JPS63218814A

JPS63218814A - 傾斜センサ

Info

Publication number: JPS63218814A
Application number: JP5120987A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Odakawa; 小田川　良基; Hiroshi Imaizumi; 啓今泉; Teruo Mori; 輝夫森
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-03-07
Filing date: 1987-03-07
Publication date: 1988-09-12
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPH0810142B2

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−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１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図のように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１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
接磁気吸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Ｆ。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、ｐ、＝Ｗ＋Ｆ。

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Ｑｏ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Ｗが生じ、この分力Ｗ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ｒ。も生じ、この分力「。は分力Ｗ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Ｆ□。

磁性流体６の上向きの力ｐ□の外に、磁性体１ｏによる
磁気吸引力ｆ□が作用する。そしてＰ　１＋　ｆ　ｘ　
＝　Ｗ　＋Ｆ□ 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Ｑｌ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Ｑ１は、　Ｑよ＞Ｑｏ　
　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Ｆ工は、　　Ｆ工＜Ｆ、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Ｗ、磁気吸引力Ｆ１の分力Ｐ０及
び磁気吸引力ｆ１の分力Ｔ１が生じ、分力Ｐ１とＴ１は
共に重力の分力Ｗとは逆向きに作用するが、！”１＋７
．と第３図の分力ｒ。とを比較すると　　ｔ１＋？工＜
Ｆ、　　　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ｆ
２（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Ｆ、（図示せず）は、第３図の場
合のＦｌｌ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Ｌ（図示せず）が大きく
、その結果、　　Ｐ、＋７２＞’Ｐａ　　　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（σ８）、
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１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６７はプリ
ント基板】７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、）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１７の対角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、６ｎｍ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太き
くる。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１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。特許出願人　　　ティーディーケイ株式会社１１：１Ｉ４−０中空部　５−永久磁石　６−磁性うえイ本７ヲｊ
−ド入イ・ｌ±　１０．−磁性イ本１１−＝ケー人＋２
−、、底部１３−周！　　＋５−Ｊ伏付台　１７−プリ
ント基板に１６．凹溝第２図第３図（ａ）　　　　　　　　　　（ｂ）第４図（ａ）　　　　　　（ｂ）第５図ＢＣＤイｉ、！フー第６図第７図（ａ）（ｂ）　　　７ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（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。
（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。
（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。
（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。