(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液が封入されている筐体、前記筐体内に収容されており且つ前記筐体に軸支される振り子本体と前記振り子本体から延びる一対のアームとを有する振り子、前記振り子の前記一対のアーム間に形成された振り子溝部に嵌合する状態で前記筐体内に収容されるとともに前記筐体に形成されている転動面を転動可能なボール、及び前記ボールの転動に起因して生じる前記振り子の揺動量に応じて前記筐体の傾斜を検出する検出手段を備え、
前記振り子の前記振り子本体に前記振り子溝部から上方に抜ける通路が形成されていることから成る傾斜センサ。
【請求項２】
前記通路は、前記振り子本体の揺動軸線の周りを包む前記振り子の揺動方向中央の一箇所に形成された単一通路であることから成る請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項３】
前記通路は、前記振り子本体の揺動軸線を前記振り子の揺動方向前後に挟む二箇所に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項４】
前記通路は前記揺動軸線の軸線方向に傾斜して形成されていることから成る請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項５】
前記通路は前記振り子溝部から上方に向かって通路断面積が増加する拡大通路であることから成る請求項１に記載の傾斜センサ。
【請求項６】
前記拡大通路の壁面のうち前記振り子の揺動方向前後に面する壁面は滑らかに形成されていることから成る請求項５に記載の傾斜センサ。
【請求項７】
前記振り子は前記振り子本体から伸び且つ前記両アームを側方で繋ぐ振り子側部と前記振り子側部内に埋設された磁石とを備えており、前記検出手段は前記筐体に設けられて前記磁石の磁界の強さを検出するホールＩＣであることから成る請求項１に記載の傾斜センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等の移動体の傾斜を検出する傾斜センサとして、候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）、或いは、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が用いられている。しかしながら、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（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
本出願人は、振り子とボールとを用いた傾斜センサを提案している（特願２００６−３４８８７）。この傾斜センサは、誤判定を防止しつつ傾斜判定角度を任意に設定可能にすることを図ったセンサである。図８はこの種の傾斜センサの一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図８に示す傾斜センサ７１は振り子７３とボール７４を筐体７２内に収容して成り、筐体７２内の空間にはダンピング液７５が封入されている。筐体７２の傾斜に起因して、ボール７４が筐体７２内に形成された斜面から成る転動面７６を転動するとき、その転動に伴って振り子７３が揺動する。筐体７２に検出手段として設けられているホールＩＣ７８は、振り子７３に設けられている磁石７７による磁界の強さを検出することにより、振り子３が筐体２に対して所定以上の角度で傾斜したことを検出する。振り子７３は揺動軸７９によって筐体７２に回動可能となっており、揺動軸７９と一体の本体８０と、本体８０から揺動方向前後方向に延びる一対のアーム８１，８１とを備えている。ボール７４は、一対のアーム８１，８１間に形成された振り子溝部８２に嵌合する状態で筐体７２内に収容されている。
【０００４】
しかしながら、この種の傾斜センサ７１は、製造時及び組付け完成後の取り扱い中に、振り子溝部８２内に気泡が溜まる可能性がある。その状態で筐体が設定検知角度（設定傾斜面７６，７６をボール７４が転がりだす角度）付近まで傾斜しているときには、図９に示すように、その気泡８５（気泡の体積分）の浮力は振り子７３の転がり力に対する抵抗力となり、検知角度（ホールＩＣ７８の出力が切り替わる筐体７２の傾斜角度）がばらつく要因になる。
【０００５】
従来の傾斜センサでは、図９に示すように、気泡８５が振り子溝部８２に一旦入り込むと抜けることがないので、浮力（浮力の方向：図９中の真上方向）が振り子７３にかかり、傾斜方向への回転力に対し抵抗力となっている。
【０００６】
上記の「振り子の転がり力」は筐体７２が傾斜状態にあるときに振り子７３の自重によりボール７４を左右いずれかの設定傾斜面７６，７６へ押そうとする回転力のことであり、ボール７４が設定傾斜面７６，７６を転がり始める前に既にボール７４に伝わっている力のことである。ゆえに、「振り子の転がり力」はボール７４が転がり始めるきっかけの一要素であるため、この力が変動するとボール７４が動き始める筐体７２自体の傾斜角度（設定検知角度）が変動するので、検出角度の精度上、好ましい現象ではない。
【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】
【０００７】
そこで、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、振り子溝部内に溜まった気泡を効率的に排除する点で解決すべき課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、仮に振り子溝部内に気泡が溜まってもこれを効果的に排除可能として、気泡に起因した浮力が振り子の転がり力に対する抵抗力となるのを回避して、検知角度のバラツキを抑制し、検知角度の精度を向上することができる傾斜センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明による傾斜センサは、液が封入されている筐体、前記筐体内に収容されており且つ前記筐体に軸支される振り子本体と前記振り子本体から延びる一対のアームとを有する振り子、前記振り子の前記一対のアーム間に形成された振り子溝部に嵌合する状態で前記筐体内に収容されるとともに前記筐体に形成されている転動面を転動可能なボール、及び前記ボールの転動に起因して生じる前記振り子の揺動量に応じて前記筐体の傾斜を検出する検出手段を備え、前記振り子の前記振り子本体に前記振り子溝部から上方に抜ける通路が形成されていることから成っている。
【００１０】
この傾斜センサによれば、筐体が振り子との間で相対的に傾斜するとき、ボールは筐体に形成されている転動面を転動し、ボールを一対のアーム間に形成された振り子溝部に嵌合させている振り子は、振り子本体が筐体に軸支されているので、ボールの転動に応じて揺動する。検出手段は、ボールの転動に起因して生じる振り子の揺動量に応じて筐体の傾斜を検出することができる。製造時及び組付け完成後の取り扱い中に、振り子溝部内に溜まった気泡は、気泡自らの浮力によって、振り子本体に振り子溝部から上方に抜ける態様で形成されている通路を通って液の上方に移動するので、気泡の浮力が振り子の転がり力に対する抵抗力となってボールに作用することもなくなり、検知角度のばらつきを防止することができる。
【００１１】
この傾斜センサにおいて、前記通路は、前記振り子本体の揺動軸線の周りを包む前記振り子の揺動方向中央の一箇所に形成された単一通路として形成することができる。また、前記通路は、前記振り子本体の揺動軸線を前記振り子の揺動方向前後に挟む二箇所に分割して形成することもできる。
【００１２】
この傾斜センサにおいて、前記通路は前記揺動軸線の軸線方向に傾斜して形成することができる。揺動軸線の軸線方向に傾斜して形成された通路は、振り子溝部に対して、実際の通路幅よりも大きく開口するので、気泡が通路に入り易くなる。また、筐体の取付け状態で揺動軸線の軸線方向に角度がある場合には、重力方向と反対方向に上昇しようとする気泡の抜け方向を調整することができる。
【００１３】
また、この傾斜センサにおいて、前記通路を前記振り子溝部から上方に向かって通路断面積が増加する拡大通路とすることができる。通路を拡大通路とすることによって、振り子溝部側から通路に入った気泡は、通路の抵抗が少なく、上側に抜け出易くなる。通路は連続的に次第に拡大しても段階的に拡大してもよい。更に、前記拡大通路の壁面のうち前記振り子の揺動方向前後に面する壁面は滑らかに形成することができる。壁面を曲面にした場合には、平面にする場合よりも気泡の抜けに抵抗を少なくすることができる。
【００１４】
また、この傾斜センサにおいて、前記振り子を、前記振り子本体から伸び且つ前記両アームを側方で繋ぐ振り子側部と前記振り子側部内に埋設された磁石とを備えた振り子とし、前記検出手段を前記筐体に設けられて前記磁石の磁界の強さを検出するホールＩＣとすることができる。こうした構造の振り子は、揺動軸線の方向に沿って、ボールを挟むアームの部分と、磁石を備えた部分とに分担させることができるので、筐体の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による傾斜センサは、上記のように構成されているので、前後方向、即ち、揺動軸線の方向への傾斜角度、並びに振り子と筐体間のクリアランス寸法の大小に関わらず、筐体内の気泡が振り子溝部に溜まったとしても、気泡は自らの浮力にて通路から振り子上側へ抜けることができる。これにより、振り子が気泡の浮力の影響を受けないので、気泡による検出角度のバラツキ範囲拡大を防止することができる。更に、振り子と筐体間のクリアランス寸法を小さくすることで、筐体全体を小型化することができる。
【００１６】
傾斜センサが取り付けられる車両が走行状態にあるときなど、筐体内部が振動や横Ｇ（横加速度）を受けた場合に、ボールが振り子溝部から脱落することがなく、且つ気泡が十分抜けるように通路寸法を大きく設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による傾斜センサの実施例を説明する。図１はこの発明による傾斜センサの第１実施例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００１８】
図１（ａ）及び（ｂ）に示す傾斜センサ１において、振り子３とボール４が筐体２内に収容されているとともに、筐体２内の空間にはダンピング液５が封入されている。筐体２に傾斜に起因して、筐体２内に形成された斜面から成る転動面６をボール４が転動するとき、その転動に伴って振り子３が揺動する。振り子３には磁石７が設けられており、筐体２には検出手段としてのホールＩＣ８が設けられている。ホールＩＣ８は、この磁石７との相互作用によって磁石７による磁界の強さを検出することにより、振り子３が筐体２に対して所定以上の角度で傾斜したことを検出する。振り子３は揺動軸９によって筐体２に回動可能となっており、揺動軸９と一体の本体１０と、本体１０から揺動方向前後方向に延びる一対のアーム１１，１１とを備えている。ボール４は、一対のアーム１１，１１間に形成された振り子溝部１２に嵌合する状態で筐体２内に収容されている。こうした振り子３の構造及びその検出動作それ自体は、従来の傾斜センサと同等である。
【００１９】
傾斜センサ１の振り子３には、振り子本体１０の領域において、ハッチングで示すように、気泡抜きのため、振り子溝部１２から上方の頂部に抜けるように通路１３，１３が形成されている。通路１３，１３は、正面図である図１（ａ）に示すように、振り子本体１０の揺動軸９の軸線９ａを振り子の揺動方向前後に挟む二箇所に形成されている。詳細には、通路１３，１３は、中立状態にある振り子３の本体１０に、揺動軸９の軸線９ａを振り子３の揺動方向前後に貫通する態様で形成されており、通路１３，１３の軸線１３ａ，１３ａは振り子３の縦中心線に対して同じ角度θ１で斜めに設定されている。また側面図である図１（ｂ）に示すように、揺動軸９の軸線９ａの方向には、全幅の領域に形成されておらず、略ボール４の径の寸法に相当する幅Ａの領域にのみ形成されている。また、通路１３，１３は、揺動軸９の軸線９ａの一方の方向には開いているが、他方の側は、振り子本体９から伸び且つ両アーム１１，１１を側方で繋ぐ振り子側部１４となっており、筐体２内に設けられているホールＩＣ８が振り子側部１４内に埋設された磁石７による磁界の強さを検出可能である。
【００２０】
傾斜センサ１の製造時及び組付け完成後の取り扱い中に、振り子溝部１２内に空気が溜まることがある。溜まった空気は気泡１５となり、気泡自らの浮力によって、ダンピング液５内を上昇しようとする。気泡１５は、振り子溝部１２に滞留し続けているときには振り子３の転がり力に対する抵抗力となるが、本実施例では、振り子溝部１２から通路１３，１３を通って振り子３の外に出る。したがって、気泡１５の浮力がボールに作用することがなく、検知角度のばらつきも生じない。通路１３の幅の寸法Ａは、図１（ｂ）に示すように、振り子３と筐体２間のクリアランス寸法Ｂがどのような値であっても、ボール４の振り子３からの脱落がなく且つ振り子溝部１２内の気泡１５が上方に抜けるように、設定される。クリアランス寸法Ｂを小さくすることで、筐体２全体を小型化することができる。クリアランス寸法Ｂが極小であっても、通路１３の深さである寸法Ａを大きく取って、気泡１５を上側へ逃すことができる。
【００２１】
表１は、故意に振り子溝部へ気泡を入れたサンプルと気泡が無いサンプルによる角度検知を実測にて計測した値を示す。表中の検知角度に対する実測値の値ズレ量の差から気泡の影響は明らかである。
【表１】
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【００２２】
図２は図１に示す傾斜センサ１が傾斜した状態を示す図である。従来の傾斜センサでは、図９に示したように、一旦振り子溝部８２に入り込んだ気泡８５は抜けることがないので、振り子７３にかかる気泡の浮力が傾斜方向への回転力に対し抵抗力となる。これに対して、本発明の傾斜センサでは設定検知角度に達する前に気泡１５が振り子３の上方に抜け、検知角度のバラツキを防ぐことができる。
【００２３】
図３は、本発明による傾斜センサの第２実施例を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。図３に示す第２実施例及びその後に示す各実施例においては、図１に示した第１実施例の構成要素や部位と同等の機能を奏するものについては、同じ符号を用いることにより、再度の説明を省略する。図３に示す第２実施例は、傾斜センサ２１の傾斜角度がゼロのとき、振り子溝部１２に溜まった気泡１５が抜ける構造である。即ち、振り子２３には、傾斜角度がゼロの非傾斜状態で振り子２３の振り子本体２４を鉛直方向（軸線２５ａ）に抜ける通路２５が形成されている。振り子溝部１２に溜まった気泡は通路２５を通じて、振り子２３の上側外部に抜け出る。通路２５は振り子２３の揺動軸９と交差するように形成されているが、通路断面積を減らさないようにするため、揺動軸９が通路２５内を延びること無く振り子本体２４の両側にのみに設けることもできる。
【００２４】
図４は、本発明による傾斜センサの第３実施例を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。第３実施例として示す傾斜センサ３１も、傾斜角度がゼロのとき振り子溝部１２に溜まった気泡１５が抜ける構造であり、傾斜角度がゼロの非傾斜状態で振り子３３の振り子本体３４を上方に向かって抜ける通路３５が形成されている。第３実施例においては、図１に示す第１実施例と異なり、通路の軸線３５ａが前後方向（傾斜方向とは直交する、即ち、振り子３３の揺れの軸線方向と平行な方向）に傾いている。通路３５を前後方向に斜めに形成することにより、振り子溝部１２に開口する通路入口部３５ｂの幅Ｃを実際の通路幅Ｄより大きく確保することができる。気泡１５は常に重力方向の反対の方向に抜けようとするので、第３実施例のタイプの傾斜センサ３１によれば、物体（二輪車等）への取付け状態で前後方向に角度がある場合に、抜け方向が調整された傾斜センサを選択して適用することができる。なお、通路断面積を減らさないようにするため、揺動軸９が通路３５内を延びることがないように、振り子本体３４の両側にのみに設けることもできる。
【００２５】
図５は、本発明による傾斜センサの第４実施例を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。第４実施例としての傾斜センサ４１は、気泡１５が振り子４３の外へ抜けるのを阻害する物理的な要因を極力排除した構造を備えている。即ち、振り子本体４４は、揺動軸９と嵌合して振り子４３を揺動支持する振り子側部１４の延長部分に形成されており、ボール４の位置から前後方向にオフセットした部分に残されている。それに呼応して、振り子溝部１２の上部の部分（（ａ）に示すＥの領域）は取り除かれて、揺動軸９が存在する以外、上方に完全開放された開放通路４５となっている。アーム１１，１１の上端も、振り子溝部１２に対して斜めに開く斜面１１ａ，１１ａに形成されており、アーム１１，１１間の幅寸法Ｆを超える幅で開放されている。振り子溝部１２に入った気泡１５は、特に遮られることなく、振り子４３の上方に抜け出ることができる。揺動軸９は開放通路４５内にあるが、通路断面積に占める割合は小さく且つ表面は丸みを帯びているために、気泡１５が途中で揺動軸９に捕捉されることもない。
【００２６】
図６は、本発明による傾斜センサの第５実施例を示す正面図である。第５実施例としての傾斜センサ５１においては、気泡１５を上方に抜くための通路５５は、振り子溝部１２から上方に向かって通路断面積が増加する拡大通路として形成されている。しかも、拡大通路の壁面のうち振り子５３の揺動（傾斜）方向前後に面する壁面５６ａ，５６ｂ（太い線部で図示されている）は、気泡１５の上方への抜けを促進させる方向に湾曲した滑らかな曲面に形成されている。壁面５６ａ，５６ｂは、図１に第１実施例として示したような平面状（断面では直線状）に形成される場合と比較して、振り子溝部１２内の気泡の抜けに対して、その抵抗力が低減した構造となっている。図示の例では、壁面５６ａ，５６ｂは、どちらも曲面であるが、一方の壁面を平面とし他方の壁面を曲面とする組合せの場合、或いは両方の壁面も直線と曲線との複合面とする場合も可能である。
【００２７】
図７は、本発明による傾斜センサの第６実施例を示す正面図（ａ）とＧ−Ｇ断面図（ｂ）である。第６実施例としての傾斜センサ６１では、筐体２の傾斜角度が設定検知角度に達する前に、振り子本体６４に形成した通路６５の長さ方向Ｈが真上の方向となり、気泡１５が振り子６３の上方へ抜ける構造である。斜めに通路６５があることで、実際の場合の通路幅より通路入口部６５ｂの幅（図中の太い線）を長く確保することができる。また、断面Ｇ−Ｇで見たときのテーパ面６６ａ，６６ｂを設けることで、振り子６３の強度（ボール４との接触等による繰り返し負荷に対する強度）を増すことができる。
【００２８】
以上、本発明により傾斜センサの実施例として、代用的な通路構造を持つものを例示したが、本発明の実施に際しては、これらの実施例は勿論のことであるが、これらの特徴を組み合わせることができ、いずれも本発明の実施例として含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による傾斜センサの第１実施例を示す図である。
【図２】図１に示す傾斜センサにおける気泡の抜け状態の一例を示す図である。
【図３】本発明による傾斜センサの第２実施例を示す図である。
【図４】本発明による傾斜センサの第３実施例を示す図である。
【図５】本発明による傾斜センサの第４実施例を示す図である。
【図６】本発明による傾斜センサの第５実施例を示す図である。
【図７】本発明による傾斜センサの第６実施例を示す図である。
【図８】従来の傾斜センサの一例を示す図である。
【図９】従来の傾斜センサにおける気泡の溜まり状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２１，３１，４１，５１，６１  傾斜センサ            ２  筐体
３，２３，３３，４３，５３，６３  振り子                ４  ボール
５  ダンピング液                    ６  転動面
７  磁石                            ８  検出手段（ホールＩＣ）
９  揺動軸                          ９ａ  軸線
１０，２４，３４，４４，５４，６４  振り子本体      １１，１１  アーム
１２  振り子溝部                    １３，２５，３５，４５，５５，６５  通路
１３ａ，１３ａ  軸線                １４  振り子側部
１５  気泡                          ２５ａ，３５ａ  軸線
３５ｂ，６５ｂ  通路入口部          ５６ａ，５６ｂ  壁面
６６ａ，６６ｂ  テーパ面
Ａ  幅                            Ｂ  クリアランス寸法
Ｃ  幅                            Ｄ  実際の通路幅
Ｅ  領域                          Ｆ  幅寸法
【図１】
0004971049.tif 000003
【図２】
0004971049.tif 000004
【図３】
0004971049.tif 000005
【図４】
0004971049.tif 000006
【図５】
0004971049.tif 000007
【図６】
0004971049.tif 000008
【図７】
0004971049.tif 000009
【図８】
0004971049.tif 000010
【図９】
0004971049.tif 000011