JPH10185557A

JPH10185557A - 傾斜センサ

Info

Publication number: JPH10185557A
Application number: JP34830596A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyamoto; 博史宮本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】被検出対象物の傾斜角度と傾斜方向とを多方
向で検出すること。【解決手段】ハウジング３と、発光手段９と、受光手
段１３と、受光手段１３側に膨出する球面形状の光透過
材料により形成され、内部に所望量の光透過性液体１９
が封止され、発光手段９と受光手段１３との間に介在す
る位置で、ハウジング３内に収容・固定されたドーム１
７と、受光手段１３から出力される前記電気信号に基づ
いて、ハウジング３の傾斜角度を示す角度検出信号及び
ハウジング３の傾斜方向を示す方向検出信号を得る傾斜
情報検出手段２１とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車両等の被検
出対象物に装備されて、被検出対象物の傾斜状態を検出
するための傾斜センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車両等の被検出対象物に装備され
て、その被検出対象物の傾斜状態を検出するものとして
は、特開平8-180780号公報に記載された傾き検知器が知
られている。

【０００３】図７は、上記傾き検知器の概略構成を示し
ており、傾き検知器１００は、有底円筒状のカバー１０
１内に、図中下側方向へ膨出する半球状の容器１０３が
設けられ、この容器１０３の膨出端部には穴部１０５
が、容器１０３を貫通させて形成されている。そして、
穴部１０５の上方側には、球体１０７の下方部分が適宜
な深さだけ穴部１０５内に入り込ませて載置されてお
り、その球体１０７は自重によって穴部１０５内に保持
されている。

【０００４】一方、穴部１０５と対向する位置で、かつ
カバー１０１の下方位置には、フォトインタラプタ１０
９が設けられ、このフォトインタラプタ１０９には、フ
ォトダイオード１０９Ａと、フォトトランジスタ１０９
Ｂとが設けられている。この場合、フォトダイオード１
０９Ａからの光は、図中の光路Ｓで示されるように、球
体１０７の下面で反射し、フォトトランジスタ１０９Ｂ
に入射して検知される。

【０００５】すなわち、傾き検知器１００（容器１０
３）の傾斜角度が所定の範囲内であるときは、球体１０
７が穴部１０５内に保持されているので、フォトトラン
ジスタ１０９Ｂは、フォトダイオード１０９Ａからの光
を、球体１０７からの反射光として検知することができ
る。

【０００６】一方、傾き検知器１００の傾斜角度が所定
の範囲を越えると、球体１０７は穴部１０５内から離脱
するので、球体１０７がフォトダイオード１０９Ａから
の光を反射しなくなり、よってフォトトランジスタ１０
９Ｂは、その光を検知することができない。従って、フ
ォトトランジスタ１０９Ｂで、フォトダイオード１０９
Ａからの光の有無によって傾き検知器が傾斜しているか
否かを判定することが可能となる。

【０００７】この場合、容器１０３の曲率、球体１０７
の半径、あるいは穴部１０５の開口周縁部の内径を、そ
れぞれ適宜設定することにより、球体１０７が傾き検知
器１００の傾斜に伴って離脱する際の角度を予め設定す
ることができる。これにより、その予め設定された所定
角度以上に傾き検知器１００が傾斜したかどうかを判定
して検知することができる。すなわち、傾き検知器１０
０は、被検出対象物が任意の時点で傾斜している角度を
随時検出することはできない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、傾き検
知器１００は、被検出対象物が、任意の時点において、
どの程度の角度だけ傾斜しているのかを検出することが
できず、また、被検出対象物が傾斜している方向も検出
することができない。

【０００９】そこで、本発明は、上記事情に鑑みて成さ
れたもので、被検出対象物の傾斜角度と傾斜方向とを多
方向で検出することができる傾斜センサを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる傾斜セン
サは、鉛直方向に沿う長手方向両端部位置に、それぞれ
上方側板と下方側板とが各々装着可能に形成されるとと
もに、内部が中空に形成された筒状または角柱状のハウ
ジングと、前記上方側板が装着される近傍位置で、かつ
前記ハウジングの長手方向軸中心位置に保持された状態
で、該ハウジング内に収容・固定され、所望の波形を有
する光を射出する発光手段と、前記下方側板が装着され
る近傍位置で、前記ハウジング内に収容・固定され、前
記発光手段から射出された光を受光して、所定の電気信
号を出力する受光手段と、前記受光手段側に膨出する球
面形状の光透過材料により形成され、内部に所望量の光
透過性液体が封止され、前記発光手段と前記受光手段と
の間に介在する位置で、前記ハウジング内に収容・固定
されたドームと、前記受光手段から出力される前記電気
信号に基づいて、前記ハウジングの傾斜角度を示す角度
検出信号及び前記ハウジングの傾斜方向を示す方向検出
信号を得る傾斜情報検出手段とを具備し、前記受光手段
は、前記発光手段から射出された光を前記光透過性液体
を介して集束して受光し、受光量に応じて検出信号を出
力する同一円周上に対向配置された複数対の受光素子を
有し、前記傾斜情報検出手段は、対向配置された複数対
の受光素子から出力される各一対の検出信号に基づい
て、前記角度検出信号及び前記方向検出信号を演算・出
力する演算手段を有するものである。

【００１１】本発明に係る傾斜センサは、受光手段を構
成する複数対の受光素子が同一円周上に対向位置され、
これら受光素子は、発光手段からの光を、光透過性液体
の凸レンズ作用で集束して受光するとともに、その受光
量に応じて検出信号を出力する。そして、対向配置され
た各一対の受光素子から出力される各一対の検出信号に
基づいて角度検出信号及び方向検出信号を生成するため
の電気信号を得、傾斜情報検出手段２１は、この電気信
号に基づいて角度検出信号及び方向検出信号を演算・出
力する。

【００１２】従って、傾斜センサが装備される被検出対
象物の傾斜角度及び傾斜方向を同時に検出され、さらに
複数対の受光素子が配置されているので、傾斜角度及び
傾斜方向を多方向で検出される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る傾斜センサを
図面を参照して説明する。図１に示されるように、この
実施の形態における傾斜センサ１は、内部が中空に形成
されるとともに、筒状または角柱状に形成された絶縁性
のハウジング３を備えている。ハウジング３の鉛直方向
（図１中、上下方向）に沿う長手方向両端部位置には、
それぞれ上方側板５と下方側板７とが各々装着され、そ
れら上方側板５と下方側板７とにより、ハウジング３の
上下が閉塞される。

【００１４】そして、上方側板５が装着される近傍位置
で、かつハウジング３の長手方向軸中心位置に保持され
た状態で、所望の波長を有する光を射出するＬＥＤ（発
光素子：発光手段）９が、固定部材１１により収容・固
定されている。すなわち、固定部材１１には、ハウジン
グ３の内周側面に形成された段部３Ａに当接して、固定
部材１１全体をハウジング３内に固定するための周縁部
形状を有する板状基体１１Ａが備えられる。

【００１５】そして、基体１１Ａの厚さ方向軸中心位置
には、貫通孔１１ａが形成されており、この貫通孔１１
ａにＬＥＤ９が嵌合されて固定されているので、基体１
１Ａがハウジング３内に固定されることにより、ＬＥＤ
９もハウジング３内の所定位置に位置決めされる。ま
た、基体１１Ａには、後述するドーム１７を保持するた
めに、下方に向かってロート状に拡開・延出するドーム
保持部１１Ｂが一体に形成されている。

【００１６】一方、下方側板７には、受光手段１３が設
けられ、下方側板７がハウジング３に装着された場合に
は、受光手段１３を構成する受光素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ
３、Ｄ４がハウジング３内に収容・固定されるように設
定されており、ＬＥＤ９からの光は、受光素子Ｄ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４に入射し、受光手段１３からは、所定の
電気信号Ａ、Ｂが出力される。

【００１７】そして、ＬＥＤ９と受光手段１３との間に
は、受光手段１３側に膨出する球面形状の光透過材料に
より形成されたドーム１７が、固定部材１１のドーム保
持部１１Ｂに保持されてハウジング３内にされており、
そのドーム１７は、例えば、透明のガラス、合成樹脂等
により形成される。

【００１８】なお、ドーム保持部１１Ｂでドーム１７を
保持する構成として、ドーム１７の開口側外周側面に係
止突起がドーム１７と一体に複数形成され、それら係止
突起１７ａが、ドーム保持部１１Ｂの延出端部に形成さ
れた係止孔に圧入嵌合される構成により、ドーム１７が
着脱自在にドーム保持部１１Ｂに装着される。

【００１９】また、ＬＥＤ９側におけるドーム１７の曲
面内には、所望量の液体１９が封止されており、この液
体１９は、自身の表面張力により、凸レンズ形状が保持
できる程度の量とされている。そして、液体１９は、光
透過性を属性として有しており、また、ドーム１７を形
成する材料、例えば、ガラスの場合には、ガラスに対す
る「ぬれ性」が比較的低い性質を有するとともに、温度
変化による気化が比較的少ない性質を有するものが好適
であり、そのような液体としては、純水等の液体が挙げ
られる。

【００２０】さらに、受光手段１３には、傾斜情報検出
手段２１が電気的に接続され、傾斜情報検出手段２１
は、受光手段１３から出力される電気信号Ａ、Ｂに基づ
いて、ハウジング３（傾斜センサ１が装備される被検出
物）の傾斜角度に対応する角度検出電気信号Ｃと、ハウ
ジング３の傾斜方向に対応する方向検出電気信号Ｄとを
演算・出力する。

【００２１】なお、図１においては、傾斜センサ１の構
成内容の理解を容易にするために、受光手段１３と傾斜
情報検出手段２１とが、ハウジング３の外部に示されて
いるが、それら受光手段１３と傾斜情報検出手段２１と
が、例えば、基板１５にマウントされてハウジング３内
に収容される構成も可能である。

【００２２】受光手段１３を構成する受光素子（フォト
ダイオード）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、図２に示され
るように、基板１５上に配設され、かつＬＥＤ９からの
光を、光透過性液体１９の凸レンズ作用で集束して受光
可能となるように、受光面が液体１９と対向するように
設置されている。

【００２３】受光素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、同一
円周上に対向配置され、各々の受光素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ
３、Ｄ４は、液体１９を透過したＬＥＤ９からの光の入
射光量に応じて、所望の検出信号ａ、ｃ、ｂ、ｄを出力
する。

【００２４】そして、傾斜情報検出手段２１には、電気
信号入力手段２１Ａが備えられ、この電気信号入力手段
２１Ａには、電気信号Ａ、Ｂが入力され、それら電気信
号Ａ、Ｂは、互いに対向する位置に配設された受光素子
Ｄ１と受光素子Ｄ３、および受光素子Ｄ２と受光素子Ｄ
４から各々出力される２組の検出信号により生成され
る。すなわち、検出信号ａと検出信号ｂとの組、および
検出信号ｃと検出信号ｄとの組から各々電気信号Ａ、Ｂ
が生成され、それら電気信号Ａ、Ｂが電気信号入力手段
に入力される。

【００２５】また、傾斜情報検出手段２１には、後述す
る演算手段２１Ｂが備えられ、演算手段２１Ｂは、２組
の電気信号Ａ、Ｂに基づいて、ハウジング３の傾斜角度
に対応する電気信号としての角度検出信号Ｃと、ハウジ
ング３の傾斜方向に対応する電気信号としての方向検出
信号Ｄとを演算・出力する。

【００２６】次に、図３および図４を参照しつつ、ＬＥ
Ｄ９の駆動回路構成と、受光手段１３および傾斜情報検
出手段２１の回路構成について説明する。図３に示され
るように、ＬＥＤ９の駆動回路においては、ＬＥＤ９の
一方の端子は接地されるとともに、他方の端子にはＬＥ
Ｄ駆動回路９Ａが接続されている。

【００２７】ＬＥＤ駆動回路９Ａには、温度補正回路９
Ｂが接続されている。温度補正回路９Ｂは、受光素子Ｄ
１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の温度依存が高い場合（例えば、
ホール素子を受光素子にした場合）、その温度依存を補
正するものである。

【００２８】また、ＬＥＤ駆動回路９Ａには、レギュレ
ータ９Ｃを介して電源９Ｄが接続されており、電源９Ｄ
からＬＥＤ駆動回路９Ａに印加される電圧値は、レギュ
レータ９Ｃによって、一定値以上となるように設定され
る。なお、ＬＥＤ駆動回路９Ａにより、ＬＥＤ９の発光
波形を、パルス波形とすることができる。

【００２９】次に、図４に示されるように、受光手段１
３に備えられた各々の受光素子Ｄ１、Ｄ３、Ｄ２、Ｄ４
の一方端子側は接地されており、他方端子側は、検出信
号入力部２３が接続されている。すなわち、検出信号入
力部２３には、エッジ増幅アンプ２３Ａ、２３Ｂ、２３
Ｃ、２３Ｄが備えられ、受光素子Ｄ１、Ｄ３、Ｄ２、Ｄ
４から各々出力される検出信号ａ、ｂ、ｃ、ｄはエッジ
増幅アンプ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄに入力され
る。

【００３０】また、エッジ増幅アンプ２３Ａ、２３Ｂに
よってエッジ増幅された検出信号ａ、ｂは、エッジ増幅
アンプ２３Ａ、２３Ｂの後段に備えられたオペアンプ２
３ａに入力される。一方、エッジ増幅アンプ２３Ｃ、２
３Ｄによってエッジ増幅された検出信号ｃ、ｄは、エッ
ジ増幅アンプ２３Ｃ、２３Ｄの後段に備えられたオペア
ンプ２３ｂに入力される。

【００３１】そして、オペアンプ２３ａは、検出信号ａ
の電圧値と検出信号ｂの電圧値とを差動増幅して電気信
号Ａを得、電気信号Ａは傾斜情報検出手段２１に備えら
れた電気信号入力手段２１Ａに供給される。また、オペ
アンプ２３ｂは、検出信号ｃの電圧値と検出信号ｄの電
圧値とを差動増幅して電気信号Ｂを得、電気信号Ｂは電
気信号入力手段２１Ａに供給される。

【００３２】さらに、傾斜情報検出手段２１には、電気
信号入力手段２１Ａの後段に一般的な判断回路等を主体
として構成された演算手段２１Ｂが備えられている。そ
して、この演算手段２１Ｂは、入力された２組の電気信
号Ａ、Ｂに基づいて、ハウジング３の傾斜角度に対応す
る電気信号を示す角度検出信号Ｃ（角度情報）と、ハウ
ジング３の傾斜方向に対応する電気信号を示す方向検出
信号Ｄ（方向情報）とを演算・出力する。

【００３３】以下、傾斜センサ１の動作・作用について
説明する。ＬＥＤ９からの光は、液体１９の凸レンズ作
用によって集束されたのち基板１５上の受光素子Ｄ１、
Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４方向へ進行する。そして、ハウジング
３が傾斜していない場合は、図２中の影部Ｐで示される
位置（基板１５の略中心位置）に、ＬＥＤ９からの光が
到達する。

【００３４】これに対して、ハウジング３が傾斜する
と、その傾斜に伴って、液体１９がドーム１７内を移動
するため、ＬＥＤ９からの光が液体１９によって集束さ
れて基板１５上に到達する位置は、図５および図６中、
影部Ｑ、影部Ｒで示されたように、基板１５上を移動す
る。

【００３５】すなわち、ハウジング３の傾斜に応じて、
ＬＥＤ９からの光の基板１５上への到達位置が、影部
Ｐ、影部Ｑあるいは影部Ｒ等の位置に変化するため、各
々の受光素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４に入射する入射光
量が変化する。従って、受光素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ
４から各々出力される検出信号ａ、ｃ、ｂ、ｄの値がハ
ウジング３の傾斜状態に応じて変化する。

【００３６】また、検出信号ａ、ｂ、ｃ、ｄの値変化に
伴ってオペアンプ２３ａ、２３ｂから各々出力される電
気信号Ａ、Ｂの値が変化するので、それら電気信号Ａ、
Ｂの変化に基づいて、演算手段２１Ｂは、角度検出信号
Ｃ（角度情報）及び方向検出信号Ｄ（方向情報）を演算
して出力することができる。

【００３７】以上説明したように、この実施の形態は、
受光手段１３を構成する受光素子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ
４が同一円周上に対向配置され、受光素子Ｄ１、Ｄ２、
Ｄ３、Ｄ４は、発光手段であるＬＥＤ９からの光を、光
透過性液体１９の凸レンズ作用で集束して受光するとと
もに、その受光量に応じて各々検出信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ
を出力する。

【００３８】また、互いに対向する位置に配設された受
光素子Ｄ１とＤ２および受光素子Ｄ２とＤ４から出力さ
れる２組の検出信号（検出信号ａ、ｂの組と検出信号
ｃ、ｄの組）とから生成された１組の電気信号Ａ、Ｂ
が、傾斜情報検出手段２１に設けられた電気信号入力手
段２１Ａに入力され、それら入力された２組の電気信号
Ａ、Ｂに基づいて、演算手段２１Ｂにより、角度検出信
号Ｃと方向検出信号Ｄとが演算・出力される。

【００３９】従って、傾斜センサ１が装備される自動車
両等の被検出対象物の傾斜角度と傾斜方向とを同時に検
出することが可能であるとともに、受光素子Ｄ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４が同一円周上に複数対向配置されている
ので、多方向における傾斜角度と傾斜方向とを検出する
ことができるという利点がある。

【００４０】また、上記実施の形態は、４つの受光素子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が４方向位置で放射状に配設さ
れている場合について説明したが、さらに受光素子の個
数を増やして（例えば、６個、８個）、放射状に配置す
ることにより、傾斜角度の方向が、さらに多方向にわた
って検出できるという利点がある。

【００４１】そして、ＬＥＤ９の発光をパルス波形とす
ることにより、外部光の影響が少なくなるので、ハウジ
ング３の遮光性を特に高める必要がない。従って、ハウ
ジング３の遮光性を比較的低く設定できるので、傾斜セ
ンサ１の構成が簡素化できるとともに、傾斜センサ１の
設計、製造が容易になるという利点がある。

【００４２】また、オペアンプ２３ａは、検出信号ａの
電圧値と検出信号ｂの電圧値とを差動増幅して電気信号
Ａを得、電気信号Ａが電気信号入力手段２１Ａに供給さ
れるとともに、オペアンプ２３ｂは、検出信号ｃの電圧
値と検出信号ｄの電圧値とを差動増幅して電気信号Ｂを
得、電気信号Ｂが電気信号入力手段２１Ａに供給される
ので、仮にハウジング３外部からの光がＬＥＤ９に影響
を及ぼした場合においても、その影響分を電圧値の差分
をとることによって減少することができるという利点が
ある。

【００４３】さらに、従来の傾き検知器１００は、所定
の角度を決定する要素が、容器１０３の曲率、球体１０
７の半径および穴部１０５の開口周縁部の径など、多く
の要素が存在するため、例えば、球体１０７での光反射
を良好にするためには、球体１０７の球面加工に高精度
が要求されるなど、製造や組立が困難であるという不都
合がある。これに対して、本発明の傾斜センサ１は、比
較的簡素構成で、かつ製造加工時における高精度は要求
されないので、全体構成の点からも、設計、製造が容易
であるという利点をも有する。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ハ
ウジングと、発光手段と、受光手段と、球面形状の光透
過材料により形成され、内部に所望量の光透過性液体が
封止され、前記発光手段と前記受光手段との間に介在す
る位置で、前記ハウジング内に収容・固定されたドーム
と、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づい
て、前記ハウジングの傾斜角度を示す角度検出信号及び
前記ハウジングの傾斜方向を示す方向検出信号を得る傾
斜情報検出手段とを具備し、前記受光手段を、前記発光
手段から射出された光を前記光透過性液体を介して集束
して受光し、受光量に応じて検出信号を出力する同一円
周上に対向配置された複数対の受光素子で構成し、前記
傾斜情報検出手段を、対向配置された複数対の受光素子
から出力される各一対の検出信号に基づいて、前記角度
検出信号及び前記方向検出信号を演算・出力する演算手
段で構成することにより、傾斜センサが装備される被検
出対象物の傾斜角度及び傾斜方向を同時を検出するとと
もに、複数対の受光素子が配置されているので、傾斜角
度及び傾斜方向を多方向で検出することができる。

【００４５】また、発光手段からパルス波形を発光する
ことにより、外部光の影響が少なくなるので、ハウジン
グの遮光性を特に高める必要がなくなり、よって、傾斜
センサの構成を簡素化することができるとともに、傾斜
センサの設計、製造を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る傾斜センサの好適な実施の形態に
おける傾斜センサの全体概略構成図である。

【図２】受光手段の構成等を示す説明図である。

【図３】受光手段の回路構成を示す説明図である。

【図４】発光手段としてのＬＥＤの駆動回路構成を示す
説明図である。

【図５】液体の移動によって、受光手段の基板上に到達
するＬＥＤからの光の位置を示す説明図である。

【図６】液体の移動によって、受光手段の基板上に到達
するＬＥＤからの光の位置を示す説明図である。

【図７】従来の傾き検知器の構成を示す全体構成概略図
である。

【符号の説明】

１傾斜センサ３ハウジング５上方側板７下方側板９ＬＥＤ（発光手段）１１固定部材１３受光手段１５基板１７ドーム１９液体２１傾斜情報検出手段２３検出信号入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉛直方向に沿う長手方向両端部位置に、
それぞれ上方側板と下方側板とが各々装着可能に形成さ
れるとともに、内部が中空に形成された筒状または角柱
状のハウジングと、前記上方側板が装着される近傍位置で、かつ前記ハウジ
ングの長手方向軸中心位置に保持された状態で、該ハウ
ジング内に収容・固定され、所望の波形を有する光を射
出する発光手段と、前記下方側板が装着される近傍位置で、前記ハウジング
内に収容・固定され、前記発光手段から射出された光を
受光して、所定の電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段側に膨出する球面形状の光透過材料により
形成され、内部に所望量の光透過性液体が封止され、前
記発光手段と前記受光手段との間に介在する位置で、前
記ハウジング内に収容・固定されたドームと、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、
前記ハウジングの傾斜角度を示す角度検出信号及び前記
ハウジングの傾斜方向を示す方向検出信号を得る傾斜情
報検出手段とを具備し、前記受光手段は、前記発光手段から射出された光を前記
光透過性液体を介して集束して受光し、受光量に応じて
検出信号を出力する同一円周上に対向配置された複数対
の受光素子を有し、前記傾斜情報検出手段は、対向配置された複数対の受光
素子から出力される各一対の検出信号に基づいて、前記
角度検出信号及び前記方向検出信号を演算・出力する演
算手段を有することを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】前記発光手段がパルス光を発光すること
を特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。