JPH0810142B2

JPH0810142B2 - 傾斜センサ

Info

Publication number: JPH0810142B2
Application number: JP5120987A
Authority: JP
Inventors: 良基小田川; 啓今泉; 輝夫森
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-03-07
Filing date: 1987-03-07
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPS63218814A

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その傾斜した状態
を検出する傾斜センサに関するものである。

（従来の技術）本発明者等は、先に、中空ケース内に、表面に磁性流
体が被着した永久磁石を収容し、ケース外部に磁気感応
素子を配置して、ケースが傾いたとき、内部の永久磁石
がその自重で最も低い位置へ移動するために磁気感応素
子の感知する磁気が変化することから、ケースが傾いた
ことを検出する傾斜センサを提案した（例えば実願昭61
−164055号参照）。

第６図は、その一例の基本的構成を示したもので、１
は非磁性体の、例えばアルミニウムのケースであり、中
央部に位置する円形平面の第１の底面2aとその周囲に連
続して延び第１の底面2aに対し予め定められた角度θで
傾斜した環状の第２の底面2bからなる底部２と、この底
部の回りの周壁３で囲まれた中空部４を有する。なおこ
の中空部４は実際には密閉される。５は略円板状の永久
磁石であり、その表面に磁性流体６が被着している。７
はケース１の底部の外側に第１の底面2aと略平行に配置
された磁気感応素子としてのリードスイッチである。

このような構成において、第６図のようにケースが傾
いていない状態にあるときは、リードスイッチ７の両リ
ード7a及び7bは永久磁石５から同等の影響を受け、スイ
ッチの中央部で同極となるので互いに反発し合い、従っ
てスイッチは開いた状態となる。

次に第７図のようなケースが傾いて永久磁石５が第２
の底面へ移動したときは、片側のリード7bのみが永久磁
石の影響を受けるため、スイッチ中央部での両リードの
極性が異極となって接続状態となる。なお、磁性流体６
は永久磁石５が移動する際の潤滑油の作用をする。

つまり、ケース１がある角度以上傾くと永久磁石５が
第１の底面2aから第２の底面2bに急速に移動することか
らリードスイッチ７が開から閉に切り換わり、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検出す
ることができる。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、ケースが傾いて永久磁石が移動する際に、
磁石に作用する力は単に磁石にかかる重力のみではな
く、他のファクター、例えば磁性流体の粘性や表面張
力、磁石とリードスイッチのリードとの間の磁気吸引力
等があり、中でも磁気吸引力が大きく影響することが判
明した。そして、センサ構成部品の取付精度において磁
石とリードスイッチとの間隔にバラツキが生じると、そ
れが直接磁気級引力のバラツキとなって現れるため、予
め設定した傾斜角度でリードスイッチが確実に作動する
という保証が得られないことになる。

本発明は、上記問題点を解消するもので、所定の傾斜
角度で磁石を確実に移動させ、その結果磁気感応素子が
確実に作動するように、調整することが可能な傾斜セン
サを提供するものである。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、非磁性体ケースの天部
に、永久磁石に磁気的影響を及ぼす磁性体を配置し、か
つその磁性体による磁気的影響を調整可能に構成したも
のである。

（作用）第３図は、ケースの天部に磁性体を有しない場合を示
している。まず第３図（ａ）において、永久磁石５には
重力Ｗが鉛直下方向に作用するとともに永久磁石５とリ
ードスイッチ７のリードとの間に磁気吸引力F₀が作用す
る。一方、永久磁石５の周りには、永久磁石５を包み込
むように磁性流体６があり、この磁性流体は永久磁石５
とケースの底面との間にも入り込み、永久磁石を浮上さ
せようとする。即ち永久磁石５には上向きの力p₀が作用
する。そして、 p₀＝Ｗ＋F₀ でバランスし、そのときの永久磁石とリードスイッチと
の距離をl₀とする。

第３図（ｂ）のように、ケース１を傾斜させていく
と、重力Ｗの分力が生じ、この分力は永久磁石５を
ケース底部の低い部分へ移動させようとする力となる。
また、永久磁石５とリードスイッチ７との磁気吸引力Ｆ
の分力_０も生じ、この分力_０は分力とは逆方向で
あり、従って永久磁石の移動を阻止しようとする力とな
る。なお、ここで示す力のベクトルは、単に定性的関係
を示すものとする。またここでは磁性流体の粘性や表面
張力は無視している。

次に、第４図は、本発明の構成の場合を示したもの
で、天部の中心部Ａに磁性体10を配置した場合を考え
る。このときは、第４図（ａ）に示したように、永久磁
石５には重力Ｗ、磁気吸引力F₁、磁性流体６の上向きの
力p₁の外に、磁性体10による磁気吸引力f₁が作用する。
そして p₁＋f₁＝Ｗ＋F₁ でバランスし、そのときの永久磁石とリードスイッチと
の距離はl₁となる。

この場合、永久磁石５と磁性体10との間に磁気吸引力
f₁があるため、永久磁石５は、第３図の場合に比較して
磁性体10側に引き付けられる。即ち、永久磁石５とリー
ドスイッチ７との間の距離l₁は、l₁＞l₀となる。その結
果、永久磁石５とリードスイッチ７との間に作用する磁
気吸引力F₁は、F₁＜F₀となる。

そこで、第４図（ｂ）のように、ケース１を傾斜させ
ていくと、重力Ｗの分力、磁気吸引力F₁の分力_１及
び磁気吸引力f₁の分力_１が生じ、分力_１と_１は共
に重力の分力とは逆向きに作用するが、_１＋_１と
第３図の分力_０とを比較すると _１＋_１＜_０
となる。要するに、ケースの天部の中央部Ａに磁性
体10を配置すると、永久磁石５は動き易くなり、小さい
傾斜角αでリードスイッチ７が作動することになる。

しかし、磁性体10が天部のＤの位置にあるときは、永
久磁石と磁性体との間の距離が遠いため、磁気吸引力f₂
（図示せず）は小さく、従ってケース底面からの永久磁
石の浮上も小さい。そのため永久磁石とリードスイッチ
との間の磁気吸引力F₂（図示せず）は、第３図の場合の
F₀と大差がなく、他方、磁気吸引力f₂の向きから明らか
なように、その分力_２（図示せず）が大きく、その結
果、 _２＋_２＞_０となる。要するに、ケー
スの天部のＤの位置に磁性体10を配置すると永久磁石５
には動き難くなり、大きい傾斜角αでリードスイッチ７
が作動することになる。

このように、天部に配置する磁性体の位置によりリー
ドスイッチ７が作動するケースの傾斜角度、即ち応答角
度を調整することができるものである。またその応答角
度は、磁性体10の飽和磁化（σ_Ｓ）、大きさ及び永久磁
石との距離に左右されることは言うまでもない。

（実施例）第１図は、本発明の一実施例を示したもので、第２図
は、その分解斜視図である。11は非磁性体のケースであ
り、中心部の第１の底面、その周囲の、第１の底面と予
め定められた角度で交わる第２の底面からなる底部12
と、底部の回りの周壁13と、蓋14とから構成され、密閉
された中空部４を有する。中空部４には表面に磁性流体
６が被着した略円板状の永久磁石５が収容されている。
15はセンサ取付台であり、ケース11がその内部の上部に
挿入され、樹脂16等で固定される。７はプリント基板17
上に配置され、リード端子を半田付けされた磁気感応素
子としてのリードスイッチであり、プリント基板からは
リード線18が引き出されている。19は裏カバーであり、
対向する一対の辺部から立ち上がった爪19aを取付台15
の内部に形設した凹部に係合させることにより固定され
る。20は取付台15の頂部に形成した凹溝で、この中の所
要の箇所に、例えば飽和磁化（σ_Ｓ）の大きいアモルフ
ァス磁性体10を、例えば接着、固定する。

ここで、第２図から判るように、リードスイッチ７
は、プリント基板817の対象線に沿って取付けられてい
る。また、取付台15の頂部に形成された凹溝20もリード
スイッチ７と同一方向に形成されている。これは、第１
図（ａ）に示す矢印Ｐ及びＱ方向の傾斜を１本のリード
スイッチで検出しようとするためである。

以上のように構成された本実施例で、磁性体10を凹溝
20に沿って移動させ、その固着位置をA,B,C,Dのように
変えると、リードスイッチ７が作動する応答角度が変化
することは（作用）の項で説明した通りである。第５図
は、6mm角のアモルファス磁性体の薄片をA,B,C,Dの位置
に動かしてそのときの応答角度を求めたものである。磁
性体を使用しない状態では、応答角度は12.2゜であっ
た。これから判るように、磁性体をＡに近づける程応答
角度は小さくなり、Ｄに近づける程応答角度は大きくな
る。なお、磁性体を複数枚重ねてマスを変えることによ
り、応答角度が大きく変化することが判る。

このようにして、応答角度を任意に設定することがで
きるから、センサ構成部品の取付位置等のバラツキがあ
っても、設定した傾斜角度でリードスイッチを確実に作
動させることができる。

実施例では、磁性体としてアモルファス薄片を接着す
るようにしたが、磁性体としてはこれに限らず、珪素鋼
等の飽和磁化の大きいものであればよい。また、磁性体
薄片の外に、天部中央部にトリマを設け、トリマの磁性
体片と永久磁石との距離を調節するようにしてもよい。
磁性体片を下げて永久磁石との距離を小さくすると、永
久磁石を上方へ変位させ、そのため永久磁石とリードス
イッチとの距離が大きくなり、そこに働く磁気吸引力が
小さくなるので、永久磁石は小さい傾斜角度で移動し易
くなり、従って応答角度が小さくなる。逆に磁性体片を
永久磁石から離すように移動させると、応答角度が大き
くなることは容易に理解されよう。

また、磁気感応素子としてリードスイッチを用いて説
明したが、他の素子、例えばホール素子等を使用しても
よい。なお、ケースの底部は、実施例のように、第１の
底面と第２の底面からなるものに限らず、平滑な凹面で
あっても、極端な場合、底部全体が平面の場合であって
も本発明の作用効果は同様に得られるものである。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、磁気感応素子
が作動する傾斜角、即ち応答角度を比較的広い範囲にわ
たって調整することができので、所要の感度を設定でき
るとともに、部品精度のバラツキや取付位置等のバラツ
キがあっても、調整により応答特性を揃えることがで
き、検出精度の向上、製造歩留りの向上を達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成図、第２図は、同分
解斜視図、第３図は、従来構成の作用を示す図、第４図
は、本発明の作用を示す図、第５図は、本発明における
磁性体の取付位置と応答角度との関係を示す図、第６図
及び第７図は、従来例の基本的構成及び動作を示す図で
ある。４……中空部、５……永久磁石、６……磁性流体、７…
…リードスイッチ、10……磁性体、11……ケース、12…
…底部、13……周壁、15……取付台、17……プリント基
板、20……凹溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】底部、周壁部及び天部からなり密閉された
中空部を有する非磁性体ケースと、前記中空部に収容さ
れ表面に磁性流体が被着した永久磁石と、前記底部の外
側に配置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、前記非磁性体ケースの天部に前記永久磁石
に磁気的影響を及ぼす磁性体を配置したことを特徴とす
る傾斜センサ。
【請求項２】前記磁気感応素子は、前記底部に対して略
平行に配置されたリードスイッチからなることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の傾斜センサ。
【請求項３】前記磁性体は、前記天部における位置を調
節可能としたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項または第（２）項記載の傾斜センサ。
【請求項４】前記磁性体は、前記天部の中央部に設けら
れたトリマからなることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項または第（２）項記載の傾斜センサ。