(57)【要約】【課題】主に車体の傾斜角の検出に使用される傾斜角センサおよび傾斜角検出装置に関し、簡便な構造で高精度なものを提供することを目的とする。【解決手段】上面２２Ｂを備えた台座２２と、台座２２の上面２２Ｂに配置された少なくとも二つの感圧体２３Ａ、２３Ｂと、感圧体２３Ａ、２３Ｂを上方から押圧する押圧体２１とを備え、押圧体２１の重心Ｇを通る中心軸Ｓに対し感圧体２３Ａ、２３Ｂが対称に配置されるよう傾斜角センサ３０を構成したものであり、簡便な構造で押圧体２１が二つの感圧体２３Ａ、２３Ｂを押圧する押圧力Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ信号として出力できるので、傾斜角θを検出するのに適した簡便な構造の傾斜角センサ３０を得ることができる。【選択図】図１
2012083284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を備えた台座と、前記台座の前記上面に配置された少なくとも二つの感圧体と、前記感圧体を上方から押圧する押圧体とを備え、前記押圧体の重心を通る中心軸に対し前記感圧体が対称に配置された傾斜角センサ。
【請求項２】
前記台座の前記上面には少なくとも二つの斜面部が備えられ、前記感圧体は前記斜面部に配置され、かつ前記押圧体にも斜面部が備えられ、前記押圧体の前記斜面部で前記感圧体を押圧する請求項１記載の傾斜角センサ。
【請求項３】
請求項１記載の傾斜角センサと、記憶回路を備えた制御回路を備え、前記記憶回路には角度比較マップが保存され、前記制御回路で前記傾斜角センサが出力した信号と前記角度比較マップを対照し傾斜角を検出する傾斜角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に移動体の車体に設置され、車体の傾斜角を判定する傾斜角センサおよび傾斜角検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車体に設置された傾斜角センサの出力信号を用いて、車輪に取り付けられたサスペンションを制御し、走行を安定させる車両が増加している。
【０００３】
このような従来の傾斜角センサについて、図８、図９を用いて説明する。
【０００４】
図８は従来の傾斜角センサの断面図、図９は同上面図であり、同図においてベース１、ダイヤフラム２、ウエイト部３はシリコンに微細加工技術を用いて形成されている。ここで、容器状をしたウエイト部３には、水銀などの高密度の液体４が入れられており、ダイヤフラム２で支持されている。
【０００５】
また、ダイヤフラム２の上面には、ピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄが前後左右の四方に貼り付けられると共に、その上方を上カバー６で覆われ、傾斜角センサ１０が構成されている。
【０００６】
このように構成された傾斜角センサ１０は車両に配置され、傾斜角センサ１０が傾斜すると、液体４の重量によりダイヤフラム２が不均一に歪み、この歪みをピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄで検出することにより、前後左右、二方向の傾斜角を検出していた。
【０００７】
そして、この傾斜角に応じたサスペンション動作の最適制御を傾斜角センサ１０に接続されたマイコン等の半導体素子を用いて電子回路が構成された制御回路（図示せず）が行っていた。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−２５８７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の傾斜角センサは小型ではあるものの、ダイヤフラム２に歪みが生じないとピエゾ抵抗素子５Ａ〜５Ｄが検出できないため、傾斜角が緩やかな場合は検出が難しく、また歪み量と傾斜角を対応させるのが難しいため、検出精度を上げ難いという課題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡便な構造で高精度な傾斜角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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項１記載の発明は傾斜角センサについて、上面を備えた台座と、台座の上面に配置された少なくとも二つの感圧体と、感圧体を上方から押圧する押圧体とを備え、押圧体の重心を通る中心軸に対し感圧体が対称に配置されるよう構成したものであり、簡便な構造で押圧体が二つの感圧体を押圧する押圧力をそれぞれ信号として出力できるので、傾斜角を検出するのに適した簡便な構造の傾斜角センサを得ることができるという作用を有する。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、台座の上面には少なくとも二つの斜面部が備えられ、感圧体は斜面部に配置され、かつ押圧体にも斜面部が備えられ、押圧体の斜面部で感圧体を押圧するよう構成したものであり、傾斜角検出時の感圧体間での押圧力の比が大きくなり、高精度に傾斜角を検出するのに適した傾斜角センサを得ることができるという作用を有する。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の傾斜角センサと、記憶回路を備えた制御回路を備え、記憶回路には角度比較マップが保存され、制御回路で傾斜角センサが出力した信号と角度比較マップを対照し傾斜角を検出する傾斜角検出装置であり、請求項１記載の傾斜角センサを用いて、高速に傾斜角を検出可能な傾斜角検出装置を得ることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、簡便な構造で高精度な傾斜角センサおよびこれを用いた傾斜角検出装置を実現することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態による傾斜角センサの断面図
【図２】同傾斜角センサの分解斜視図
【図３】同傾斜角センサに用いる感圧体の断面図
【図４】同傾斜角センサの動作を示す説明図
【図５】同傾斜角センサを用いた傾斜角検出装置のシステム構成図
【図６】同傾斜角センサの別の実施の形態を示す断面図
【図７】同傾斜角センサの使用状況を示す説明図
【図８】従来の傾斜角センサの断面図
【図９】従来の傾斜角センサの上面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。
【００１９】
なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。
【００２０】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による傾斜角センサの断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、断面視で台形形状の押圧体２１が台座２２上に、二つの感圧体２３Ａ、２３Ｂを挟んで配置され、検出体２５が構成されている。
【００２１】
ここで、押圧体２１は、下側に凸となる略台形の形状で、押圧体の重心Ｇを通る中心軸Ｓに対し、二つの対称な斜面となる斜面部２１Ａ、２１Ｂを備えている。また、この中心軸Ｓは、台座２２の下面２２Ａに対して垂直となる。なお、押圧体２１の材料は、ポリアセタールやアクリルなどの樹脂でも良いが、鉄、鋼鉄、ニッケル、チタンなどの金属の方が硬質で比重が高く望ましい。
【００２２】
また、台座２２は、下面２２Ａが平面で、上面２２Ｂに中心軸Ｓを挟んで、二つの対称な斜面となる斜面部２２Ｃ、２２Ｄを備えている。ここで、感圧体２３Ａは斜面部２１Ａと斜面部２２Ｃの間に、感圧体２３Ｂは斜面部２１Ｂと斜面部２２Ｄの間に、押圧体２１に押圧されて配置されており、押圧体２１の重心Ｇを通る中心軸Ｓに対し感圧体２３Ａ、２３Ｂが対称に配置されるよう構成されるものとなっている。
【００２３】
なお、台座２２の材料も押圧体２１と同様にポリアセタールやアクリルなどの樹脂でも良いが、鉄、鋼鉄、ニッケル、チタンなどの金属の方が硬質で比重が高く望ましい。
【００２４】
そして、感圧体２３Ａ、２３Ｂは、例えば図３の断面図で示すように、二枚のポリエチレンテレフタラートなどの絶縁性のフィルム３１に、銀などの導電性インクにより電極３２が印刷され、さらに、電極３２を感圧導電インク３３で覆い電極３２が対向するようにフィルム３１の端部（図示せず）を接着剤（図示せず）などで貼り合せたものである。なお、電極３２は図２で示す配線２４Ａ〜２４Ｄに延出し、電気的に接続されている。
【００２５】
このような構造とすることにより、上下のフィルム３１間で押圧すると、感圧導電インク３３の間の抵抗値が低下し、押圧力に応じた信号が電極３２を介して検出される。つまり、感圧体２３Ａを押圧すると、配線２４Ａ、２４Ｂ間の抵抗が下がり、感圧体２３Ｂを押圧すると、配線２４Ｃ、２４Ｄ間の抵抗が下がり、これを電圧に変換することで、押圧力の検出が出来る。
【００２６】
また、感圧体２３Ａ、２３Ｂは、感圧導電インク３３を用いたものではなく、感圧導電インク３３に代えて、絶縁性のゴムなどに導電性の粒子を混合した感圧導電ゴムを用いたものとしても良いし、１個または複数個のピエゾ抵抗素子を配置し、押圧力により電圧が変化するものとして構成しても良い。
【００２７】
そして、検出体２５が略方形で下カバー２６上面に接着剤（図示せず）などで固定され、下カバー２６下面の導電金属製の電極２７Ａ〜２７Ｄに配線２４Ａ〜２４Ｄが接続されると共に、検出体２５の上方を上カバー２８で覆って傾斜角センサ３０が構成されている。
【００２８】
ここで、下カバー２６、上カバー２８は例えばポリアセタールなどの絶縁樹脂で形成されている。そして、傾斜角センサ３０全体の寸法は、各辺１０ｃｍの立方体以下の寸法が車体に配置する用途として望ましいが、より小型化したい場合には、略各辺３ｃｍの立方体以下の寸法としても動作可能である。
【００２９】
次に、図４の説明図を用いて、傾斜角センサ３０が傾斜角を検出する原理について説明する。同図において、点Ａは押圧体２１が台座２２を押圧する位置のうち左側の中心であり、点Ｂは押圧体２１が台座２２を押圧する位置のうち右側の中心である。また、点Ｇは押圧体２１の重心である。
【００３０】
そして、角度Φは中心軸Ｓに直交する面と斜面部２１Ｂのなす角度である。なお、中心軸Ｓに直交する面と斜面部２１Ａのなす角度も同様に角度Φである。また、傾斜角θは水平面と台座２２の下面２２Ａがなす角度で、この傾斜角θは、傾斜角センサ３０を設置した面が水平方向に対して傾斜する角度である。
【００３１】
さらに距離ｄは点Ｇ−点Ａ間の下面２２Ａと平行方向の距離で、距離ｈは点Ｇ−点Ａ間の下面２２Ａと垂直方向の距離である。なお、点Ｇ−点Ｂ間の下面２２Ａと平行方向の距離も距離ｄで、点Ｇ−点Ｂ間の下面２２Ａと垂直方向の距離も距離ｈである。
【００３２】
ここで、感圧体２３Ａ、２３Ｂが押圧体２１を押圧する押圧力Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ（数１）、（数２）で表される。なお、Ｍは押圧体２１の質量、ｇは重力加速度である。
【００３３】
【数１】
2012083284.tif 000003
【００３４】
【数２】
2012083284.tif 000004
【００３５】
そして、感圧体２３Ａからは押圧力Ｐ１に対応した信号が配線２４Ａ、２４Ｂを介して、感圧体２３Ｂからは押圧力Ｐ２に対応した信号が配線２４Ｃ、２４Ｄを介して出力され、さらに電極２７Ａ〜２７Ｄを介して傾斜角センサ３０の外部に出力される。
【００３６】
さらに、図５のシステム構成図で示すように、電極２７Ａ〜２７Ｄはマイコンなどの半導体素子を用いて構成された制御回路４１に電気的に接続され、傾斜角検出装置５０が構成されている。そして、傾斜角センサ３０が出力した信号から、制御回路４１が押圧力Ｐ１と押圧力Ｐ２の値あるいは比などを推定し、傾斜角θを検出する。
【００３７】
ここで、制御回路４１は、ＲＯＭやＲＡＭなどの不揮発性の記憶回路４２を含んでおり、この記憶回路４２に押圧力Ｐ１、Ｐ２と傾斜角θを対応させた角度比較マップ４３を保存しており、例えば押圧力Ｐ１と押圧力Ｐ２の比を角度比較マップ４３に、制御回路４１が対照することにより傾斜角θを検出する。
【００３８】
この角度比較マップ４３の一例として、角度Φ＝４５度の傾斜角センサ３０の角度比較マップ４３を（表１）に示す。なお、ここで示すのは、（ｈ／ｄ）＝１となる寸法で設計した傾斜角センサ３０である。なお（ｈ／ｄ）の値は、大きい方が傾斜角θの検出精度が向上するが（ｈ／ｄ）は４以下とすることが、傾斜角センサ３０を倒れにくくする点から好ましい。
【００３９】
【表１】
2012083284.tif 000005
【００４０】
ここで、（表１）に示したように、傾斜角θは例えば０．５度の分解能で比較できるように、角度比較マップ４３が構成されているので、高速に傾斜角の推定が可能で高精度の傾斜角検出装置５０を実現することができる。
【００４１】
また、角度Φは４５度に限るものではなく、様々な角度設定が可能である。例えば角度Φ＝３０度、あるいは角度Φ＝６０度でも良く、この場合は、角度比較マップ４３は（表２）、（表３）のように角度Φに対応して変化する。
【００４２】
【表２】
2012083284.tif 000006
【００４３】
【表３】
2012083284.tif 000007
【００４４】
ここで、（表２）、（表３）を対照してわかるように、角度Φが大きい方が、傾斜角θに対する押圧力Ｐ１と押圧力Ｐ２の比が大きくなるので、より望ましい。しかしながら、角度Φの設定を大きくしすぎると、斜度の高い道路に対して、押圧力Ｐ１あるいは押圧力Ｐ２がマイナスの値になってしまうと傾斜角θの推定精度が劣化するため、角度Φは６０度以下が好適である。
【００４５】
また、角度Φはプラスの角度だけではなく、図６の断面図のように同図（ａ）の押圧体２１１と台座２２１のように角度Φがゼロ度の場合や、同図（ｂ）の押圧体２１２と台座２２２のように角度Φをマイナスの角度としても良い。なお、角度Φは上述したのと同様、押圧力Ｐ１あるいは押圧力Ｐ２がマイナスの値にならないように、角度Φは−６０度以上が好適である。つまり、角度Φは−６０度以上６０度以下が好適である。
【００４６】
そして、このように構成された傾斜角センサ３０や制御回路４１が図７の説明図のように、同図（ａ）の車体５１の進行方向に対し直交方向の傾斜角を検出する方向で、車体５１の床面などに配置される。そして車体５１が傾斜した傾斜角θを、押圧力Ｐ１と押圧力Ｐ２の比から推定し、傾斜角θがゼロに近づくように、制御回路４１が車輪５２に接続されたサスペンション５３の減衰率を制御する。
【００４７】
また、同図（ｂ）のように、傾斜角センサ３０や制御回路４１が車体５１の進行方向の傾斜角を検出するように、車体５１の床面などに配置される。そして、車体５１が進行方向に傾斜した傾斜角θを、押圧力Ｐ１と押圧力Ｐ２の比から推定する。そして、傾斜角θに対応してヘッドライト５４の照射角を調整する。
【００４８】
なお、上述の説明では、傾斜角センサ３０と制御回路４１は一体として傾斜角検出装置５０を構成するものとして記載したが、本発明はこれに限られるものでは無く、傾斜角センサ３０と制御回路４１は別体で構成されていても良い。
【００４９】
このように本実施の形態によれば、上面２２Ｂを備えた台座２２と、台座２２の上面２２Ｂに配置された少なくとも二つの感圧体２３Ａ、２３Ｂと、感圧体２３Ａ、２３Ｂを上方から押圧する押圧体２１とを備え、押圧体２１の重心Ｇを通る中心軸Ｓに対し感圧体２３Ａ、２３Ｂが対称に配置されるよう傾斜角センサ３０を構成したものであり、簡便な構造で押圧体２１が二つの感圧体２３Ａ、２３Ｂを押圧する押圧力Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ信号として出力できるので、傾斜角θを検出するのに適した簡便な構造の傾斜角センサ３０を得ることができるという作用を有する。
【００５０】
また、台座２２の上面２２Ｂには少なくとも二つの斜面部２２Ｃ、２２Ｄが備えられ、感圧体２３Ａ、２３Ｂは斜面部２２Ｃ、２２Ｄに配置され、かつ押圧体２１にも斜面部２１Ａ、２１Ｂが備えられ、押圧体２１の斜面部２１Ａ、２１Ｂで感圧体２３Ａ、２３Ｂを押圧するよう構成したものであり、傾斜角θ検出時の感圧体２３Ａ、２３Ｂ間での押圧力Ｐ１、Ｐ２の比が大きくなり、高精度に傾斜角θを検出するのに適した傾斜角センサ３０を得ることができるという作用を有する。
【００５１】
さらに、記憶回路４２を備えた制御回路４１を備え、記憶回路４２には角度比較マップ４３が保存され、制御回路４１で傾斜角センサ３０が出力した信号と角度比較マップ４３を対照し傾斜角θを検出する傾斜角検出装置５０であり、傾斜角センサ３０を用いて、高速に傾斜角θを検出可能な傾斜角検出装置５０を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明による傾斜角センサおよびこれを用いた傾斜角検出装置は、簡便な構造で高精度なものを実現することができるという有利な効果を有し、主に車体の傾斜角の検出用として有用である。
【符号の説明】
【００５３】
２１、２１１、２１２  押圧体
２１Ａ、２１Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ  斜面部
２２、２２１、２２２  台座
２２Ａ  下面
２２Ｂ  上面
２３Ａ、２３Ｂ  感圧体
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ  配線
２５  検出体
２６  下カバー
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ、３２  電極
２８  上カバー
３０  傾斜角センサ
３１  フィルム
３３  感圧導電インク
４１  制御回路
４２  記憶回路
４３  角度比較マップ
５０  傾斜角検出装置
５１  車体
５２  車輪
５３  サスペンション
５４  ヘッドライト
【図１】
2012083284.tif 000008
【図２】
2012083284.tif 000009
【図３】
2012083284.tif 000010
【図４】
2012083284.tif 000011
【図５】
2012083284.tif 000012
【図６】
2012083284.tif 000013
【図７】
2012083284.tif 000014
【図８】
2012083284.tif 000015
【図９】
2012083284.tif 000016