JPS60249003A - 傾斜角検出センサ及びその製造方法 - Google Patents

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） 本発明は電気式傾斜角検出装置に関する。特に、本発明
は電気的に傾斜角を検出する傾斜角検出センサであって
、該傾斜角検出センサ゛は閉じたチャンバが内部に形成
される本体を有し、チャンバはバブルが形成される如く
充填された所定量の導電性の流体を含み、更に前記傾斜
角検出センサは少なくとも１つのメイン電極と少なくと
も１つの第１及び第２の補助電極を有し、該第１及び第
２の補助電極は本体を通ってチャンバ内にのびておりか
つ本体の外部からアクセス可能であって、少なくとも１
つの予め決められた方向に関する本体の傾斜の変化はバ
ブルの移動と、補助電極とメイン電極との間で測定可能
な電気的抵抗値の変化とを引き起こすものを対象とする
。

（従来の技術） 今日まで製造されている上記の如きタイプの電気式傾斜
角検出装置は中空の略腎臓型のガラス体を一方する。こ
のガラス体はその端部を通る２つの電極（補助電極）を
有する。また、これらの補助電極はメイン電極と組み合
わさる。本体内の導電性流体は通常、電解液である。セ
ンサの電極は周知のブリッジ測定回路の２つのブランチ
に接続される。従って、センサがその縦軸に沿って傾斜
すると、電解液は本体の一端がら他端に流れ、メイン電
極と１つの横方向電極との間の抵抗は減少し、メイン電
極と他の横方向電極との間の抵抗は増大する。従って、
２つの可変抵抗が形成され、これらがａ、ｃ、ブリッジ
内に接続されると、予め決められた方向に対するセンサ
の傾斜角に比例する電気信号が得られる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の如き従来のセンサは種々の問題点を有する。第１
に、センサの特性は本体の形状に大きく依存する。本体
は既に説明したようにガラスで構成され、ガラスが高い
温度で可塑性状態にあるときに成形される。従って、２
つのセンサの本体形状□これらは通常同一である□は、
顕著に異なる。このことは、センサの電気的特性にかな
りの影響を与える。センサの形状の変形に対する救済策
を提供するために、従来の構成では、複雑な電子的補償
回路を用いる必要がある。

また、従来のセンサは比較的高価な物質を用いる必要が
あるため極めてコスト高となり、また低コストの製産ラ
インに容易に適合しないという問題点がある。

本発明の目的は、上記構成の従来の電気式傾斜角検出セ
ンサを改良し、従来の問題点を解決することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するための本発明の主な特徴は、本体が
第１及び第２のエレメントを有し、これらのうちの少な
くとも１つは中空であって、前記２つのエレメントは互
いに封止されてチャンバが形成され、メイン及び補助電
極は少なくとも１つのニレメン１〜」二にスクリーン印
刷により付着される導電性ストリップによって構成され
ることにある。

特に、本発明によれば、これらの電極は厚膜導体で形成
される。

本発明によるセンサの更に別の特徴及び利点は、以下に
述べる詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明はまた、上記タイプの傾斜角検出センサの製造方
法を提供する。

この方法は以下の工程を含む。すなわち、少なくとも表
面上で電気的に絶縁される第１．及び第２のエレメント
を、少なくとも］つのエレメントが他方のエレメントと
ともにチャンバを形成するためのキャビティを具備する
如く形成する工程と、導電性物質で形成される少なくと
も第１及び第２のストリップを補助電極として作用させ
るために第１及び第２のエレメントの少なくとも一方に
設け、更に導電性物質で形成されるストリップをメイン
電極として作用させるために第１及び第２のエレメント
の少なくとも一方に設ける工程と、導電性ストリップが
少なくとも部分的にチャンバ内にあるように第１及び第
２のエレメントを封止する工程とを有する。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づき図面を参照して説明する
。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示す図である
。本発明によるセンサは互いに接合される２つのエレメ
ント２，３を有する本体１を含む。

図示する実施例の場合には、エレメント２はほぼ円筒状
であって、半球体状すなわち球体のセグメント状のキャ
ビティを有する。

エレメント３は基体として作用し、図示する実施例の場
合にはほぼ平行六面体状であって、適度の厚みを有する
。エレメント２と３は次の物質から形成可能である：セ
ラミック、アルミナ（ＡＩ２２０８）、酸化ジルコニウ
ム（Ｚｒ２０３）、酸化ベリリウム（Ｂｅｄ）、フォス
テライト（２ＭｇＯ−３ｉ○２）、ステアタイト（Ｍ　
ｇ　Ｏ−Ｓ　ｘ　Ｏ２）、又は絶縁表面層を得るために
エナメルされた物質、ガラス化された物質もしくは陽極
酸化された物質もしくは他の絶縁物質。

第３図から特に明らかなように、３つの導電性ストリッ
プ５，６及び７は中空のエレメント２に対向するエレメ
ント３（これを特に支持プレートという）の表面に与え
られている。これらの導電性ストリップは周知の厚膜付
着法に従って、スクリーン印刷及び引き続いて行なわれ
る融着によって形成される。これらのストリップを構成
する物質としては、厚膜付着法にて用いられるいずれか
１つのものが用いられる。例えば、貴金属（銀、パラジ
ウム、プラトニウム金など）もしくは他の゛金属（銅、
ニッケル、アルミニウムなど）をベースとする導電体又
は重合体タイプの導電体が用いられる。

第３図において、導電性ストリップ５ないし７はそれぞ
れ、支持プレート３の同じ側に互いに隣接する端部５ａ
、６ａ及び７ａを有する。これらの端部は外部回路との
接続用として用いられる。また、以下に述べるように、
これらの端部はセンサの電極として機能する。

導電性ストリップ６はメイン電極又は共通電極として機
能する。またその大きさは、エレメント２及び３が互い
に接合されたときに、このストリップがこれらのエレメ
ントで形成されるチャンバ内にキャビティ４の口の周囲
の直径にほぼ等しくなる程度にのびる如く設定される。

本実施例では導電性ストリップ５、換言すれば補助電極
５は端部６ａとは反対側に位置するメイン電極６の端部
に面する第２の端部５ｂを有する。

キャビティ４の口を取り囲む中空のエレメント２の環状
面にほぼ対応する形状であって絶縁性接着剤で形成され
た円形リング８は、厚膜付着法により支持プレート３上
に設けられる。絶縁性のリング８は導電性ストリップ５
の端部５ｂ、メインストリップ６の中間部分及び端部７
ａとは反対側のストリップ７の端部７ｂ上に付着される
（第３図）。

中空のエレメント２はまた、厚膜付着法によりその上に
付着された導電性ストリップ９，１０を支持する。これ
らの導電性ストリップは第２図、第４図及び第５図から
明らかなように、キャビティ４の表面が属する球状表面
の円弧に沿ってのびている。

これらの導電性ストリップ９，１０はそれぞれ端部９ａ
、１０ａを有する。これらの端部は中空のエレメント２
の縁を越えて円筒の外側表面上にのびている。

端部１０ａ（第４図）は導電性ストリップ１０の残りの
部分と導電性ストリップ９とを通るキャビティ４の直径
方向から離れる方向にのびている。

絶縁性接着剤で形成されるリング１１（第４図）は、キ
ャビティ４の口を取り囲む中空のエレメント２の環状表
面上に付着されている。このリングの直径は支持プレー
ト３に設けられるリング８の直径に対応する。

中空のエレメント２は、次に述べる方法で支持プレート
３に接合される。中空のエレメント２は、リング１１と
８が互いに向い合い、またストリップ１０と９も互いに
向い合うように、支持プレート３上に設置される。そし
て、絶縁性のリング１１及び８は加熱によって互いに融
着される。これらのリングを構成する物質ｉしては、例
えばガラス又は絶縁性樹脂を用いることができる。

上述したように、導電性ストリップ１０の端部１０ａは
、この端部が支持プレート３上の導電性ストリップ７に
面するように、導電性ストリップ１０の残りの部分の方
向とは異なる方向に配列されている。導電性ストリップ
１０及び７のそれぞれの端部は共融合金又は銀、金もし
くは銅の如き導電性物質の粒体が充填されたエポキシ樹
脂によって作られた融着剤（第１図の参照番号１６で示
されている）を用いて相互に電気的に接続される。導電
性ストリップ９の端部９ａとストリップ５の端部５ｂも
同様に、互いに融着される。

予め決められた量の導電性の流体１４は支持プレート３
と中空のエレメント２で形成されるチャンバ１２内に、
支持プレート３に形成されている穴１３を介して注入さ
れる。そして、穴１３は例えば共融合金又はエポキシ樹
脂を用いて封止される。チャンバ１２内に注入された導
電性の流体１４の量は、この流体がチャンバ１２を完全
に満たすことなく、第２図及び第５図の参照番号１５で
示される″バブル″が形成されるように決められる。

センサが支持プレート３上に水平に設けられると、バブ
ル１５は導電性ストリップ９とｊＯの間に対称に位置す
る。この状態では、ストリップ５と６の間で測定可能な
電気的抵抗とニレメン１−６と７の間で測定可能な電気
的抵抗とはほぼ等しい。

支持プレート３が例えば第５図に示すように、水平面に
対し角度αだけ傾斜すると、バブル１５は移動する。こ
の状態で、導電性ストリップ６と７の間で測定可能な抵
抗値の減少とストリップ５と６の間で測定可能な抵抗値
の増加とを検出することができる。抵抗値のこれらの変
化は、角度αを指示する。

上述したセンサをブリッジ回路に接続することにより、
抵抗値の変化、従ってセンサの傾斜を検出することがで
きる。

第６図はこの目的のために用いられる実施可能な回路の
一例を示す。同図において、導電性ストリップ６と７の
間の抵抗及び導電性ストリップ５と６の間の抵抗はそれ
ぞれＲ工及びＲ２で示される。

これらの抵抗は、センサの傾斜に基づく上述したバブル
１５の移動に従って変化する。抵抗Ｒ３とＲ２はブリッ
ジ回路を形成するために、抵抗Ｒ１とＲ２に対し図示の
如く接続される。一定電圧が抵抗Ｒ３とＲ４に共通の端
子１８とストリップ６の端部Ｂａに印加されると、導電
性ストリップ５の端部５ａと導電性ストリップ７の端部
７ａとの間の電圧Ｖは傾斜角を指示する。

第１図ないし第５図に示した実施例は、１つの軸に関す
るセンサの傾斜のみを検出することができることは明ら
かである。

エレメント２と３の形状を実質的に変更しなくても、エ
レメント２と３に設けられる導電性ストリップの簡単な
変更により、１つの而すなわち１組の平行でない共通面
上の軸に関する傾斜を検出可能なセンサを構成すること
ができる。第７図はこの目的のために、導電性ストリッ
プの実施可能な形状と配列の一例を示す。第７図から明
らかなように、チャンバ１２内に設けられたストリップ
６の一部が相互に１２０°の角度をもつ３つのアーム６
ｂ、６ｃ、６ｄを構成するように形成された導電性スト
リップ６（メイン電極）を有する。３つの導電性ストリ
ップ１０９，１１０，１１１は互いに１２０°の角度と
なるように配列されており、中空のエレメント２のキャ
ビティ４上に前記３つのアームに対応するように設けら
れている。前記３つの導電性ストリップと前記メインス
トリップ６の３つのアームとの間の抵抗を測定すること
により、基準面にＨする支持プレート３の面の傾斜値が
得られる。

導電性ストリップの別の配列を第８図に示す。

同図において、２つのメインストリップ６及び１０６（
これらは互いに重ね合わされ、かつ絶縁されている）は
、チャンバ１２内に互いに９０″　となる４つのアーム
を形成している。互いに等しい角度で離間された４つの
導電性ストリップ１０９ないし１１２は中空のニレメン
１〜２のキャビティ４の壁土に４つのアームに対応する
如く設けられている。

第７図及び第８図の変形例として、支持プレート３上に
適当な数の導電性ストリップを設けることができること
は明らかである。

第９図に示すように、ハイブリッド回路１０を厚膜付着
法により支持プレート３上に形成することが有利である
。この回路はセンサに対する電源回路とセンサから出力
される信号に対する増幅及び処理回路を含み、更に任意
に補正及び温度補償回路を含む。この構成により、傾斜
角検出センサとこれに関連する電子回路とを単一のモノ
リシック構成とすることができる。

（発明の効果） 本発明による傾斜角検出センサは、数々の利点を有する
。本発明によれば幾何的性質と電子的性質との良好な整
合性をもった製造ラインで製造することが容易になる。

本発明によれば、極めて安価な物質から高い度合いで自
動化されたラインで製造でき、従って低コストである。

本発明のセンサの構造は極めて強度であり、強い振動が
存在する状況下での使用においても適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による傾斜角検出センサの傾斜図、第２
図は第１図の■−■線断面図、第３図は第２図のｎｒ−
ｍ線断面図、第４図は第３図の■−■線断面図、第５図
はセンサが水平面に対して傾斜している場合における第
２図と同様の図、第６図は使用可能なブリッジ回路の電
気回路、第７図は１つの面すなわち２つの軸に関するセ
ンサの傾斜を検出可能な本発明によるセンサの電極の配
列を示す斜視図、第８図は第７図と同様の目的をもつ本
発明によるセンサの電極の他の配列を示す斜視図、及び
第９図はセンサから出力される電気信号に対する増幅及
び／又は補償回路が単一の支持体に組み合わされた場合
の本発明によるセンサの変形例を示す斜視図である。 １−ｍ一本体、　２．３−−一エレメント、４−ｍ−キ
ャビティ、５，７，８．１０−ｍ−補助電極、６−−−
メイン電極、８．ＩＬ−ｍ−絶縁性接着剤、Ｉ２−ｍ−
チャンバ、　１４−ｍ−流体。 特許出願人 マレリー　オートロニカ　エッセ　ピア特許出願代理人 弁理士　山　本　恵　− 図面の浄書（内′；′Ｉに変更なし） 手続補正書（自発） 昭和６０年６月２５日 特許庁長官　志賀　学殿 １　事件の表示 昭和６０年特許願第０９５６６１号 ２　発明の名称 傾斜角検出センサ及びその製造方法 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　マレリーオートロニカエッセ　ピア４代理人 願書の特許出願人代表者の欄及び委任状並びに図面６補
正の内容 （１）訂正願書を別紙の通り提出する。 （２）委任状及び訳文を別紙の通り提出する。 （３）正式図面（内容に変更なし）を別紙の通り提出す
る。 、【≦へ］マ＼、以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電気的に傾斜角を再検出する傾斜角検出センサで
   あって、該傾斜角検出センサは閉じたチャンバ（１２）
   が内部に形成される本体（１）を有し、チャンバ（１２
   ）はバブル（１５）が形成される如く充填された所定量
   の導電性の流体（１４）を含み、更に前記傾斜角検出セ
   ンサは少なくとも１つのメイン電極（６）と少なくとも
   １つの第１及び第２の補助電極（５，９；　７，１０）
   を有し、該第１及び第２の補助電極は本体（１）を通っ
   てチャンバ（１２）内にのびておりかつ本体（１）の外
   部からアクセス可能であって、少なくとも１つの予め決
   められた方向に関する本体（１）の傾斜の変化はバブル
   （１５）の移動と、補助電極（７，１０；　５，９）と
   メイン電極（６）との間で測定可能な電気的抵抗値の変
   化とを引き起こすものにおいて、 本体（１）は第１及び第２のエレメント（２，３）を有
   し、このうちの少なくとも１つのエレメント（２）はキ
   ャビティ（４）を有し、第１及び第２のエレメント（２
   ，３）はチャンバ（１２）を形成する如く互いに封止さ
   れており、前記メイン電極及び補助電極は第１及び第２
   のエレメント（２，３）のうちの少なくとも１つのエレ
   メント上にスクリーン印刷により付着される導電性物質
   で形成されたストリップ（５゜６．７，９，１０）によ
   って形成されることを特徴とする傾斜角検出センサ。 （２）ストリップ（５，６，７，９，１０）は厚膜付着
   法によって形成されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の傾斜角検出センサ。 （３）第１及び第２のエレメント（２，３）は絶縁性接
   着剤（８，１１）によって互いに接合されることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の傾斜角検出センサ
   。 （４）絶縁性接着剤（８，１１）は厚膜イ」着法によっ
   て第１及び第２のエレメント（２，３）のうちの少なく
   とも１つに付着されることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項に記載の傾斜角検出センサ。 （５）前記チャンバを形成する第１及び第２のエレメン
   ト（２，３）のうちの一方のエレメント（３）は平坦で
   あって、他方のエレメント（２）はキャビティ（４）を
   有し、少なくともメイン電極（６）は平坦のエレメント
   （３）に設けられ、補助電極（９，１０）は少なくとも
   部分的に中空のエレメント（２）に設けられることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
   一項に記載の傾斜角検出センサ。 （６）キャビティ（４）は半球体形状であることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の傾斜角検出センサ
   。 （７）補助電極（９，１０）は少なくとも部分的に前記
   半球体形状であるキャビティの壁に沿って設けられ、メ
   イン電極（６）は補助電極を結ぶラインに対応するライ
   ンに沿ってのびていることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項に記載の傾斜角検出センサ。 （８）第１及び第２の補助電極（９，１０）はこれらを
   接合する接着剤（８，１１）を介してチャンバ（４）の
   外側にのび更に中空のエレメント（２）の外側表面上に
   のびており、平坦なエレメント（３）はメイン電極（６
   ）を支持する面であってチャンバ（４）の外側で、第１
   及び第２の補助電極（９，１０）に電気的に接続される
   第１−及び第２の導電性ストリップ（５，７）を支持す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項の
   いずれか一項に記載の傾斜角検出センサ。 （９）前記傾斜角検出センサは少なくとも１つのメイン
   電極（６）と組み合わさる少なくとも３つの補助電極（
   １０９，１１０，１１，１）を含み、１つの平面に関す
   る本体（１）の傾斜の検出が可能なことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか一項に記載
   の傾斜角検出センサ。 （１０）前記傾斜角検出センサは第１及び第２の組の補
   助電極（１１，０，１１２；　１１１，１０９）にそれ
   ぞれ組み合わさる第１及び第２のメイン電極を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９項のいず
   れか一項に記載の傾斜角検出センサ。 （１１）第１及び第２の組の補助電極（１１０，１１２
   ；１１１．１０９）はそれぞれ半球体形状のキャビティ
   の表面上に相互にほぼ直角となるように配列されること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項又は第１０項のいず
   れか一項に記載の傾斜角検出センサ。 （１２）本体（１）を形成するエレメント（２，３）は
   セラミクス物質で形成されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１゜項ないし第１１項のいずれか一項に記載の
   傾斜角検出センサ。 （１３）本体（１）を形成するニレメン１−（２，３）
   は電気的絶縁物質の表面層を有する金属で形成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第２項のい
   ずれか一項に記載の傾斜角検出センサ。 （１４）ハイブリッド増幅及び／又は温度補償回路は厚
   膜付着法によってチャンバ（４）の外側のエレメント（
   ２，３）のうちの一方のエレメント（３）に付着される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１３項
   のいずれか一項に記載の傾斜角検出センサ。 （１５）少なくとも表面上で電気的に絶縁される第１及
   び第２のエレメント（２，３）を、少なくとも１つのエ
   レメント（２）が他方のエレメント（３）とともにチャ
   ンバ（１４）を形成するためのキャビティ（４）を具備
   する如く形成する工程と、 補助電極として作用する、導電性物質で形成される少な
   くとも第１及び第２のストリップ（５，７）を第１及び
   第２のエレメント（２，３）の少なくとも一方に設け、
   更にメイン電極として作用する、導電性物質で形成され
   るストリップ（６）を第１及び第２のエレメント（２，
   ３）の少なくとも一方に設ける工程と、 導電性ストリップ（５，６，７）が少なくとも部分的に
   チャンバ内にあるように第１及び第２のエレメント（２
   ，３）を封止する工程と、 を有することを特徴とする傾斜角検出センサの製造方法
   。 （１６）導電性の流体（１４）は本体（１）を形成する
   ２つのエレメント（２，３）のうちの一方に形成される
   穴（１３）を介してチャンバ（４）内に注入され、穴（
   １３）は導電性の流体（１４）の注入後密封されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載の製造方法
   。 （１７）導電性の流体（１４）は封止されているエレメ
   ント（２，３）のうちの一方のエレメント（２）のチャ
   ンバ（４）内に注入されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１５項に記載の製造方法。 （］８）第１及び第２のエレメント（２，３）は絶縁性
   接着剤（ａ、ｉｉ）によって相互に接合されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１６項又は第１７項のいずれ
   か一項に記載の製造方法。 （１９）加熱によって粘性となる絶縁性物質で形成され
   る層（８，１１）が互いに接合されるエレメント（２゜
   ３）の領域に与えられ、これらの領域が当接され。 そして十分に熱せられて前記絶縁性物質の層（８゜１１
   ）が互いに融着するように、エレメント（２，３）が接
   合されることを特徴とする特許請求の範囲第１８項に記
   載の製造方法。 （２０）導電性ストリップ（５，６，７，９，１，０）
   及び絶縁性接着剤の層（８，１１）は厚膜付着法にてエ
   レメント（２゜３）に連続して設けられることを特徴と
   する特許請求の範囲第１９項に記載の製造方法。 （２１）チャンバ（４）を形成するエレメント（２，３
   ）の一方のエレメント（３）は平坦であって、他方のエ
   レメント（２）はキャビティ（４）を有し、少なくとも
   １つのメイン電極はエレメント（３）に設けられ、補助
   電極は中空のエレメント（２）に設けられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１５項ないし第２０項のいずれ
   か一項に記載の製造方法。 （２２）少なくとも２つの導電性ストリップ（Ｑ、］、
   ０）はキャビティ（４）を有するエレメント（２）上に
   設けられて補助電極を形成し、これらの補助電極はキャ
   ビティ（４）の表面上及びチャンバ（４）の外側のエレ
   メント（２）の表面上に鷺れぞれ部分的にのび、メイン
   電極として作用する第１の導電性ストリップ（６）及び
   少なくとも１組の補助ストリップ（５，７）はエレメン
   ト（３）上に設けられ、これらの補助ストリップはエレ
   メント（２）のストリップ（１０，９）の外側端部（１
   ０ａ、９ａ）に隣接する領域までチャーンバ（１２）の
   外側に残るエレメント（３）の表面の一部にわたっての
   びており、エレメント（２，３）の接合後、中空のエレ
   メント（２）のストリップ（１０，９）の外側端部（１
   ０ａ、９ａ）及びエレメント（３）の補助ストリップ（
   ５，７）の対応する端部は導電性物質を用いた融着によ
   って電気的に接続されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１９項又は第２０項のいずれか一項に記載の製造方
   法。 （２３）ハイブリッド電源及び／又は増幅及び／又は測
   定及び／又は温度補償回路（＋００）は厚膜付着法によ
   り本体（１）を形成するニレメン１−（２，３）のうち
   の少なくとも一方に設けられ、前記回路（１００）は厚
   膜付着法によって一方又は両方のエレメント（２，３）
   上に形成される導電性ストリップによって、メイン及び
   補助電極に接続されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１５項ないし第２２項のいずれが一項に記載の製造方
   法。