わない。

案内体２は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、前面が開口するとともに案内路２０の後壁及び側壁を構成する前面を開口した案内溝３０ａが内部に設けられたボディ３と、ボディ３の開口を塞ぐ形でボディ３に結合されるカバー４とから成る。ボディ３は、前面を開口した五角柱状の主部３０と、主部３０の左右両側面からそれぞれ突出するように設けられた円筒状の取付部３１とから構成される。各取付部３１には、それぞれ円形状の取付孔３１ａが前後方向に貫通する形で設けられている。このため、案内体２は、例えば各取付孔３１ａに挿入されたボルト（図示せず）によって対象物に固定される。

主部３０の上面には、プラグ（図示せず）が接続される筒状のレセプタクル３２が上向きに突出する形で設けられている。主部３０の内周面には、主部３０を構成する壁部よりも前後方向における厚み寸法が小さい段部３０ｂが全周に亘って一体に設けられており、当該段部３０ｂの前面にカバー４が載置されるようになっている。

ボディ３内側の段部３０ｂで囲まれる空間における右上及び左上の端部、更に中央部には、それぞれ後述するプリント配線板５０を載置するための取付段部３０ｃが設けられている。これら取付段部３０ｃの上面には、棒状のピン３０ｄが前方に突出する形でそれぞれ設けられている。これらのピン３０ｄは、後述するプリント配線板５０に設けられたピン挿入孔５０ｂにそれぞれ挿入される。また、ボディ３の案内溝３０ａを除いた後底部において、左右の両側壁及び下側の凸状の部位の内壁には、それぞれ後述するインナーカバー６を位置決めするための位置決め用リブ３０ｅが一体に形成されている。

また、ボディ３には、図２に示すように、導電材料から成る１対のＬ字状のコンタクト３３が、例えばインサート成形によって保持されている。各コンタクト３３は、その一端部がレセプタクル３２内に突出するとともに、他端部が主部３０内部に突出する形で保持されている。各コンタクト３３の前記一端部は、レセプタクル３２に接続されるプラグのコンタクト（図示せず）に接触導通し、前記他端部は後述するプリント配線板５０に設けられた１対の円形状の差込孔５０ａに差込み接続される。而して、プラグと後述するプリント配線板５０に実装された検出回路とが各コンタクト３３を介して電気的に接続されるようになっている。

カバー４は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、五角形状の平板から成り、ボディ３に結合することでボディ３前面の開口を閉塞する。また、カバー４とは別に、本実施形態では、案内溝３０ａの前面を塞ぐインナーカバー６（板状の部材）を備えている。インナーカバー６は、案内溝３０ａの外形寸法よりも若干大きい寸法で形成されており、当該インナーカバー６によって案内溝３０ａの前面を塞ぐことにより、案内路２０が構成される。

検出部５は、図１（ａ）に示すように、矩形状のプリント配線板５０と、プリント配線板５０の前面に実装される回路部品５１と、プリント配線板５０に形成される１対のコイルパターン５２とから構成される。プリント配線板５０の前面であって、その左右方向における中央部上側には、１対の円形状の差込孔５０ａが厚み方向に貫通して設けられている。また、プリント配線板５０の前面であって、その左右方向における両端部上側と、左右方向における中央部とには、それぞれ円形状のピン挿入孔５０ｂが厚み方向に貫通して設けられている。而して、これらピン挿入孔５０ｂにボディ３の各ピン３０ｄを挿入することで、プリント配線板５０をボディ３内において位置決めすることができる。

回路部品５１は、各コイルパターン５２と電気的に接続されて各コイルパターン５２のインピーダンスの変化に基づいて対象物の傾斜を検出する検出回路を構成する。尚、このような検出回路は従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

各コイルパターン５２は、プリント配線板５０の左右方向における両端部にそれぞれ形成されている。ここで、プリント配線板５０は多層基板で構成されており、各コイルパターン５２は、何れもプリント配線板５０の各層に設けられたパターン間をスルーホールを介して接続することで構成される。各コイルパターン５２は、プリント配線板５０をボディ３内で位置決めした際に、案内路２０の左右両端部とそれぞれ前後方向において対向する位置に配設されるようになっている。

次に、案内路２０の構造について説明する。図２に示すように、案内路２０のＶ字における頂部は、対象物が傾いていない状態で水平となる平坦部２０ａになっている。平坦部２０ａの左右両側には、それぞれ平坦部２０ａに対して上向きに傾斜した傾斜部２０ｂが連続して設けられている。これら傾斜部２０ｂの端部と前後方向において対向する位置に、それぞれプリント配線板５０の各コイルパターン５２が配設されている。

即ち、対象物が傾斜部２０ｂの傾斜角度よりも大きい傾斜角度で左右の何れかに傾斜した場合、移動体１が案内路２０に沿って何れかのコイルパターン５２と対向する位置まで変位することにより、何れかのコイルパターン５２のインピーダンスが変化する。そして、検出回路は、このコイルパターン５２のインピーダンスの変化に基づいて対象物が転倒状態又は非転倒状態の何れ状態であるかを検出する。即ち、移動体１が何れかのコイルパターン５２と対向する位置まで変位した場合には、検出回路は対象物が転倒状態であると検出する。

上述のように、本実施形態では、プリント配線板５０に１対のコイルパターン５２を形成しているので、従来例のようなコイル２０２を巻き回すボビン２０１が不要となり、部品点数を削減することができる。また、従来例のような筒状のボビン２０１及び球状の移動体１００が不要となることから、ボビン２０１及び移動体１００の分だけ案内体２の厚み寸法を小さくすることができ、センサ全体の小型化を図ることができる。

尚、本実施形態では、案内路２０は平坦部２０ａ及び傾斜部２０ｂから成る形状であるが、この形状に限定される必要はなく、例えば特許文献２に開示されている形状であってもよい。即ち、案内路２０において、平坦部を本実施形態の平坦部２０ａよりも下方に設ける。そして、平坦部の左端部と左側の傾斜部２０ｂとの間、及び平坦部の右端部と右側の傾斜部２０ｂとの間に、それぞれ傾斜部２０ｂよりも傾斜角度の大きい新たな傾斜部を設けた形状であってもよい。

ところで、案内路２００ａの各端部にボビン２０１を設けた従来例のような場合、ボビン２０１と案内路２００ａとの境目に移動体１００が引っ掛かる虞があり、対象物の傾斜角度と移動体１００の変位とが正しく対応しない場合があった。即ち、対象物が所定の角度以上で傾斜している状態から所定の角度以下で傾斜している状態に復帰する場合に、移動体１００が前記境目で引っ掛かることにより、対象物の転倒状態を検出し続ける、所謂ヒステリシス動作が行われる虞があった。一方、本実施形態では、従来例のようなボビン２０１が不要であるため、継ぎ目や段差の無い案内路２０を構成することができる。而して、案内路２０において移動体１の変位を阻害するものがないことから、移動体１の変位の方向に依らずヒステリシス動作が現れ難くすることができる。

また、本実施形態では、上述のように案内溝３０ａの前面を塞ぐインナーカバー６を備えているので、移動体１がプリント配線板５０に直接触れるのを防ぐことができる。したがって、プリント配線板５０の後面に形成された配線パターン等を保護することができる。ここで、インナーカバー６を案内溝３０ａの外周縁に載置し、例えばレーザ溶着等の手段によって固定することで、案内溝３０ａをインナーカバー６によって密閉することができる。この場合、例えばダンパオイル等の粘性流体を案内溝３０ａ内に封入して密閉することができるので、移動体１の変位を粘性流体によって抑制することができる。

ところで、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、移動体１は円盤状に形成されているが、図３（ａ），（ｂ）に示すように、移動体１を断面形状が菱形状となるように形成してもよい。この場合、移動体１の各頂部のみが案内路２０の内壁に接触するため、移動体１の全体が案内路２０の内壁と接触する場合と比較して転がり抵抗を小さくすることができる。

また、移動体１の形状を変更する代わりに、図４に示すように、案内路２０の前壁（インナーカバー６）及び後壁（案内溝３０ａの後底部）の各々から互いに近付く向きに突出するリブ６０，３４を移動体１の変位方向に沿って一体に形成してもよい。リブ６０は、インナーカバー６下面の上下方向における中央部から後向きに突出する形で一体に形成されている。リブ３４は、案内溝３０ａの後底部の上下方向における中央部から前向きに突出する形で一体に形成されている。この場合、移動体１の前面及び後面において案内路２０の内壁と接触する部位がリブ６０，３４に限定されるため、移動体１の前面及び後面全体が案内路２０の内壁と接触する場合と比較して転がり抵抗を小さくすることができる。

尚、ＥＭＣ（Electro-MagneticCompatibility）対策として、ボディ３の後壁及び側壁、並びにカバー４に電磁シールド板をインサート成形してもよい。この場合、他の電子機器から発生する電磁波ノイズによってセンサの動作を阻害されるのを防止することができる。

１ 移動体
２ 案内体
２０ 案内路
５ 検出部
５０ プリント配線板
５１ 回路部品
５２ コイルパターン

Claims (4)

1. 導電材料を含む円盤状の移動体と、対象物に固定されて内部を前記移動体が変位可能な案内路が設けられた案内体と、前記案内路において前記対象物が所定の角度以上傾いたときに前記移動体が到達する両端部と対向する位置にそれぞれ設けられたコイルを有し、前記移動体が前記何れかのコイルと対向する位置まで変位することによる前記コイルのインピーダンス変化に基づいて前記対象物が所定の角度以上傾いた転倒状態を検出する検出部とを備え、前記コイルは、前記案内体の内部に配設されて前記検出部の回路部品が実装されるプリント配線板に形成されるコイルパターンから成り、
   前記案内路の内壁には、前記移動体の厚み方向において互いに向かい合う向きに突出する１対のリブが前記移動体の変位方向に沿って設けられたことを特徴とする傾斜センサ。
2. 前記案内路は、前記案内体に設けられて一面を開口した案内溝から成り、前記案内路には、前記案内溝の前記一面を塞ぐ板状の部材が設けられたことを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。
3. 前記移動体は、その厚み方向に沿った断面形状が菱形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の傾斜センサ。
4. 前記案内路には、粘性流体が封入されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の傾斜センサ。

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