(57)【要約】【課題】  前記滑走面の摩擦によって検出精度が害されることを防止し、周期の短い変位に対する応答性が良好な傾斜センサの提供。【解決手段】  磁気を発生する被検出部１と、前記被検出部１の磁気を検出し前記被検出部１との位置関係に応じた出力を発生する検出部２と、前記被検出部１を保持し前記被検出部１を鉛直下向きに垂らす中空の弾性支持体３を備える傾斜センサ。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気を発生する被検出部と、前記被検出部の磁気を検出し前記被検出部との位置関係に応じた出力を発生する検出部と、前記被検出部を保持し前記被検出部を鉛直下向きに垂らす中空の弾性支持体を備える傾斜センサ。
【請求項２】
前記弾性支持体は、弾性材料又は弾性構造からなる中空支柱を備える前記請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項３】
前記被検出部が移動する変位空間を備える非磁性体製のケースと、前記変位空間へ前記中空支柱を垂らす前記弾性支持体と、前記中空支柱の先端部に保持される前記被検出部と、前記検出部を実装した回路基板又は非磁性体製のソケットを備える前記請求項２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、特定の物体に固定され、当該物体の姿勢を検出する傾斜センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気を利用した傾斜センサの多くは、当該センサが有する可動空間内を移動する永久磁石と、当該傾斜センサの定位置に固定されて前記永久磁石の磁気を検出する磁気検出素子とから構成されている。
前記従来の傾斜センサは、前記永久磁石と前記磁気検出素子との位置関係の変化（変位）に伴う前記磁気検出素子の出力の変化から当該センサが固定された物体の傾斜を検出するものである（例えば下記特許文献１乃至特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−０２６５２０号公報
【特許文献２】特開平０８−２６１７５８号公報
【特許文献３】特開２００９−０５９５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の傾斜センサは、限られたエリアの表面を滑走させる手法を採っていたために前記滑走面の摩擦の影響を大きく受け、傾斜の検出精度を高めることは困難であり、周期の短い変位（振動）に対する応答性が悪いという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、前記滑走面の摩擦によって検出精度が害されることを防止し、周期の短い変位に対する応答性が良好な傾斜センサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明による傾斜センサは、磁気を発生する被検出部と、前記被検出部の磁気を検出し前記被検出部との位置関係（距離又は方向など）に応じた出力を発生する検出部と、前記被検出部を保持し前記被検出部を鉛直下向きに垂らす中空の弾性支持体を備えるものである。
【０００７】
前記弾性支持体は、弾性材料又は弾性構造からなる例えばパイプ状などの中空支柱を備える構造とすることができる。前記中空支柱は、例えば、中空ゴム又はコイルバネなどの中空弾性部材で構成することができる。
前記傾斜センサは、前記被検出部として永久磁石を備えることができる。その際、前記傾斜センサは、前記検出部に対してＳＮ両極を縦列又は並列に支持する前記弾性支持体を備えることができる。
【０００８】
前記傾斜センサは、変位空間を備える非磁性体製のケースと、前記変位空間へ前記中空支柱を垂らす前記弾性支持体と、前記中空支柱の先端部に保持される前記被検出部と、前記検出部を実装した回路基板又は非磁性体製のソケットを備える構成を採ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による傾斜センサによれば、前記被検出部は、前記弾性支持体で空間に支持されているので、前記従来の傾斜センサの様に、前記被検出部と前記滑走面との摩擦によって検出精度が害されることを防止することができる。
【００１０】
また、前記傾斜センサは、前記弾性支持体を中空構造とすることによって、曲がり又は捻じれなどの変形性を維持しつつ鉛直方向への自立性（保形性）が高められ、比較的短い周期で方向が変化し振動と位置付けることができる程度の連続した変位に対しても良好に反応する優れた応答性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による傾斜センサの一例を示す（Ａ）：平面図及び（Ｂ）：縦断面図である。
【図２】本発明による傾斜センサの一例を示す（Ａ）：平面図及び（Ｂ）：縦断面図である。
【図３】本発明による傾斜センサの一例を示す（Ａ）：平面図及び（Ｂ）：縦断面図である。
【図４】本発明による傾斜センサの一例を示す（Ａ）：平面図及び（Ｂ）：縦断面図である。
【図５】本発明による傾斜センサの例を示す縦断面図である。
【図６】本発明による傾斜センサの例を示す縦断面図である。
【図７】本発明による傾斜センサが奏する作用の例を示す該略図及びグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による傾斜センサの実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１乃至図６に示す例は、磁束を発生する被検出部１と、前記被検出部１が発生した磁束を検出し前記被検出部１との位置関係に応じた出力を発生する検出部２と、前記被検出部１を保持し前記被検出部１を鉛直下向きに垂らす中空の弾性支持体３を備える傾斜センサである。
【００１３】
図１乃至図４の例は、前記弾性支持体３の素材としてシリコーンゴムをはじめとするエラストマーなどの弾性材料を採用し、前記弾性支持体３は、チューブ状の中空支柱３ａを備える。
これらの例は、前記被検出部１として永久磁石を備え、前記検出部２としてホール素子を備え、前記弾性支持体３を定位置に支持する非磁性体製のケース５を備える。
【００１４】
図１の例（以下「第一実施例」と記す）は、変位空間４を備える合成樹脂製の前記ケース５と、前記ケース５に収納され前記変位空間４へ前記中空支柱３ａを垂らす前記弾性支持体３と、前記中空支柱３ａの先端部に保持される前記被検出部１と、前記開口部を封じる封鎖板８を備える。
【００１５】
前記第一実施例の前記ケース５は、直方体状に成形され、その下部にアンカー５ａを一体的に備える。
前記アンカー５ａは、回路基板６に実装した後における不慮の離脱を防止する。
前記ケース５は、上下二段で前記変位空間４と前記弾性支持体３の基部３ｂを収容する支持空間９を備え、その中間に両空間４，９を連通させる貫通孔１０を備える。
前記支持空間９は、前記弾性支持体３の前記基部３ｂが着接する基面と、前記基部３ｂの側方を囲む側面を備え、前記基部３ｂの上下動を規制し得る深さを有する。
【００１６】
前記変位空間４は、前記中空支柱３ａ及びそれに保持された前記被検出部１の可動範囲を規制する空間である。
前記第一実施例は、前記変位空間４として前記貫通孔１０を中心とする円筒状の底抜けの空間を備える。
前記第一実施例において、前記貫通孔１０を備える仕切壁５ｂは、前記変位空間４に向かって広がるすり鉢状の基面を備える。
前記仕切壁５ｂは、１８０度を超える傾斜を前記検出部の出力から検出することができるように、前記変位空間４に向かって突出する山状の基面を備えた構造としてもよい（例えば図５参照）。
【００１７】
前記第一実施例の前記弾性支持体３は、前記被検出部１を保持する保持部３ｃと、前記中空支柱３ａと、前記中空支柱３ａをそれが置かれた傾斜に応じた規則的な（例えば比例した）量で鉛直方向への変形が生じる様に一体的に支持する前記基部３ｂを備える。
前記第一実施例の前記基部３ｂは、前記中空支柱３ａの末端部を幅広なフランジ状に成形したものである。
【００１８】
前記第一実施例の前記弾性支持体３は、前記中空支柱３ａの肉厚が前記基部３ｂの肉厚に比較して薄い構造を採用している。その様な肉厚分布を持つ構造によって、前記第一実施例は、前記基部３ｂと前記中空支柱３ａとの境界３ｄに、変形が容易な領域を、前記中空支柱３ａの全周に亘って均一に備える構造を持つこととなる。
【００１９】
前記第一の実施例は、前記貫通孔１０に前記中空支柱３ａを上下に挿通した状態の下、前記基部３ｂを前記支持空間９に収容し、前記封鎖板８をビス１１や溶着などで固定することによって前記ケース５の前記開口部を封鎖する。
【００２０】
前記第一実施例の前記被検出部１は、前記中空支柱３ａの先端に填め入れられ、前記検出部２に対してＳＮ両極が縦列となるように支持される。
前記第一実施例の前記検出部２は、前記回路基板６の表面に実装される。
前記第一実施例の前記被検出部１は、前記弾性支持体３を収納した前記ケース５を前記回路基板６に実装することによって、測定すべき傾斜が無い状況（０度）下で前記検出部２に対し最も近接する状態で対向する。
【００２１】
前記第一実施例の構成によれば、前記検出部２は、前記被検出部１の移動量から前記検出部２の固定位置における磁束密度の変化を捉え、それに応じた電圧又は電流などを継続的に出力することができる。
その結果、前記傾斜センサは、物体に加わる力（量、向き）及びそれに伴い変化する姿勢を検出することができる。
【００２２】
図２の例（以下「第二実施例」と記す）は、ポッティングに対応した閉鎖型傾斜センサの例である。
前記第二実施例の構成は、前記第一実施例の構成に比べて、前記仕切壁５ｂが前記変位空間４の側に平面状の基面を備える点で相違し、底が封じられた前記変位空間４を備える合成樹脂製の前記ケース５を備える点で相違し、且つ前記検出部２が前記回路基板６の裏面に実装される点で相違する。
【００２３】
前記第二実施例の前記ケース５は、直方体状に成形され、その下部に、前記変位空間４の底開口部を封じる底壁５ｃと前記アンカー５ａを一体的に備える。
前記底壁５ｃは、前記被検出部１の軌道に対して略等しい最短距離を保つすり鉢状の内面と、実装対象である前記回路基板６と平行な平面状の外面を備える。
前記第二実施例の前記アンカー５ａは、前記ケース５の相対向する側壁５ｄ，５ｄから下方向に連続する足と、前記足の先端部が外側に突出した鉤部を備える。
前記第二実施例の前記アンカー５ａと前記底壁５ｃとの間は、前記アンカー５ａの内側への可動範囲を確保すべく、実装の際に前記鉤部が内側へ逃げるに足る一定の間隙１２を備える。
【００２４】
前記第二実施例の構成によれば、前記ケース５の前記底壁５ｃは、シリコーン系液状接着などのポッティング材が、その硬化前において前記ケース５の内部に浸入することを防止することができる。
前記ポッティング材は、その硬化後においてゴム質（保形性、弾力性及び復元性を持つ性質）の弾性体を形成し、優れた耐振動性、耐衝撃性、耐熱性を発揮することによって、前記傾斜センサを好適に保護する機能を奏する。
【００２５】
図３及び図４の例（以下「第三実施例」と記す）は、前記変位空間４を備える合成樹脂製の前記ケース５と、前記ケース５の開口部側に収納され前記変位空間４へ前記中空支柱３ａを垂れる前記弾性支持体３と、前記中空支柱３ａの先端部に保持される前記被検出部１と、前記開口部を封じる前記封鎖板８と、前記検出部２を保持するソケット７を備える。
【００２６】
前記第三実施例は、前記ケース５と前記ソケット７を連結することによって直方体状に組み立てられる。
前記第三実施例の前記ケース５と前記ソケット７は、それぞれ前記回路基板６などの実装対象に嵌る位置決め用の突起５ｅ，７ａを一体的に備える。
前記突起５ｅ，７ａは、前記第三実施例を伏位又は立位に実装した後に、各々不慮の位置ズレを規制する。
前記第三実施例の前記ソケット７は、その表面から陥没した保持孔７ｂを備え、前記保持孔７ｂは、前記検出部２として採用したディスクリート部品の輪郭に合わせた形状を有する。
【００２７】
前記第三実施例の前記ケース５は、前記変位空間４と前記弾性支持体３の基部３ｂを収容する前記支持空間９を上下二段で備え、その中間に両空間を連通させる前記貫通孔１０を備える。
前記支持空間９は、前記弾性支持体３の前記基部３ｂが着接する基面と、前記基部３ｂの側方を囲む側面を備え、前記基部３ｂの上下動を規制し得る深さを有する。
前記第三実施例の前記ケース５は、前記変位空間４として前記貫通孔１０を中心とする円筒状の底抜けの空間を備え、前記貫通孔１０を備える前記仕切壁５ｂは、前記変位空間４に向かって広がる鍋底状の基面を備える。
【００２８】
前記第三の実施例は、前記貫通孔１０に前記中空支柱３ａを上下に挿通した状態の下、前記基部３ｂを前記支持空間９に収容し、前記封鎖板８及び前記ソケット７を前記ケース５にビス１１や溶着などで固定することによって前記ケース５の底開口部及び前記ケース５の前記開口部を封鎖する。
【００２９】
前記第三実施例の前記検出部２は、前記ソケット７に保持された状態で前記回路基板６の表面に、立位（図３参照）若しくは伏位（図４参照）で実装される。
前記第三実施例の前記被検出部１は、測定すべき傾斜が無い状況（０度）下、前記弾性支持体３を収納した前記ケース５を、立位にあっては実装面を水平に、伏位にあっては実装面を鉛直に、前記回路基板６等に実装することによって、前記検出部２に対し最も近接する状態で対向する。
【００３０】
前記第三実施例の前記被検出部１は、前記中空支柱３ａの先端に填め入れられる。
前記第三実施例の前記被検出部１は、例えば、永久磁石をその磁束が封じ込められない様に外皮に内包し、前記外皮と共に前記中空支柱３ａの先端に嵌め入れられる。
前記第三実施例の外皮は、永久磁石の磁極の境界などに沿って外れ止めの突条を備える形状とすることができる（図３及び図４参照）。
その結果、前記第三実施例の前記被検出部１は、前記検出部２に対してＳＮ両極が縦列となるように支持される。
【００３１】
前記第三実施例の構成によれば、前記検出部２は、前記保持孔７ｂに嵌る範囲において容易に交換することができ、前記被検出部１は、前記中空支柱３ａの先端に填る範囲において比較的容易に磁力の強度又は磁極の配置を変更することができる。
これより、前記第三実施例は、前記検出部２の故障、前記検出部２若しくは前記被検出部１の仕様変更又は前記検出部２の出力の処理内容などに応じた仕様変更が容易となる。
【００３２】
前記各実施例の前記弾性支持体３は、前記エラストマーなどの合成樹脂からなるゴム質の材料で成形した各部、即ち、前記保持部３ｃを備えた前記中空支柱３ａ及び前記基部３ｂを備えたものである。
前記弾性支持体３は、非磁性体からなる線材をコイル状に成形した前記各部（以下このように成形した部分を「コイルバネ」と記す）３ａ，３ｂ，３ｃを適宜備える構造又は前記コイルバネに前記ゴム質の材料を被覆し若しくは連続した構造が採用されている場合もある（例えば図５又は図６参照）。
【００３３】
前記弾性支持体３は、前記中空支柱３ａと前記基部３ｂとの境部の直径が前記中空支柱３ａ又は前記基部３ｂの直径に比較して細い構造を採用することができる。その様な直径分布を持つ構造によって、前記弾性支持体３は、前記基部３ｂと前記中空支柱３ａとの境部に、変形が容易な領域を、前記中空支柱３ａの全周に亘って均一に備える構造を持つこととなる。
【００３４】
前記検出部２は、前記単数の素子を具備する構造に限るものではなく、複数の素子を単数若しくは複数の素子又は部品として設けることもできる（例えば図５又は図７（Ｃ）参照）。
前記検出部２を複数設けることによって、例えば、二つの前記素子を前記被検出部１の位置に対して対称的に配置すれば、両素子は、それらと対向する前記被検出部１の磁束から対称的な出力を得ることができる（図７（Ｃ）参照）。その結果、前記検出部２の出力として両素子の差分を採用することができ、比較的広い帯域において良好な特性を得ることができる他、出力が相対的に拡大し、より広い範囲に亘る傾斜検出が可能となる。
また、両素子が離隔していれば、両素子の特性が略等しいものであれば、出力の温度特性で生じるオフセットを両素子間で相殺することができる。
【００３５】
前記被検出部１は、前記検出部２に対してＳＮ両極を並列で対向させる構成や（図７（Ｂ）参照）、ＳＮ両極を縦列で対向させる構成（図７（Ａ）（Ｃ）参照）又は複数の永久磁石を異極相互に接合する形で複数個を接合する構成（図７（Ｄ）参照）を採ることができる。
前記弾性支持体３は、それらを適宜支持し得る保持部３ｃを備える。
【符号の説明】
【００３６】
１  被検出部
２  検出部
３  弾性支持体
３ａ  中空支柱
３ｂ  基部
３ｃ  保持部
３ｄ  境界
４  変位空間
５  ケース
５ａ  アンカー
５ｂ  仕切壁
５ｃ  底壁
５ｄ  側壁
５ｅ  突起
６  回路基板
７  ソケット
７ａ  突起
７ｂ  保持孔
８  封鎖板
９  支持空間
１０  貫通孔
１１  ビス
１２  間隙
【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】
2016206136.tif 000008
【図７】
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