(57)【要約】【課題】コンパクトでシンプルな構成により安価な傾斜センサ及び車載の傾斜検出装置を提供する。【解決手段】傾斜センサ１００は、栓部材１０１と蓋部材１０２と振り子体１０３と樹脂製のインナ部材１０４とケース１０５から構成され、ケース１０５内に回動可能に取り付けられた半円形の強磁性体３０１の両端に永久磁石３０２が取り付けられた振り子体１０３が磁束を発生し、磁気センサ３０４が磁束発生を検出して傾斜を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に回動可能に取り付けられた半円形の強磁性体の両端に磁石が取り付けられて磁束を発生する振り子体と、前記磁束の発生を検出する磁気センサとを備えていることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の傾斜センサにおいて、
前記振り子体は、希土類鉄系ボンド磁石、希土類鉄系鉄系焼結磁石、希土類鉄系熱間加工磁石、フェライトボンド磁石、またはフェライト焼結磁石から成る永久磁石が、前記強磁性体に成形加工されたものであることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の傾斜センサにおいて、
前記振り子体は、希土類鉄系ボンド磁石、希土類鉄系鉄系焼結磁石、希土類鉄系熱間加工磁石、フェライトボンド磁石、またはフェライト焼結磁石から成る永久磁石が、ＳＵＳまたはニッケルの強磁性体材料から成る前記強磁性体に、２材成形、インサート成形、または接着一体化により成形加工されたものであることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の傾斜センサにおいて、
前記振り子体の回動範囲規制のためのストッパは、前記ケース内の液体封止のための栓部材を兼用したものであることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の傾斜センサにおいて、
前記振り子体の軸受は、前記ケース内に別設された樹脂製のインナ部材に形成されていることを特徴とする傾斜センサ
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の傾斜センサと、回路基板部材が、車両に固定可能な固定部材を設けたケース部材内に収納されていることを特徴とする車載の傾斜検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜センサに関し、特に、コンパクトでシンプルな構成で安価な傾斜センサ及び車載の傾斜検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
傾斜センサは、任意の検知角度で傾斜を検知するものであり、従来の先行例として、特許文献１〜特許文献５を示す。
【０００３】
特許文献１には、自動二輪車の傾斜を精度良く検知可能とし、車種に応じた重量の振り子を低コスト且つ容易に製造し得るとともに、振り子を小型化してセンサ全体を小型化することができる搭乗手段の傾斜センサが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、振動や外部磁場に対する影響が軽減されると同時に温度変化に対して検出精度の良い傾斜センサが記載されており、特許文献３には、着磁したムーブメントをケースに回動自在に軸支して、ムーブメントが所定の角度以上に回動したことをホール素子によって検知するに際して、何らダンパー機能をもたせることなく車両走行時の振動による誤検知を防止し、車両の傾倒状態の検知を複雑な調整をすることなく容易に応答性良くなすことができる傾斜センサが記載されている。
【０００５】
また、特許文献４には、傾倒センサにおけるムーブメントの動きが良くなって応答性が良くなるとともに、軸を通して車体の振動が伝わることがなくなって安定性が良くなる傾斜センサが記載されており、特許文献５には、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が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４０５５３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２４５４９号公報
【特許文献３】特開２０００−１４６５８０号公報
【特許文献４】特開２００５−４９３２１号公報
【特許文献５】特開２００７−２１２３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、利用分野や用途によって検知したい検知角度が異なる場合は多数存在する。例えば、車載では、異なる車種ごとに検知角度の要求仕様が異なる。
【０００８】
特許文献１に記載の発明では、検知角度の精度は磁石の強弱および使用されるホールＩＣの感度の影響を大きく受けるため、小型化するには問題がある。またホールＩＣ内部にフェライトを使用した部品を使用した場合、磁力が大きすぎると吸着してしまい検知角度誤差となるという課題があった。
【０００９】
また、特許文献２記載の発明では、閉磁界を形成するために別部品を配設してヨークとしている。部品点数が増え構造が複雑。着磁の際は、ヨークを配設する前に着磁作業が必要な為、着磁後のヨーク配設は困難となるという課題があった。
【００１０】
さらに、例えば、特許文献３、４記載の発明では、振り子が円形に近いと重心が軸中心に近くなり検知角度精度が悪くなり、また、重心を軸よりも下げるために付加錘を使用すると構造が複雑で高価となるという課題があった。また、特許文献５記載の発明では、液体を信頼性高く密封するために金属を使用するが、例えばアルミのような筐体に振り子の軸受けを設けると構造が複雑で金型での製造は困難であるという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、コンパクトでシンプルな構成により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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の傾斜センサは、ケース内に回動可能に取り付けられた半円形の強磁性体の両端に磁石が取り付けられて磁束を発生する振り子体と、前記磁束の発生を検出する磁気センサとを備えていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の傾斜センサは、更に、前記振り子体は、希土類鉄系ボンド磁石、希土類鉄系鉄系焼結磁石、希土類鉄系熱間加工磁石、フェライトボンド磁石、またはフェライト焼結磁石から成る永久磁石が、前記強磁性体に成形加工されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の傾斜センサは、更に、前記振り子体は、希土類鉄系ボンド磁石、希土類鉄系鉄系焼結磁石、希土類鉄系熱間加工磁石、フェライトボンド磁石、またはフェライト焼結磁石から成る永久磁石が、ＳＵＳまたはニッケル等の強磁性体材料から成る前記強磁性体に、２材成形、インサート成形、または接着一体化により成形加工されたものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の傾斜センサは、更に、前記振り子体の回動範囲規制のためのストッパは、前記ケース内の液体封止のための栓部材を兼用したものであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の傾斜センサは、更に、前記ケース内に別設された樹脂製のインナ部材に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の車載の傾斜検知装置は、上記の傾斜センサと、磁気センサもしくはホールＩＣが実装された回路基板部材とが、車両に固定可能な固定部材を設けたケース部材内に収納されていることを特徴とする
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、振り子体を半円形とすることで重心位置は軸に対して下方となりまた、ケースも小さくなり安価となる。また、両端に磁石を配設し、中央を強磁性体とすることで磁束密度が急峻なＳＮ切り替わりでありながらピークを低く抑え、磁気センサもしくはホールＩＣのフェライトによる吸着影響が抑えられる。また、強磁性体が近づいても影響が抑えられる。また、振り子自体が磁路を形成するヨークの役割を果たすので別部材を必要としない。また、組立も簡素化できる。
【００１９】
また、本発明では、半円形の振り子体でもストッパを設けることで倒立も検出できる。また、回転によるチャタリングの抑制が可能であり、ストッパの配設に特別な部材を必要としないので安価となる。
【００２０】
また、本発明では、振動による誤作動抑止するために液体を封止する場合は、アルミ等の金属筐体を使用し密封信頼性を高めるが、軸受けをアルミの金型成型で行うと高精度成型となり高精度のアルミ成型金型は一般的に高価となる。樹脂等の金型の方が安価であり、液体封入はダンピングの効果だけでなく潤滑油として例えばエンジンオイルの様な高分子油を使用することで、軸と軸受け部の摺動部を円滑に動作させることができ、高価な部材や複雑な構造を必要としない。このことによりインナ部材は安価な樹脂を金型成型で作成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施例１の傾斜センサの分解斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施例１の傾斜センサの組立図である。
【図３】図３は本発明の実施例１の傾斜センサを傾斜させたときの変化を示す図である。
【図４】図４は本発明の実施例１の傾斜センサを組み込む車載の傾斜検出装置の分解斜視図である。
【図５】図５は本発明の実施例２の傾斜センサを組み込んだ車載の傾斜検出装置の組立図である。
【図６】図６は本発明の傾斜センサの振り子体の正面図と側面図である。
【図７】図７は本発明の傾斜センサの振り子体の回動と磁束密度の変化の関係を示す図である。
【図８】図８は傾斜センサの振り子体の磁石で形成した従来例の振り子体の回動と磁束密度の変化の示す比較図である。
【図９】図９は本発明の傾斜センサの振り子体とストッパとの関係を示す図である。
【図１０】図１０は本発明の振り子体の回動と磁束密度の変化とストッパとの関係を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の樹脂インナ部を設けた実施例と従来例との違いを説明する図である。
【図１２】図１２は図８の誤差要因部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明の実施例１の傾斜センサの分解斜視図である。図１において、傾斜センサ１００は、栓部材１０１と蓋部材１０２と振り子体１０３と樹脂製のインナ部材１０４とケース１０５から構成され、ケース１０５内に回動可能に取り付けられた半円形の強磁性体３０１の両端に永久磁石３０２が取り付けられた振り子体１０３が磁束を発生し、ケース１０５の外部に取り付けられた磁気センサ３０４が磁束発生を検出して傾斜を検出する。
【００２４】
栓部材１０１と蓋部材１０２とは、例えば、Ａｌなどの金属で形成され、振り子体１０３は、半円形の強磁性体３０１の両端に磁石３０２が形成された構造であり、半円形の振り子体１０３は、回転軸を中心に回動可能である。
【００２５】
樹脂製のインナ部材１０４には、例えば、ＰＯＭなどの合成樹脂で形成されており、半円形の振り子体１０３の回転軸を支える回転軸受１０６を備えている。また、ケース１０５は、例えば、Ａｌ等の金属で形成され、蓋部材１０２で蓋をされた内部に、振り子体１０３と樹脂製のインナ部材１０４とを収納して、緩衝用の液体が注入され、栓部材１０１で全体が封入される。
【００２６】
図２は本発明の実施例の傾斜センサの組立図である。例えば、Ａｌのケース１０５内に、振り子体１０３と樹脂製のインナ部材１０４と緩衝用の液体が封入されており、ケース１０５内で、振り子体１０３が回転軸を中心に回動する。Ａｌのケース１０５、Ａｌの蓋部材１０２、Ａｌの栓部材は、部品の順次組立において液体を高品質に密封するため、例えば、レーザ溶接等で封止する。
【００２７】
図３は本発明の実施例の傾斜センサを傾斜させたときの変化を示す図である。図３の左は、Ａｌのケース１０５内に、振り子体１０３と樹脂製のインナ部材１０４と緩衝用の液体が封入された傾斜センサ１００が傾斜していない状態の図である。振り子体１０３が下方に位置し、栓部材１０１と蓋部材１０２とが上方に位置している。図３の右図は傾斜センサ１００が右側に９０°傾斜した状態を示しており、栓部材１０１と蓋部材１０２とが右方に位置している。栓部材１０１は振り子体１０３の回動を制限するストッパの役割を果たしており、振り子体１０３の一部と栓部材１０１とが係合して、振り子体１０３は最下方の位置まで移動しない。
【実施例２】
【００２８】
図４は本発明の実施例２の傾斜センサを組み込む車載の傾斜検出装置の分解斜視図である。図４において、車載の傾斜検出装置２００は、磁気センサもしくはホールＩＣが実装された回路基板部材２０１、傾斜センサ１００、ケース部材２０４から構成され、ケース部材２０４には固定部材２０３が設けられている。ケース部材２０４内には、回路基板部材２０１、傾斜センサ１００が収納される。
【００２９】
図５は本発明の実施例の傾斜センサ１００を組み込んだ車載の傾斜検出装置の組立図である。ケース部材２０４内には、回路基板部材２０１、傾斜センサ１００が収納されており、ケース部材２０４に設けられた固定部材２０３を車両(図示せず）に固定して、車載の傾斜検出装置２００内の傾斜センサ１００により車両の傾斜を検出する。
【００３０】
図６は本発明の実施例の振り子体の正面図と側面図である。図６において、振り子体１０３は、半円形の強磁性体３０１の両端に磁石３０２，３０２を備えている。強磁性体３０１には回転軸３０３が設けられており、振り子体１０３は回転軸３０３と一体で軸受の中で同時に回動する。強磁性体３０１は、例えばＳＵＳやニッケルなどにより形成され、磁石３０２，３０２とインサート成型されている。
【００３１】
磁石３０２，３０２は、例えば、ボンド磁石など金型成型しやすい材料が望ましく、永久磁石全般（希土類鉄系ボンド磁石、希土類鉄系焼結磁石、希土類鉄系熱間加工磁石、フェライト、ボンド磁石、フェライト焼結磁石等）を磁石３０２，３０２として採用することができる。また、強磁性体３０１と磁石３０２，３０２との成形方案としては、２材成形にかぎらず、インサート成形、接着一体化の手法を採用することができる。
【００３２】
図７は本発明の実施例の振り子体の回動と磁束密度の変化の関係を示す図である。図７において、半円形の強磁性体３０１の両端に磁石３０２，３０２を備えた振り子体１０３の周辺近傍に形成される磁束の磁束密度の測定結果を右図に示す。
【００３３】
図７に示されるように、振り子中央の強磁性体３０１は磁気回路を構成するヨークの役割となり、磁束密度のピークを押さえ、外部の強磁性体に吸着する誤作動を抑制する。図７の右図に示されるように、振り子体１０３の回転角度が−６０°から＋６０°の範囲で、磁束密度の強さは平坦な値を示している。
【００３４】
また、−６０°と＋６０°の近傍では、磁束密度の強さは急激に変化（傾斜が大）しており、この角度で、磁束密度の変化を測定して、傾斜角度を正確に測定することができる、以上のように、振り子中央の強磁性体３０１を配置し、両端に磁石を配置することにより、強磁性体３０１のヨークの作用により磁束密度のピークを低く抑制することと磁束密度のＳＮ切り替わりを急峻とすることを両立させている。
【００３５】
図８は、本発明との比較例として、振り子体を磁石で形成した従来例の振り子体の回動と磁束密度の変化を示している。振り子体１０３を磁石材料単体で構成した場合、図８中Ｎ極の磁束密度が増加し、磁気センサ３０４であるホールＩＣや外部強磁性体の影響を受けやすくなり誤作動の原因となる。また、吸着の影響を抑えるために磁束密度を低くすると磁束密度の波形は鈍り、傾斜検知角度の閾値のばらつきが大きくなって好ましくない。
【００３６】
図９は本発明の実施例の傾斜センサの振り子体とストッパとの関係を示す図である。図９において、半円形の強磁性体３０１の両端に磁石３０２，３０２を備えた振り子体１０３は、回転軸３０３の周りを回動する。半円形の振り子体１０３の周辺近傍に形成される磁束の磁束密度は、ケース１０５の外部に配置される磁気センサ３０４であるホールＩＣにより測定される。
【００３７】
図９の右図は、傾斜センサ１００のケース１０５が回転角度３０５だけ左回りに回動した状態を示している。傾斜センサ１００は自重により、回転軸３０３の代わりを鉛直方向下方に回転しようとするが、ケース１０５に設けられたストッパ１０１と傾斜センサ１００の一部が係合することにより、傾斜センサ１００の回動作が制限される。
【００３８】
図１０は、本発明の実施例の振り子体の回動と磁束密度の変化とストッパとの関係を示す図である。図１０において、６５°以上１２０以下で傾斜検知を行うと、例えば車両の転倒を検知する場合、振り子体１０３が１２０°以上回転すると磁気センサ３０４であるホールＩＣは通常の出力となってしまう。
【００３９】
そこで、図９の右図に示すように、ストッパ１０１は磁気センサ３０４であるホールＩＣがＯＮを保持できる位置に設置することが望ましい。例えば、振り子体１０３の回転防止角度は１２０°までの間で止まる様な仕様とし、図１０に示すように、例えば±８０°の回転角度３０５の範囲内で磁束密度を測定するように設定することが望ましい。また、このストッパ１０１として、傾斜センサ１００のケース１０５内に液体を密封する栓部材１０１を兼用することが望ましい。
【００４０】
図１１は本発明の樹脂インナ部１０４を設けた本発明の実施例と、樹脂インナ部１０４を設けない従来例との違いを説明する図である。図１１において、左図の傾斜センサは、栓部材４０１、蓋部材４０２、振り子体４０３、軸受け部であるケース４０４から構成されている。傾斜センサを小型にして行くと軸受け部であるケース４０４の精度は高精度が必要になるが、生産では金型で製作するため精度を出すのは高価となり、また金型の製造自体が困難なものとなる。
【００４１】
これに対して、本発明では、図１１の右図に示すように樹脂製のインナ部１０４を入れることにより、Ａｌのケース１０５は単純な形状となる。また、図１１の左図に示すように軸受け部である４０４を蓋部材４０２で押さえる構造とすると、蓋部材４０２も複雑な形状が必要となるが、本発明では、図１０の右図に示しように、蓋部材１０２も平板形状で簡素化できる。
【００４２】
図１２は、図８の誤差要因部分の拡大図である。図１２の拡大図において、グラフの横軸は傾斜センサの角度（ｄｅｇ）を示し、グラフの縦軸は磁束密度の大きさを示している。グラフ上の太線の曲線は、図１１の右側に示される樹脂製のインナ部材１０４を備えた本発明の傾斜センサの測定角度（ｄｅｇ）と磁束密度の大きさを示しており、グラフ上の細線の曲線は、図１１の左側に示される樹脂製のインナ部材のない従来例の傾斜センサの測定角度（ｄｅｇ）と磁束密度の大きさを示している。
【００４３】
図１２において、磁束密度を測定する磁気センサ、例えば、ホールＩＣの感度に製造上、一定幅の感度ばらつきがあるとすると、磁束の変化をこの感度ばらつきの範囲のどこかで検知することになる。例えば、従来例の場合には、ホールＩＣの感度ばらつきの範囲では、磁束密度の変化の傾斜が寝ているため、検知角度は、８ｄｅｇの幅のばらつきを生じてしまう。
【００４４】
一方、図６及び図７に示した本発明を適用した構造を用いれば、傾斜角度に対する磁束密度の変化が大きく傾斜が急峻なので、ホールＩＣの一定幅の感度ばらつきの範囲内で、傾斜センサの検知角度は２ｄｅｇのばらつき幅で検出できるため、傾斜角度の測定精度を大幅に上昇させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１００  傾斜センサ
１０１  栓部材
１０２  蓋部材
１０３  振り子体
１０４  樹脂製のインナ部材
１０５  ケース
１０６  回転軸受
２００  車載の傾斜検出装置
２０１  回路基板部材
２０２  配線用コネクタ
２０３  固定部材
２０４  ケース部材
３０１  強磁性体
３０２  磁石
３０３  回転軸
３０４  磁気センサ，ホールＩＣ
３０５  回動角度
４０１  栓部材
４０２  蓋部材
４０３  振り子体
４０４  ケース
【図１】
2013120118.tif 000003
【図２】
2013120118.tif 000004
【図３】
2013120118.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013120118.tif 000007
【図６】
2013120118.tif 000008
【図７】
2013120118.tif 000009
【図８】
2013120118.tif 000010
【図９】
2013120118.tif 000011
【図１０】
2013120118.tif 000012
【図１１】
2013120118.tif 000013
【図１２】
2013120118.tif 000014