(57)【要約】【課題】  検出体である移動体の移動が容易でありながら振動の影響を受けにくく精度が確保でき、簡素な構造で小型化も可能で安価な傾斜センサを提供する。【解決手段】  筐体部材４内に軸支された振り子部材２の傾動を検出して筐体部材４の傾斜を検出する傾斜センサにおいて、前記振り子部材２の自由端部にボール部材３を遊嵌したことにより、傾動が検出される振り子部材２の動きが転動面１６に対して摩擦抵抗の少ないボール部材３に支配されるため、応答性の高いボール部材３の動きがそのまま振り子部材２の動きに反映されて検出角度が安定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体部材内に軸支された振り子部材の傾動を検出して筐体部材の傾斜を検出する傾斜センサにおいて、前記振り子部材の自由端部にボール部材を遊嵌したことを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】
前記ボール部材が、筐体部材における中立範囲と該中立範囲外の両側に延設される設定傾斜面との境界に形成される節度部を有する転動面上を転動するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項３】
前記筐体部材内にダンピング用の液体を封入したことを特徴とする請求項１または２に記載の傾斜センサ。
【請求項４】
前記振り子部材に設置された磁石部材を、前記筐体部材外に設置したセンシング部により検知するように構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の傾斜センサ。
【請求項５】
前記振り子部材に、慣性力抑制部材を付設したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の傾斜センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体部材内に軸支された振り子部材の傾動を検出して筐体部材の傾斜を検出する傾斜センサに関する。特に、振動の影響を受け易い二輪車の転倒等を検出するバイク傾斜センサに有用であるが、移動体の傾斜センサあるいは傾斜スイッチとしても採用が可能である。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両等の移動体の傾斜を検出する傾斜センサとしては、傾斜によって移動する振り子や球の位置を磁気的に検出するＭＲ素子（磁気抵抗素子）を用いたり、傾斜によって移動する振り子や球を光学的に検出する発光ダイオードやフォトセンサを用いていたが、これらのＭＲ素子やフォトセンサは高価であり、小型化が困難であった。そこで、傾斜によって移動する振り子に設置した磁石の位置を、ホールＩＣ（半導体に対し磁場が影響を及ぼすホール効果を利用して磁気を電圧に変換するホール素子、電圧増幅器および比較器を内蔵し、磁気量と基準値を比較して出力端子電圧を変化させるＩＣ）にて検出することで、安価で簡素な構造の傾斜センサが提案された（例えば下記特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３２４３２４号公報（特許請求の範囲参照）
【特許文献２】特開２０００−１４９７３６号公報（特許請求の範囲参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に開示されたものを図６を用いて簡単に説明する。非磁性材料からなるハウジング１０１内で、傾斜に応じて移動する永久磁石からなる略円柱状の移動体１０２を、ホールＩＣ等の磁気検出素子１０３で感知することにより、装着される被検出体の傾斜を検出する。ハウジング１０１の内部空間は、基準位置Ｐから異なる２方向に延びる転動面１０８ａ、１０８ｂを備えたものである。
【０００４】
前記特許文献２に開示されたものを図７を用いて簡単に説明する。着磁したムーブメント２０２をケース２０１に回動自在に軸支し、ムーブメント２０２の回動をホール素子２０５により検出するようにした傾倒センサにおいて、下ケース２１１側にムーブメント２０２の軸２０３を受け入れる軸受部２１６を設けるとともに、上ケース２１２側に前記軸受部２１６を塞ぐ部材２１７を突出形成し、上下のケース２１２、２１１を嵌め込むことで、ムーブメント２０２の軸２０３を部材２１７にて支持させたものである。
【０００５】
前記特許文献１に開示された傾斜センサにより、永久磁石からなる略円柱状の移動体１０２の容易な転動をホールＩＣ等の磁気検出素子１０３が検出するので、簡素な構造で動作特性に優れ、小型化、薄型化が可能となって、傾斜方向の特定も容易となった。しかしながら、移動体１０２が略円柱状であることもあって、傾斜壁面との摩擦抵抗や時には引っ掛かりを発生し、検出精度がばらつく虞れが生じた。また、二輪車のように振動の影響を受け易いものの傾斜を検出するものでは、チャタリングによる誤検出が多発する虞れも生じた。
【０００６】
また、前記特許文献２に開示された傾倒センサにより、前記特許文献１のものと同様に簡素な構造にて、応答性よく車両の傾倒状態を検出でき、しかも、脱落防止のための２次加工を何ら施すことなく、簡単かつ確実にムーブメントをケース内にセットできることとなった。しかしながら、これらの従来のものでは、移動体およびムーブメントのいずれの磁石部材もアナログ的に連続して傾斜移動するため、磁石の磁力および検出部であるホールＩＣの感度のばらつきに依存して検出精度を向上させるためには、これらの磁石部材をある程度大きくするとともに、充分な移動量を確保する必要があった。そのため、外形が大きくなって材料費や設備費が嵩んだ。逆に、小型化することにより安価になるものの、ばらつきの影響を受け易く検出傾斜角度の精度が低下する虞れがあった。
【０００７】
そこで本発明は、前記従来の傾斜センサの諸課題を解決して、検出体である移動体の移動が容易でありながら振動の影響を受けにくく精度が確保でき、簡素な構造で小型化も可能で安価な傾斜センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため本発明は、筐体部材内に軸支された振り子部材の傾動を検出して筐体部材の傾斜を検出する傾斜センサにおいて、前記振り子部材の自由端部にボール部材を遊嵌したことを特徴とする。また本発明は、前記ボール部材が、筐体部材における中立範囲と該中立範囲外の両側に延設される設定傾斜面との境界に形成される節度部を有する転動面上を転動するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記筐体部材内にダンピング用の液体を封入したことを特徴とする。また本発明は、前記振り子部材に設置された磁石部材を、前記筐体部材外に設置したセンシング部により検知するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記振り子部材に、慣性力抑制部材を付設したことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、筐体部材内に軸支された振り子部材の傾動を検出して筐体部材の傾斜を検出する傾斜センサにおいて、前記振り子部材の自由端部にボール部材を遊嵌したことにより、傾動が検出される振り子部材の動きが転動面に対して摩擦抵抗の少ないボール部材に支配されるため、応答性の高いボール部材の動きがそのまま振り子部材の動きに反映されて検出角度が安定する。
【００１０】
また、前記ボール部材が、筐体部材における中立範囲と該中立範囲外の両側に延設される設定傾斜面との境界に形成される節度部を有する転動面上を転動するように構成した場合は、振り子部材の動きが転動面に対して摩擦抵抗の少ないボール部材に支配されて検出の応答性が高いものでありながら、節度部の位置を適切に設定することで、被検出体が検出すべき傾斜角度に傾斜到達するまでボ−ル部材が前記節度部に留め置かれるので、ボール部材のデジタル的な挙動により、振動による影響を受けにくく、チャタリングの発生の虞れを解消して検出角度の精度を向上させることができる。さらに、前記筐体部材内にダンピング用の液体を封入した場合は、さらに、振動による影響を抑制してチャタリングの発生を確実に防止できる。
【００１１】
さらにまた、前記振り子部材に設置された磁石部材を、前記筐体部材外に設置したセンシング部により検知するように構成した場合は、簡素な構造の検出部であるセンシング手段が構成されて、安価で確実な検出が可能となり、検出精度が安定して高品質が確保される。なお、被検出体が傾斜して設定傾斜面の傾斜角度に到達すると、ボール部材が節度部下からこの設定傾斜面に移行して転動し、これにより振り子部材が即座にスイッチ動作して傾斜検出が行われるため、センシング部（ホールＩＣ等）の精度や磁石部材の磁力のばらつきの影響を受けない。このため、センシング部の感度や磁石部材の磁力の調整は不要であり、傾斜センサにこれらを組み込む際、選別する必要もない。また、前記振り子部材に、慣性力抑制部材を付設した場合は、振り子部材自身の質量による回転力を抑制するので、振り子部材に遊嵌されたボール部材が設定角度よりも先行して転動する虞れを解消でき、適正なボール部材の転動遅延を可能にして誤検出を防止し、検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明に係る傾斜センサを実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の傾斜センサの第１実施例を示す正面図、図２は傾斜時のボール部材および振り子部材の挙動を説明する正面図、図３は本発明の傾斜センサの第２実施例を示す正面図、図４は本発明の傾斜センサの第３実施例を示す正面図、図５は本発明の傾斜センサの第４実施例を示す全体斜視図である。本発明の傾斜センサの基本的な構成は、図１の第１実施例に示すように、筐体部材４内に軸支された振り子部材２の傾動を検出して筐体部材４の傾斜を検出する傾斜センサにおいて、前記振り子部材２の自由端部にボール部材３を遊嵌したことを特徴とする。
【実施例１】
【００１３】
本発明の傾斜センサは、図１に示すように、所定厚みの適宜の形状（図示の例では方形）の筐体部材４を本体部とし、該筐体部材４の内部をくり抜いて形成した凹部１０内に軸支された振り子部材２を収容するとともに、後述する実施例４の説明図である図５に示すように、筐体部材４の前部正面を閉塞し、検出部であるセンシング部を構成するホールＩＣを設置した蓋部材１１とから構成される。筐体部材４の裏面は、別途の蓋部材にて閉塞してもよいし、前記振り子部材２を収容する凹部１０を有底状に構成してもよい。
【００１４】
振り子部材２は、やや上部の支軸１２を軸支点として回動自在に構成される。支軸１２は蓋部材１１の組付け時に該蓋部材１１軸支されてもよい。振り子部材２における支軸１２のやや下方に永久磁石部材１が埋設等により設置される。振り子部材２の下端部すなわち自由端部には凹部１３が形成され、該凹部１３にはボール部材３が遊嵌される（上下動自在で、振り子部材の回動方向には殆ど間隙を設けない）。振り子部材２における支軸１２の上方にはバランスウェイト８が設置される。
【００１５】
バランスウェイト８は、振り子部材２の慣性力抑制部材として機能し、振り子部材１２自身の質量による慣性によって発生する回転力を抑制するので、後述するように、振り子部材１２に遊嵌されたボール部材３が設定角度よりも先行して転動することによる誤検出の防止を解消すべく、適正なボール部材３の転動遅延を可能にして検出精度を向上させることができる。
【００１６】
そして、振り子部材２が収納される筐体部材４の凹部１０には、例えばエチレングリコール等のある程度の粘度を有して耐蝕性に優れる液体７が密閉して封入される。液体７は屋外で使用される二輪車等の車両が晒される外気温、−２０°Ｃ〜１００°Ｃにても特性に変化を生じないものが好適である。液体７は、振動が多い条件下で使用される二輪車の傾斜センサとしてチャタリングによる誤検出を防止するために、振り子部材２に対して効果的なダンピング機能を付与するために封入される。
【００１７】
本第１実施例のものは、傾斜センサの中立点の左右の所定範囲を中立範囲として、該中立範囲を適宜曲率の円弧面９とし、その終点に形成される節度部Ｐから直線状の傾斜角αの設定傾斜面５が延設されたものである。これらの円弧面９、節度部Ｐおよび節度傾斜面５とからボール部材３の転動面１６が構成される。
【００１８】
図２は傾斜時のボール部材および振り子部材の挙動を説明する正面図である。図２（Ａ）は、図示省略の二輪車の車体等の被検出体に取り付けられた傾斜センサの筐体部材４がθ１だけ傾斜した状態である。ボール部材３は円弧面９を低摩擦で転動し、振り子部材２を支軸１２の周りに回動させて応答よく円弧面９と設定傾斜面５との境界の節度部Ｐに到達する。さらに傾斜センサが傾動していき、図２（Ｂ）の検出したい傾斜角度θ２に達した時点で、ボール部材３が前記節度部Ｐを脱して設定傾斜面５上を転動し出す。このとき振り子部材２の凹部１３内に遊嵌されているボール部材３は上方に移動できる。
【００１９】
傾斜センサの上下動があったとしても、支軸１２により筐体部材４に支持された振り子部材２が筐体部材４に対して上下動することなく、ボール部材３が振り子部材２の凹部１３内を上下動するため、傾斜センサの盲動検出が防止される。また、傾斜センサの左右（図１の左右方向）の振動については、支軸１２に関してボール部材３と反対側に付設されたバランスウェイト８がボール部材３の左右方向の盲動の影響を抑制できる。加えて、筐体部材４の凹部１０に封入された液体７が振り子部材２自体の振動に起因したチャタリングを防止する。かくして、ボール部材３が振り子部材２を支配して支軸１２の周りに角度θ２だけ回動することにより、振り子部材２に設置された磁石１がセンシング部であるホールＩＣ６（図５参照）の磁気検出がオフになって傾斜角度θ２（５０°〜５５°程度）が検出され、二輪車の転倒の危険等が警報される。
【実施例２】
【００２０】
図３は本発明の傾斜センサの第２実施例を示す正面図である。本実施例のものは、傾斜センサの中立点の左右の所定範囲の円弧面９の中立範囲をやや狭い範囲とし、該中立範囲の円弧面９の両側に伸びる設定傾斜面を、２つの異なった傾斜角α１、α２の第１および第２設定傾斜面５Ａ、５Ｂから形成したものである。したがって、中立範囲の円弧面９の終点と第１設定傾斜面５Ａとの間に第１節度部Ｐ１が、第１設定傾斜面５Ａと第２設定傾斜面５Ｂとの間に第２節度部Ｐ２が形成される。これらの円弧面９、第１設定傾斜面５Ａおよび第２設定傾斜面５Ｂとによりボール部材３の転動面が構成される。
【００２１】
中立範囲の円弧面９の範囲にては、ボール部材３は低摩擦にて比較的円滑かつ応答性よく転動して振り子部材２を回動させる。二輪車等の被検出体に取り付けられた傾斜センサの筐体部材４が傾動するにしたがい、ボール部材３が第１節度部Ｐ１、第２節度部Ｐ２にて暫し留まり、それぞれの所定検出角度を超えて傾動した時点で、ボール部材３が各節度部を脱出して第１設定傾斜面５Ａあるいは第２設定傾斜面５Ｂ上に転動しだす。これらにより、図示省略の蓋部材１１に設けられたセンシング部であるホールＩＣ（節度部Ｐ１、Ｐ２に対応して設置される）が、磁石１の磁力の有無を検出して異なった所定の２つの傾斜角度を検出することが可能となる。
【実施例３】
【００２２】
図４は本発明の傾斜センサの第３実施例を示す正面図である。本実施例のものは、中立範囲の円弧面９および設定傾斜面５から構成される転動面を変位可能な板状体から構成するとともに該転動面を構成する板状体を、Ｏリング１５にて外部と遮断された調整ねじ１４にて上下動調整可能に構成したものである。このように構成することにより、設定傾斜面５の傾斜角度を所定範囲内で無段階に設定することができ、節度部Ｐを調整後にＰ’に変位させることで、振り子部材２におけるボール部材３の節度部からの脱出角度を調整して検出傾斜角度を無段階に設定することができる。
【実施例４】
【００２３】
図５は本発明の傾斜センサの第４実施例を示す全体斜視図である。振り子部材２の自由端部に形成された凹部１３に収納され振り子部材２に先行してこれを支配するボール部材３は、転動面１６を転動移動する。転動面１６には４つの節度部が形成される。傾斜角度０の基準位置を中立点Ｏとし、その両側に延びる直線状の緩い傾斜面と中位の傾斜面との境界に節度部Ｐ１が形成され、さらにその両側に延びる中位の傾斜面ときつい傾斜面との境界に節度部Ｐ２が形成される。
【００２４】
このような構成によって、本来、ボール部材３が、低い摩擦抵抗により転動面１６を応答よく傾斜転動して振り子部材２を先行支配するものでありながら、中立点Ｏ、第１節度部Ｐ１、第２節度部Ｐ２にて適度に留まり、振動等に起因したチャタリングによる誤検出が防止されるとともに、被検出体の傾斜が必要な所定の傾斜角度に達するまではこれらの節度部に留まり、所定の傾斜角度（閾値）に達した時点でデジタル的に節度部から脱出してその傾斜角度が検出されるので、検出される傾斜角度すなわち検出角度が安定する。
【００２５】
以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、蓋部材との組合せ形態を含む筐体部材の形状（方形、円形、台形等、振り子部材を収容する凹部についても、転動面以外の部分は振り子部材の回動を許容する適宜形状にされる）、形式および材質（筐体部材や蓋部材を透明樹脂等により構成してもよい）、振り子部材の形状（好適には、振り子のマスやボール部材の遊嵌支持の確保のために自由端部側を幅広に構成されるが、必ずしもこれに限定されない）、形式、ボール部材の形状、形式および材質ならびにその振り子部材への遊嵌形態（ボール部材が振り子部材の支軸方向に移動可能にされる）、転動面を構成する円弧面、節度部および設定傾斜面の形状（円弧面の曲率、設定傾斜面の傾斜角）、ダンピング用液体の種類（常用範囲の気象条件等に耐え得るもの、変質しないもの等）、粘度等、振り子部材への磁石部材および慣性力抑制部材としてのバランスウェイトの設置形態（埋設、表面添設等）、センシング部の形状、形式（好適には磁石の磁力をホールＩＣにより検出するものが採用されるが、磁石とリードスイッチ、遮蔽物と光センサ、誘電率の違う鉄と電気容量センサとの各組合せ等が採用され得る）等については適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の傾斜センサの第１実施例を示す正面図である。
【図２】同、傾斜時のボール部材および振り子部材の挙動を説明する正面図である。
【図３】本発明の傾斜センサの第２実施例を示す正面図である。
【図４】本発明の傾斜センサの第３実施例を示す正面図である。
【図５】本発明の傾斜センサの第４実施例を示す全体斜視図である。
【図６】第１従来例の傾斜センサの説明図である。
【図７】第２従来例の傾倒センサの説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      磁石部材
２      振り子部材
３      ボール部材
４      筐体部材
５      設定傾斜面
５Ａ      第１設定傾斜面
５Ｂ      第２設定傾斜面
６      センシング部（ホールＩＣ等）
７      液体
８      バランスウェイト
９      円弧面
１０      凹部
１１      蓋部材
１２      支軸
１３      凹部
１６      転動面
Ｏ      中立点
α      設定傾斜角
α１      第１設定傾斜角
α２      第２設定傾斜角
Ｐ      節度部
Ｐ１      第１節度部
Ｐ２      第２節度部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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