JPH0224509A

JPH0224509A - 傾斜センサ

Info

Publication number: JPH0224509A
Application number: JP17254188A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Odakawa; 小田川　良基; Yasushi Yanagisawa; 柳沢　靖
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1988-07-13
Publication date: 1990-01-26
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JP2649549B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ある物体が傾斜したとき、あるいは横方向に
振動して加速度を生じたとき、それら傾斜や加速度の有
無を検出する傾斜センサに関するものである。

（従来の技術）本発明者らは、先に、ある物体が傾斜したとき、その傾
斜した状態を検出する傾斜センサを提案した（実開昭６
３−７００１７号公報参照）、まず、その従来例につい
て説明する。

第１Ｏ図において、１は非磁性体の５例えばアルミニウ
ムのケースであり、その中空部は、第１１図に示したよ
うに、中心部の第１の底面が円形の平面２ａ、その周囲
が前記平面２ａとは予め定められた角度θを有する第２
の底面である環状の倒立截頭円錐面２ｂからなる底部２
を有する。なお、第１１図（ａ）は第１１図（ｂ）のＡ
−Ａ断面を示している。

３は略円板状の永久磁石であり、その表面に磁性流体４
が被着している。磁性流体４は、５０〜１５０人の金属
磁性粉（コバルト、鉄、ニッケル等）を比較的粘性の低
い液体（例えばケロシン、水）に分散したものであり、
一般には界面活性剤を添加する。

５は永久磁石３の天地が入れ替わらないように底部２か
ら所定の高さの位置に配置されたカバー６は取付台、７
はケース１の底部の外側に配置された非直線性磁気感応
素子としてのリードスイッチで、一方のリード７ａの端
部が底部２の中央部に近く位置し、他方のり一ド７ｂの
端部が底部から遠くに位置するようになっている。

次に、この従来例の動作を説明する。第１１図の状態は
ケース１が傾いていないときの状態であり、底部中央部
の平面２ａが水平になっている。このとき、永久磁石３
は平面２ａ上にあるため、リードスイッチ７の一方のり
−ド７ａの端部が永久磁石３に接近した状態となり、こ
のためリード７ａの端部が永久磁石の磁気に影響され、
図ではＮ極に帯磁し、他端（リードスイッチの中央部）
がＳ極となる。さらに、そのＳ極に接近している他方の
り−ド７ｂの端がＮ極に帯磁するため、両リードは互い
に吸引し合って接続することになる。つまり、リード７
ａ及び７ｂに接続された回路があれば。

その回路は閉成されることになる。

次に、第１２図のようにケースが一方へ傾いたとする。

しかし、その傾きが小さいときは、円錐面２ｂはまだ水
平面Ｘに対しである角度で上り面となっているので、永
久磁石３は中央平面部付近にあり、従って、リードスイ
ッチ７のリード７ａは永久磁石の磁気の影響を受け、両
リードは接続状態を保持している。

第１３図（ａ）、　（ｂ）に示したように、ケース１が
さらに傾いて、略中央部の平面２ａと円錐面２ｂとのな
す角度θ（実際には磁性流体の粘性があるために、第１
３図（Ｃ）のようにθより少し大きい角度）傾いて円錐
面２ｂが下り面となると、永久磁石３はその自重により
中央部平面２ａから円錐面２ｂに急速に完全に移る。即
ち、中央部の平面２ａに対して永久磁石３の位置が非直
線的動作で変わる。この永久磁石の移動時には、磁性流
体４が潤滑油の作用をするので、移動に対する抵抗は非
常に小さく、底部の最も低い部位へ容易に移動すること
ができ、る、このとき、リードスイッチ７の一方のり−
ド７ａの端部は、永久磁石３の磁気の実質的影響範囲か
ら急速に、即ち非直線的動作で外部へ出ることになり、
帯磁は実質的になくなり、その結果、リード７ａと７ｂ
とは磁気的吸引力が実質的に消滅し、スイッチが開くこ
とになる。

以上の説明から明らかなように、この従来例においては
、ケースがある所定の角度以上傾いたとき、リードスイ
ッチは急速に、即ち非直線的動作で開となり、これによ
って、ケースがある所定の角度以上に傾いたことを明確
に検出することができる。また、ケースの傾きが元に戻
れば、永久磁石も中央平面部に急速に戻り、リードスイ
ッチが急速に、即ち非直線的動作で閉じる。

しかし、上記構成の従来例の場合、永久磁石３がリード
スイッチ７のリードに吸引されてケースが傾斜したとき
の永久磁石の動きが若干にぶくなるなどの問題があり、
二扛を改良するために、リードスイッチと同軸的に環状
の第２の永久磁石を配置し、かつ極性がケース内の永久
磁石と互いに逆方向になるようにした傾斜センサも提案
されている（特願昭６２−１５３３３７号）。

（発明が解決しようとする課ＷＡ）ところで、ケース内に収容されている永久磁石は、ある
程度の重量を有することが、傾斜に対してより速く応答
するために必要である。何故ならば、重量Ｗが大きいと
いうことは、ケースがαだけ傾斜したとき永久磁石が傾
斜した底面に沿って移動しようとする分力Ｗ　ｓ　Ｌ　
ｎαも大きくなり、従って、移動を阻止しようとする種
々の力、即ち、前記のリードスイッチのリードとの吸引
力、磁性流体の粘性や表面張力などに容易に打ち勝つこ
とができるからである。

また、磁性流体４は、永久磁石３の移動に対して潤滑油
の作用するが、具体的には、永久磁石が磁性流体を吸引
することにより、磁性流体が永久磁石とケース底面との
間に入り込んで被着し、その被着力が永久磁石を浮上さ
せる力となる。そして永久磁石がケース底面から浮上さ
れた状態のまま、ケースの傾斜や振動に応じて移動する
ことになるが、その移動するときの摩擦抵抗は、磁性流
体とケース底面との間だけに生じるので、極めて小さい
。そこで、磁性流体が必要な箇所は永久磁石とケース底
面との間のみでよいが、実際は永久磁石全体を覆うよう
に付着するので、上面や側面部に付着した磁性流体は無
駄である。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、永久磁石
に所要の重量を与えて傾斜に対する応答を速くし、かつ
無駄な磁性流体の付着をなくするようにした傾斜センサ
を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために１本発明は、ケース内に収容
する永久磁石に所要の重さを有するキャップを被せるも
のである。また、このキャップを磁性体で構成し、かつ
そのキャップを、永久磁石の上面と、側面の底面近傍に
至るまでの大部分を覆うような形状にするものである。

（作　用）永久磁石に所要の重量を与えることにより、傾斜に対す
る応答速度が速くなり、また、永久磁石の不必要な箇所
への磁性流体の付着をなくしてコストを低減し、さらに
、キャップを磁性体で構成することにより、そのキャッ
プがヨークとして作用し、従って、永久磁石の底面部に
磁束が集中し。

漏洩磁束が大幅に減少するので、磁気感応素子への磁気
的影響力が強くなり、結果的に小型化を可能にする。

（実施例）以下、図面を参照して実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例の断面を、第２図は。

その上面、側面及び底面を、第３図は、各構成部材をそ
れぞれ示したものである。第１図ないし第３図において
、１１は非磁性体の、例えばアルミニウムのケースで、
ケース本体１１ａと蓋１１ｂとはフランジ部がいわゆる
金属間冷間圧接法により気密状に結合されている（この
詳細については特願昭６２−３２８２７９号に開示）、
１２はケース底部である。

１３はケース１１の内部に収容された円板状の永久磁石
であり、キャップ１５を被せである。このキャップ・１
５は、磁性体から構成されており、その頂部には円錐形
の突起１５ａを有する。また内部には、必要に応じて円
板状の鍾１５ｂを入れてもよい、１４は永久磁石１３の
底面に付着した磁性流体である。１６は取付台であり、
樹脂成形品からなる。

１７はケース底部１２の外側に配置、固定され、永久磁
石１３の磁気を感知する磁気感応素子としてのリードス
イッチであり、スイッチホルダ１８に保持されている。

スイッチホルダ１８は、樹脂成形品からなり、リードス
イッチ１７の他に、リードスイッチ１７と同軸的に配置
されその極性がケース内の永久磁石１３の極性方向と逆
になるように着磁された環状の永久磁石１９も保持して
いる（この第２の永久磁石の作用効果については、特願
昭６２−１５３３３７号に開示されている）。スイッチ
ホルダ１８におけるリードスイッチ１７及び環状の永久
磁石１９の組み込みは、まず、スイッチホルダ１８の上
部から上端子２０を挿入し、下部からリードスイッチ１
７、環状の永久磁石１９．下ホルダ２１を挿入した後、
上端子２０の脚部先端を折り曲げて固定する。リードス
イッチ１７のリードの接続は、一方が上端子２０の上部
孔２０ａ部分で半田付けされ、他方が下ホルダｚ１の下
面中央部に配置された下端子２２と半田付けされる。な
お、外部引出リード線２３ａ、２３ｂは上端子２０の脚
折曲部と下端子２２とにそれぞれ半田付けされる。

２４はケース１１部分の全体を覆うように取付台１６の
上部から嵌着されたシールドケース、２５はリードスイ
ッチ１７の下部を覆うように取付台１６の底部に配置さ
れたシールド板である。

ここで、永久磁石１３に被せたキャップ１５は、第４図
に示したように、永久磁石１３の上面、及び側面の底面
近傍に至るまでの大部分を覆う形状を有している。また
その下端部の永久磁石に対向する部分に若干のギャップ
１５ｃを設けるのが好ましい。

次に、キャップ１５の作用・効果について述べる。

まず第１は、錘として作用する。永久磁石１３に錘を付
加して所望の重さＷにすると、ケースがαだけ傾斜した
とき永久磁石が傾斜した底面に沿って移動しようとする
分力Ｗｓｉｎαも大きくなる。

この分力が大きくなれば、移動を阻止しようとする種々
の力、即ち、リードスイッチのリードとの吸引力、磁性
流体の粘性や表面張力などに容易に打ち勝つことができ
るから、ケースの傾斜に対して直ちに応答することがで
き、つまり感度がよくなる。

第２は、磁性流体１４の節約になる。永久磁石１３は、
その上面及び側面の大部分をキャップ１５により覆われ
、露出している部分は底面及びその近傍の側面のみであ
る。従って、磁性流体１４は、永久磁石１３の露出面の
みに付着し、そして、本発明の傾斜センサにおいてはそ
れで必要かつ十分に機能を発揮するので、磁性流体の所
要量が少なくて済む。

第３は、キャップ１５が磁性体で構成されていると、ヨ
ークとして作用し、磁束の磁路となる。そして、キャッ
プ１５の下端部と永久磁石１３の下側極（ここではＳ極
）との間で集中的な磁界が形成されることになる。つま
り、漏洩磁束が非常に少なくなり、リードスイッチ１７
に対する磁気的影響力が増大する。ここで、キャップの
下端部にギャップ１５ｃを設けると、キャップ１５から
永久磁石１３に直に入る磁束が少なくなり、−旦空間に
出てからＳ極に入る磁束が増えるので、磁束が有効に利
用されることになる。

第５図及び第６図は、キャップ１５の有無における永久
磁石１３の上方（第５図）及び側方（第６図）の磁界の
強さを測定した結果である。これによれば、キャップを
被せることにより漏洩磁束が非常に減少していることが
わかる。

なお、キャップ１５の頂部に設けた円錐状の突起１５ａ
は、その先端がケースの蓋１１ｂの内面に当って永久磁
石１３及びキャップ１５が転倒または転覆しないように
するとともに、キャップ１５が蓋ｉｔｂの内面に密着す
るのを防止するためのものである。

第４図において、ケースの底面とリードスイッチ１７の
リード１７ａとの距離Ｈは、傾斜センサの感度やリード
スイッチが応動する傾斜角度に敏感に影響する。従って
、距離Ｈを調整することにより感度や応動角度を調整す
ることができる。従来、この調整は、リードスイッチを
保持する保持部材の外周とこれに当接する取付台の内周
に互いに噛合するネジを設け、保持部材を回動させるこ
とにより上下動させて調整していた１本実施例において
は、スイッチホルダ１８の外周と取付台１６の内周とを
はめあいの寸法にし、かつスイッチホルダ１８に円周方
向の溝１８ａを設けるとともに取付台１６の胴部に、第
２図（ｂ）に示したように調整窓１６ａを設け、この窓
１６ａにビン等を通して溝１８ａに引っ掛け、スイッチ
ホルダ１８を上下動させて距離Ｈを調整した後、同じく
取付台１６の胴部に設けた孔１６ｂを通して取付台とス
イッチホルダ１８とを溶着して固定する。

本発明に係る傾斜センサは、外部磁界による影響を極力
防止することが必要である。また同時に、外部に対して
漏洩磁束による磁気的影響を与えないようにすることが
好ましい、そこで、本実施例では、ケース１１部分の全
体を覆うように取付台１６の上部からシールドケース２
４を嵌着し、また、リードスイッチ１７の下部を覆うよ
うに取付台１６の底部にシールド板２５を配置している
。シールドケース２４は、磁気的シールドの他に、アル
ミニウムケース１１を取付台１６に固定する作用もして
おり、最終的に孔２４ａ部が取付台１６に溶着により固
定される。シールド板２５もその孔２５ａを介して取付
台１６に固定される。

第７図は、シールドケース２４の有（樹脂製ケースにＦ
ｅ＋Ｎｉメツキ）と無（ＡＱケース）の場合の磁界強度
を測定したもので、■が然、■が有である。また、第８
図は、シールド板２５の有（樹脂板にＦａ＋Ｎｉメツキ
）と無ＣＡＱ板）の場合の磁界強度を測定したもので、
■が無、■が有である。

これにより、シールドケース２４及びシールド板２５を
設けたものは、漏洩磁束が非常に少なくなっていること
がわかる。

なお、磁気シールドをより完全にするために、スイッチ
ホルダ１８部分の取付台側面部に、第９図に示したよう
なシールドバンド２７を嵌着することもできる。

実施例では、磁気感応素子としてリードスイッチを使用
した例を示したが、他の素子、例えばホール素子等を用
いてもよいことは言うまでもない。

（発明の効果）以上、実施例より明らかなように、ケース内に収容した
永久磁石にキャップを被せることにより。

（１）所要の重さを付加し、これによりケースが傾いた
とき永久磁石が傾斜した底面に沿って移動しようとする
分力が大きくなるので、ケースの傾きや振動に対して直
ちに応答するようになり、感度が向上する。

（２）永久磁石の露出している部分のみに磁性流体が付
着し、従来のように不必要な部分には付着しないので、
磁性流体の所要量が少なくて済み、コストの低減につな
がる。

（３）さらにキャップが磁性体で構成されていると、ヨ
ークとして作用し、キャップの下端部と永久磁石の底部
に磁界が集中するので、漏洩磁束が非常に少なくなり、
リードスイッチに対する磁気的影響力が増大する。その
結果、傾斜センサの小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２図は、同実
施例の外観を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）及び（
ｃ）はそれぞれ側面図、（ｄ）は底面図、第３図は、同
実施例の分解斜視図、第４図は、キャップの作用を示す
図、第５図及び第６図は、それぞれキャップの有無によ
る外部磁界の強さを示す図、第７図は、シールドケース
の有無による外部磁界の強さを示す図、第８図は、シー
ルド板の有無による外部磁界の強さを示す図、第９図は
、シールドバンドの斜視図、第１０図ないし第１３図は
。従来の傾斜センサの構造及び動作の説明図である。１１・・・アルミニウムケース、１２・・・ケース底部
、　１３・・・永久磁石、１４・・・磁性流体、１５・
・・キャップ、　１６・・・取付台、　１フ・・・リー
ドスイッチ、１８・・・スイッチホルダ、１９・・・環
状の永久磁石、　２４・・・シールドケース、２５・・
・シールド板。特許出願人　　ティーデイ−ケイ株式会社第１図（ａ）ｊ１！２図１１−フルミニつムケー人　　１２−　　ケー、べ底部
　　１３１．−永久磁石１４−−−Ｍａｔ（本　　１５
−−−’ｉ−２□ミー２□ソフ６＝−Ｄ（’ｔａ１７−
、−’Ｊ−ド入イ、ツナ　　１８．−　　人イ、、ナホ
ルダ＋９−Ｊ二矢の永久磁石　　２０−、、土烏子　　
２１、−、　　下ホｌしタ゛２２−、下消Ｊ　　　２４
．、、”ノールド乍−人　　２５−　　シールド板第図２５１≦；ｐ第図第図１ｂ第図第図第図第図第１゜図第１１図（ａ）（ｂ）第１３図（ａ）（ｃ）手続補正書（自発）昭和６３年１５日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非磁性体ケースと、前記ケース内に移動自在に収
容された永久磁石と、前記永久磁石の少なくとも前記ケ
ースの底面との間に被着された磁性流体と、前記ケース
の底部の外側に配置、固定され、前記永久磁石の磁気を
感知する磁気感応素子とを備えた傾斜センサにおいて、
前記永久磁石に、所要の重さを有するキャップを被せた
ことを特徴とする傾斜センサ。
（２）キャップは、磁性体からなり、かつ永久磁石の上
面と、側面の底面近傍に至るまでの大部分を覆う形状を
有することを特徴とする請求項（１）記載の傾斜センサ
。