(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に形成された上向きの凹状球面に沿って変位自在な永久磁石と、該永久磁石の磁気を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段からの入力信号に基づいて前記支持体の傾斜状況を示す信号を出力する制御回路とを有する傾斜センサであって、
前記凹状球面と同心の下向きの凸状球面を、前記凹状球面と所定間隙をおいて対向配置し、該間隙内に下側が凸、上側が凹となるように球面状に湾曲成形された板状の前記永久磁石を遊挿すると共に、前記凹状球面の側縁部に前記磁気検出手段を少なくとも３個配設したことを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】
前記支持体は、有底円筒状内面を有する上ケース体と下ケース体と該上下の両ケース体間に狭設された球面板とからなり、前記上下のケース体のいずれか一方と球面板との間に形成される空室内に、前記磁気検出手段並びに前記制御回路を収容したことを特徴とする請求項１に記載の傾斜センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、傾斜状況を示す電気信号を出力する傾斜センサに関し、特に変位自在な永久磁石の磁気をホール素子等の磁気検出手段で検出することで傾斜角を計測するようにした傾斜センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、支持体に形成された凹状球面に沿って変位自在な永久磁石と、この永久磁石の磁気を検出する磁気検出手段と、この磁気検出手段からの入力信号に基づいて支持体の傾斜状況を示す信号を出力する制御回路とを有する傾斜センサが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような傾斜センサとして、例えば特開昭６３−２６５２０号公報には、単に永久磁石を凹状球面上に載置しただけの構成が開示されている。しかしながらこの構成では、自動車等の車両に搭載した場合のように上下方向の振動が外部から加わると、永久磁石が上下動してしまうために安定して傾斜角を計測できない。
【０００４】
一方、永久磁石の移動を規制するため、例えば特開昭６３−２６５２０号公報に開示されているように、永久磁石を揺動自在に吊るすようにすると、１方向にしか移動できないために一方向の傾きしか検出できなくなってしまう。また、例えば特開昭６３−２６５２０号公報に開示されているように、中空球の内部に永久磁石が取付けられた半球状のフロートを配設するようにすると、全方向の傾きを計測できるようになるが、その反面、構造が複雑化して部品点数が増加し製造コストが上昇するといった不都合が生じる。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の不都合を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、外部振動に対して安定した出力信号を得ることができ、かつ全方向の傾斜角を精度良く計測し得るように構成された安価な傾斜センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、本発明によれば、支持体に形成された上向きの凹状球面に沿って変位自在な永久磁石と、該永久磁石の磁気を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段からの入力信号に基づいて前記支持体の傾斜状況を示す信号を出力する制御回路とを有する傾斜センサであって、前記凹状球面と同心の下向きの凸状球面を、前記凹状球面と所定間隙をおいて対向配置し、該間隙内に下側が凸、上側が凹となるように球面状に湾曲成形された板状の前記永久磁石を遊挿すると共に、前記凹状球面の側縁部に前記磁気検出手段を少なくとも３個配設したことを特徴とする傾斜センサを提供することにより達成される。
【０００７】
特に、前記支持体は、有底円筒状内面を有する上ケース体と下ケース体と該上下の両ケース体間に狭設された球面板とからなり、前記上下のケース体のいずれか一方と球面板との間に形成される空室内に、前記磁気検出手段並びに前記制御回路を収容したものとすると好ましい。
【０００８】
【作用】
このような構成にすれば、永久磁石の上下が凸状球面と凹状球面とで規制されているため、外部振動に対して永久磁石が大きく上下動するのが防止される。しかも、凸状球面と凹状球面とが同心球状に配置されて両者の離間距離が一定であるため、両者の間隙内を支持体の傾斜に応じて永久磁石が全方向に円滑に移動可能である。このため、凹状球面に対する永久磁石の相対的な変位量から支持体の傾斜角を全方向に渡って計測することができると共に、傾斜状況を示す信号を安定して出力することが可能となる。
【０００９】
永久磁石の相対的な変位量は、凹状球面の側縁部に配設された少なくとも３つの磁気検出手段において、各磁気検出手段からの離間距離に応じて変化する永久磁石の磁気を検出することで求められ、この磁気検出手段からの入力信号に基づいて制御回路において支持体の傾斜状況、すなわち傾斜方向並びに傾斜角が算出される。
【００１０】
特に、上下のケース体の内部に配設された球面板の上面側或いは下面側に形成される空室内に磁気検出手段と制御回路とを収容するようにすると、本発明による傾斜センサが効率よく一体化されるために製造コストが低減される上に、取扱いが容易となるために車両等への取付作業を簡略化し得る。
【００１１】
【実施例】
以下に添付の図面に示された具体的な実施例に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【００１２】
図１・２は、本発明に基づき構成された傾斜センサを示している。この傾斜センサは、車両等の被計測物に固設されて傾斜状況、すなわち傾斜方向並びに傾斜角を計測するもので、有底円筒状の上・下のケース体１・２と、これらの開口縁同士の接合部に周縁を狭持された球面板３と、この球面板３の下面と下ケース体２の内面とで形成される空室Ａに収容された永久磁石４と、球面板３の上面と上ケース体１の内面とで形成される空室Ｂに収容された磁気検出手段としてのホール素子５並びに制御回路６とからなっている。
【００１３】
上・下の両ケース体１・２は、テフロン樹脂等の合成樹脂材にて射出成形されたものであり、これらの接合部が溶着されて防水構造になっている。磁気発生機器等からの外部磁気の影響が懸念される場合には、このケース体１・２をアルミ板等の金属板で外囲したり、或いは、ケース体１・２に導電性塗料を塗布したりして、磁気シールド加工を施すものとする。
【００１４】
下ケース体２の底壁内面には、凹状球面２ａが形成され、球面状に湾曲成形された球面板３の下面には、これと対向するように凸状球面３ａが形成されている。これら凹状球面２ａと凸状球面３ａとは、中心が互いに同一であり、両者の対向面間の径方向の間隔寸法が全面に渡って一定になっている。
【００１５】
この凹状球面２ａと凸状球面３ａとの間隙に、球面状に湾曲成形された円板状の永久磁石４が収容されている。この永久磁石４は、焼結成形品、或いは重量のある金属等でできたコアが内包された合成樹脂製のもので、その上面が凸状球面３ａと、その下面が凹状球面２ａとそれぞれ略同一の曲率になるように成形されている。また、永久磁石４は、凸状球面３ａと凹状球面２ａとの間の隙間寸法よりわずかに薄く成形されると共に、そのエッジ部分が全周に渡って円弧状に成形されている。このため、空室Ａの内部を永久磁石４が円滑に移動できる上に、永久磁石４の上下が凸状球面３ａと凹状球面２ａとで規制されることで、上下方向の振動によって永久磁石４が大きく上下動するのが防止される。
【００１６】
また、空室Ａに潤滑性オイルを封入しておくと、これによって、永久磁石４の横方向の移動に適度な抵抗が与えられるため、外部からの横方向の振動によって永久磁石がふらつくのが抑制される。この潤滑性オイルに粘性の高いものを選定すると、例えば車両に搭載した場合における加減速時の加速度による永久磁石のふらつきが抑制される。
【００１７】
ホール素子５は、球面板３の外周縁に沿って互いに等間隔をおいて球面板３の上面に合計４つ固設されている。これらの４つのホール素子５において永久磁石４の磁気が検出され、それからの出力信号が上ケース体１の底壁内面に固設された制御回路６に入力されて、被計測物の傾斜方向と傾斜角とが算出される。
【００１８】
なお、このホール素子５は、例えば球面板３の外周縁に沿って互いに等間隔をおいて合計３つ設けるようにしても良い。いずれにしても３点以上で永久磁石の磁力を検出できるようにホール素子５を配設すれば、永久磁石４の相対的な位置を把握し得るため、どの方向に傾いてもその傾斜角を正確に計測できる。
【００１９】
【発明の効果】
このように本発明によれば、全方向の傾斜角を計測できると共に、十分な計測精度を確保した上で、傾斜状況を示す信号を安定して出力することが可能となる。しかも、構造が極めて簡単である上に、効率良く一体化されるため、製造コストを低減する上で大きな効果がある。その上、上記の実施例に示されるように、合成樹脂性の上・下のケース体の接合部を溶着すれば、容易に防水構造とすることができる。
【００２０】
このような傾斜センサは、常時激しい振動が加わる使用状況、例えば自動車等の車両に搭載されると、特に有効であり、例えば、自動変速機のシフトダウンのタイミング制御や旋回時の車体の姿勢制御といった車体の傾斜状態に基づいて行う各種の制御に用いると、制御を格段に安定化できる。この他、車体の傾斜によって自重で開閉しようとするドアを支持する可変バランス手段を傾斜に応じて制御するようにして、ドアの開閉操作力を軽減するといった利用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づき構成された傾斜センサを示す縦断面図。
【図２】図１に示されるII−II線にて分断して示す横断面図。
【符号の説明】
１  上ケース体
２  下ケース体
２ａ  凹状球面
３  球面板
３ａ  凸状球面
４  永久磁石
５  ホール素子
６  制御回路
Ａ・Ｂ  空室
【図１】
0003541079.tif 000002
【図２】
0003541079.tif 000003