JPH11295062A - 傾斜角センサ - Google Patents

傾斜角センサ

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Publication number
JPH11295062A
JPH11295062A JP9727298A JP9727298A JPH11295062A JP H11295062 A JPH11295062 A JP H11295062A JP 9727298 A JP9727298 A JP 9727298A JP 9727298 A JP9727298 A JP 9727298A JP H11295062 A JPH11295062 A JP H11295062A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pendulum
generating means
magnetic flux
slit plate
angle sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9727298A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiya Nakagaki
俊也 中垣
Nobuharu Katsuki
暢晴 香月
Masaharu Ushihara
正晴 牛原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9727298A priority Critical patent/JPH11295062A/ja
Priority to US09/355,699 priority patent/US6399941B1/en
Priority to PCT/JP1998/005399 priority patent/WO1999028705A1/ja
Priority to EP98956008A priority patent/EP0964222A4/en
Publication of JPH11295062A publication Critical patent/JPH11295062A/ja
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  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両に搭載して角度検出を行うことができ、
電磁波障害などに対してもフェイルセーフ機能をもつ傾
斜角センサを提供することを目的とする。 【解決手段】 軸3の周りに回転可能で、磁束発生手段
81,82をもつ振子1に取り付けられたスリット板2
の円周方向に等間隔に配置されたスリット22を読み取
るための3対の光インタラプタ51,52,53と、磁
束発生手段81または82によって接点が開閉するリー
ドスイッチ71を有しており、これにより高分解能角度
信号を得るとともに、フェイルセーフ機能をもつことが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車などの車両に
搭載され、重力方向に対してその傾斜角を測定する傾斜
角センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の安全機構の一つとして、
その走行時のスリップなどの異常な挙動を自動的に制御
する車両姿勢制御の技術が注目を集めている。この異常
な挙動を検出するためのセンサとして、加速度センサ、
ヨーレイトセンサなどが実用化されており、また同様の
センサとしてロール方向・ピッチ方向の傾きを検知する
傾斜角センサが注目を集めている。
【0003】従来、傾斜角センサは特開昭60−154
108号公報に記載されたものが知られている。図5に
従来の傾斜角センサを示す。振子部材101は自動車の
傾斜角度に応じて基板102に対する角度が変化する。
このとき、振子部材101は相対向する永久磁石103
A,103Bの磁束を切る方向に回転する。振子部材1
01が速度vで回転したとすると、振子部材101には
回転する方向と直角方向に誘起電圧が発生し、その誘起
電圧によって渦電流が生じる。この渦電流によって振子
部材101の回転方向と逆向きに速度vに比例した力が
発生し、この力が制動力となって振子部材101の回転
を安定させる。角度の検出は、振子部材101に設けら
れたスリットを光インタラプタ104の光が透過するか
どうかで行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の傾斜角センサの検出部は光インタラプタであり、寿
命や電磁波障害による誤動作も考えられる。また、これ
にフェイルセーフ機能を加えることも困難であるという
課題を有していた。
【0005】本発明はこの課題を解決するためのもので
あり、傾斜角を高分解能に測定でき、またフェイルセー
フ機能を有する傾斜角センサを提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の傾斜角センサは、高分解能角度出力を得るた
めのスリットとそのスリットを読み取る光インタラプタ
に加え、振子の角度により接点が開閉するリードスイッ
チを含む構成を有する。これにより高分解能な角度信号
を得ることができ、またフェイルセーフ機能も有するこ
ととなる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、被取付体に固着される固定体に対して軸周りに回転
可能に支持された振子と、前記振子に取り付けられた二
つの磁束発生手段と、前記振子に取り付けられ、円周方
向に一個所だけ設けられた零点検出スリットと円周方向
に等間隔に複数個の角度検出スリットとをもつスリット
板とを備え、前記固定体には前記スリット板を挟んで対
向するように前記固定体に対して固定された3対の受発
光素子からなる光インタラプタと、前記磁束発生手段と
渦電流による電磁的制動の相互作用を起こす位置に配置
された非磁性導体リングと、前記振子が所定の位置まで
回転すると前記二つの磁石のうちいずれかの一つの磁束
発生手段の磁力によって接点が閉じるリードスイッチを
含み、前記3対の光インタラプタの内の2対は前記スリ
ット板の角度検出スリットによって光が透過または遮断
される位置にあり、またそれらはお互いにスリット板の
回転方向に対して角度検出スリットの出現周期が90°
ずれた位置関係にあり、他の1対の光インタラプタは前
記スリット板が0°の位置にあるときに零点検出スリッ
トを光が透過する位置に配置した傾斜角センサであり、
車両搭載時などにも振動などの外乱の影響を抑え、ディ
ジタル的に高分解能な角度信号を得るとともにリードス
イッチの接点が閉じる角度まで回転している場合にのみ
当該センサを含むシステムをアクティブとすることが可
能になるという作用を有する。
【0008】本発明の請求項2に記載の発明は、請求項
1に記載の発明において、振子に取り付けられた磁束発
生手段は一つであり、リードスイッチは振子が所定の位
置まで回転すると磁束発生手段の磁力が弱まることによ
って接点が開く位置に配置した傾斜角センサであり、車
両搭載時などにも振動などの外乱の影響を抑え、ディジ
タル的に高分解能な角度信号を得るとともにリードスイ
ッチの接点が開く角度まで回転している場合には当該セ
ンサを含むシステムをインアクティブとすることが可能
になるという作用を有する。
【0009】本発明の請求項3に記載の発明は、請求項
1に記載の発明において、振子に取り付けられた磁束発
生手段は一つであり、リードスイッチは、前記振子が所
定の位置まで回転すると磁束発生手段の磁力によって接
点が閉じる位置に左右に一つずつ配置した傾斜角センサ
であり、車両搭載時などにも振動などの外乱の影響を抑
え、ディジタル的に高分解能な角度信号を得るとともに
リードスイッチの接点が閉じる角度まで回転している場
合にのみ当該センサを含むシステムをアクティブとする
ことが可能で、しかも左右それぞれについて個別に制御
できるという作用を有する。
【0010】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図3を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
傾斜角センサの概略構成図、図2はその側面図である。
図1、図2において、1は非磁性材料を用いた振子であ
る。2は薄いスリット板であり、振子1に固定されてい
る。スリット板2の円周方向には等間隔θ°おきにN個
の角度検出スリット22が刻まれており、またそれとは
別の半径位置に一個所だけ後述する光インタラプタに対
応して鉛直方向を示す零点検出スリット21が刻まれて
いる。3は軸であり、振子1はその周りに自由に回転す
ることができる。4は固定体であり、本実施の形態1に
おける傾斜角センサの筐体を構成する。51は対面する
発光素子及び受光素子からなる光インタラプタであり、
固定体4に対して固定されており、当該の傾斜角センサ
が鉛直方向に対して0°に置かれたときにスリット板2
の零点検出スリット21を光が透過し、それ以外のとき
はスリット板2により光が遮断される位置にある。52
及び53は同様に光インタラプタであり、固定体4に対
して固定されており、スリット板2が回転することによ
り円周方向の角度検出スリット22によって光が透過ま
たは遮断される位置にあり、また光インタラプタ52及
び53は互いに角度検出スリット22の出現周期に対し
て90°ずれた位置にある。6は非磁性の導体リングで
あり、振子1の外周にわずかな隙間をもって配置され、
固定体4に対して固定されている。71はリードスイッ
チであり、固定体4に固定されている。81及び82は
磁束発生手段であり、ここでは磁石であるとする。磁石
81及び82は振子1に固定されており、その固定位置
は振子1が左右それぞれ所定の角度まで回転したときに
リードスイッチ71の接点を閉じることができる位置と
なっている。また、振子1に取り付けられた磁石81及
び82と非磁性の導体リング6とで振子1が回転したと
きの渦電流制動機構を構成しており、適当な制動力が得
られるように磁石81及び82と非磁性の導体リング6
の隙間が調整されている。ここで、光インタラプタ5
1,52,53はスリット21,22を設けたスリット
板2との間で光エンコーダを構成している。
【0011】次に、これらの動作を説明する。固定体4
は測定対象に対して固定されており、振子1は重力方向
を向く。よって測定対象が軸3の周りに傾くと、その傾
きと同一に振子1及びスリット板2が固定体4に対して
回転する。このとき、光インタラプタ51,52,53
はスリット板2のスリットを通過することにより、その
受光素子からオン、オフの信号を出力する。光インタラ
プタ52及び53はスリットの周期に対して90°位相
のずれた位置に配置されており、スリット板2が回転す
ると、光インタラプタ52及び53から互いに90°位
相のずれたオン、オフ波形が得られる。光インタラプタ
51の信号で0°の信号が得られ、このときから光イン
タラプタ52及び53のエッジ変化をカウントする。こ
れにより、0°からの角度変化はカウント数をnとする
と、θ×n/4°として、ディジタル的に測定すること
ができる。例えば、スリット22間のピッチ角度を4°
とすると、1°分解能の角度出力を得ることができる。
【0012】また、リードスイッチ71の接点は、振子
1が左右それぞれ所定の角度まで傾いたときに閉じ、ス
イッチ出力が得られる。そして、スリット板2が回転す
ると、振子1に取り付けられた磁石81及び82の相互
作用によって、この回転速度に比例した電磁制動力が働
き、回転を抑制する。これにより振動などによる外乱の
影響を抑えることができる。
【0013】以上の構成により、機械的分解能θに対し
て、θ/4の分解能を得ることができ、高分解能化、小
型化が可能となる。また、システムの動作ラインに直列
にリードスイッチを含む回路を接続することにより、所
定の角度以上傾いているときにのみシステムをアクティ
ブ状態にし、角度出力が誤った信号を出力した場合で
も、システム的な誤動作を防止するフェイルセーフ機能
を実現することができる。また、高分解能センサとフェ
イルセーフセンサを別々に構成した場合と比較すると、
その外形を小さくすることができる。
【0014】(実施の形態2)図3は本発明の実施の形
態2における傾斜角センサの振子とリードスイッチの配
置関係を示す。図3に示していない部分、スリット板、
光インタラプタなどについては、実施の形態1に示した
ものと同様の構成であるため、ここでは説明を省略す
る。
【0015】図3において、1は振子である。83は磁
石であり、振子1の鉛直下向き位置に取り付けられてい
る。71はリードスイッチであり、図示していない固定
体4に固定されている。通常、実施の形態2による傾斜
角センサが水平状態にある場合には、リードスイッチ7
1の接点が磁石83の磁力により閉じ、また所定の角度
以上傾いた場合には、磁石83の磁力が弱まり、リード
スイッチ71の接点が開く位置関係にある。
【0016】以上の構成による動作として、光インタラ
プタによる出力は実施の形態1に示したものと同様のも
のが得られる。一方、リードスイッチ71の出力として
は、当該傾斜角センサが所定角以上傾いた場合に接点が
オフする出力が得られる。
【0017】以上の構成により、高分解能角度出力を得
るとともに、システムの動作ラインに直列にリードスイ
ッチを含む回路を接続することにより、所定の角度以上
傾いているときにはシステムをインアクティブ状態に
し、角度出力が誤った信号を出力した場合でも、システ
ム的な誤動作を防止するフェイルセーフ機能を実現する
ことができる。
【0018】(実施の形態3)図4は本発明の実施の形
態3における傾斜角センサの振子とリードスイッチの配
置関係を示す。図4に示していない部分、スリット板、
光インタラプタなどについては、実施の形態1に示した
ものと同様の構成であるため、ここでは説明を省略す
る。
【0019】図4において、1は振子である。83は磁
石であり、振子1の鉛直下向き位置に取り付けられてい
る。72及び73はリードスイッチであり、振子1の左
右方向に配置され、図示していない固定体4に固定され
ている。通常、本実施の形態3による傾斜角センサが水
平状態にある場合には、リードスイッチ72,73の接
点は開いており、また所定の角度以上傾いた場合には、
磁石83の磁力により、左右それぞれの傾きにより、リ
ードスイッチ72または73のどちらかの接点が閉じる
位置関係にある。
【0020】以上の構成による動作として、光インタラ
プタによる出力は実施の形態1に示したものと同様のも
のが得られる。一方、リードスイッチ72,73の出力
としては、当該傾斜角センサが所定角度以上傾いた場合
には、どちらかの接点がオンする出力が得られる。
【0021】以上の構成により、高分解能角度出力を得
るとともに、システムの動作ラインに直列にリードスイ
ッチを含む回路を接続することにより、所定の角度以上
傾いているときのみ右側及び左側をそれぞれ個別にシス
テムをアクティブ状態にし、角度出力が誤った信号を出
力した場合でも、システム的な誤動作を防止するフェイ
ルセーフ機能を実現することができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、重力以外
の外乱の影響を少なく、高分解能な角度信号がディジタ
ル的に得られるとともに、機械的に開閉できる接点をも
つリードスイッチを含むことにより、電磁波障害や光イ
ンタラプタの寿命等による誤動作に対し、フェイルセー
フ機能を与えることができる。また、高分解能センサと
フェイルセーフセンサを別々に構成した場合と比較する
と、振子、ダンパ、軸構造を共有化できるため、その外
形を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による傾斜角センサを示
す正面図
【図2】同側面図
【図3】本発明の実施の形態2による傾斜角センサの振
子とリードスイッチの配置関係を示す正面図
【図4】本発明の実施の形態3による傾斜角センサの振
子とリードスイッチの配置関係を示す正面図
【図5】従来の傾斜角センサを示す断面図
【符号の説明】
1 振子 2 スリット板 3 軸 4 固定体 6 非磁性の導体リング 21 零点検出スリット 22 角度検出スリット 51,52,53 光インタラプタ 71,72,73 リードスイッチ 81,82,83 磁束発生手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 31/12 H01L 31/12 D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被取付体に固着される固定体に対して軸
    周りに回転可能に支持された振子と、前記振子に取り付
    けられた二つの磁束発生手段と、前記振子に取り付けら
    れ、円周方向に一個所だけ設けられた零点検出スリット
    と円周方向に等間隔の複数個の角度検出スリットとをも
    つスリット板とを備え、前記固定体には前記スリット板
    を挟んで対向するように前記固定体に対して固定された
    3対の受発光素子からなる光インタラプタと、前記磁束
    発生手段と渦電流による電磁的制動の相互作用を起こす
    位置に配置された非磁性導体リングと、前記振子が所定
    の位置まで回転すると前記二つの磁石のうちいずれかの
    一つの磁束発生手段の磁力によって接点が閉じるリード
    スイッチを含み、前記3対の光インタラプタの内の2対
    は前記スリット板の角度検出スリットによって光が透過
    または遮断される位置にあり、またそれらはお互いにス
    リット板の回転方向に対して角度検出スリットの出現周
    期が90°ずれた位置関係にあり、他の1対の光インタ
    ラプタは前記スリット板が0°の位置にあるときに零点
    検出スリットを光が透過する位置に配置した傾斜角セン
    サ。
  2. 【請求項2】 振子に取り付けられた磁束発生手段は一
    つであり、リードスイッチは振子が所定の位置まで回転
    すると磁束発生手段の磁力が弱まることによって接点が
    開く位置に配置された、請求項1に記載の傾斜角セン
    サ。
  3. 【請求項3】 振子に取り付けられた磁束発生手段は一
    つであり、リードスイッチは、前記振子が所定の位置ま
    で回転すると磁束発生手段の磁力によって接点が閉じる
    位置に左右に一つずつ配置された、請求項1に記載の傾
    斜角センサ。
JP9727298A 1997-12-02 1998-04-09 傾斜角センサ Pending JPH11295062A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9727298A JPH11295062A (ja) 1998-04-09 1998-04-09 傾斜角センサ
US09/355,699 US6399941B1 (en) 1997-12-02 1998-12-01 Inclination angle sensor
PCT/JP1998/005399 WO1999028705A1 (fr) 1997-12-02 1998-12-01 Detecteur d'angle d'inclinaison
EP98956008A EP0964222A4 (en) 1997-12-02 1998-12-01 TILT ANGLE DETECTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9727298A JPH11295062A (ja) 1998-04-09 1998-04-09 傾斜角センサ

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