JP2004333420A - Pendulum-type sensor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pendulum-type sensor with superior shock resistance and a small dead zone, capable of size reduction. <P>SOLUTION: The pendulum-type sensor includes a case, a pendulum rotatably attached to this case, a detection means for detecting the rotation and rotation angle of this pendulum. Therein, it includes a supporting means 6 for supporting the both ends of a rotary shaft 11, at least, which is capable of moving in the radial direction of the rotary shaft 11 with the rotary shaft 11, and a radial energizing means 7 for energizing this supporting means 6 in the radial direction. The radial energizing means 7 energizes the supporting means 6 and the rotary shaft 11, in a direction of pushing back the supporting means 6 and the rotary shaft 11, when the rotary shaft 11 is moved in the radial direction with the supporting means 6, by giving a shock to the rotary shaft 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両，船舶，航空機等の移動体やロボット，工作機械等の産業機械等に設けられ、これらの傾斜やこれらに作用する力（加速度）、振動等を検出するセンサに関し、特に、前記した傾斜や力（加速度），振動等を振り子の振れによって検出する振り子型センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両，船舶，航空機等の移動体やロボット，工作機械等の産業機械等（以下、車両等と記載する）の傾斜やこれらに作用する力（加速度）、振動等を検出するセンサとして、振り子型のものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３３７３３２号公報（明細書の［００１２］の欄及び図面の図２（ｂ）参照）
【特許文献２】
特開２００３−３５５３７号公報（明細書の［００１３］の欄及び図面の図２参照）
【０００４】
このような振り子型のセンサは、センサの筐体に設けられた回転軸に軸支され、前記回転軸を軸として回転する振り子と、前記筐体に固定された回転角センサあるいは回転検出センサとを備えている。そして、車両等とともに筐体が傾くことにより、前記振り子が前記筐体に対して相対的に回転し、この振り子の回転を前記センサが検出することで、車両等が傾斜したこと、又は、車両等の傾斜角度を検出すること等ができるようになっている。
【０００５】
しかし、上記した従来の振り子型センサには以下のような問題点がある。
すなわち、耐衝撃性が低く、落下等によりセンサに衝撃が加わると、回転軸のピボット部が容易に折損するおそれがある。そのため、一定上の耐衝撃性を得るために、回転軸やピボット部の径を一定以上の太さとする必要があるが、このようにすると、センサの小型化が困難になる。
また、回転軸やピボット部の径が大きくなると、軸受とピボット部との間の摩擦抵抗が大きくなり、微小振動等に対してセンサが感知しなくなり、不感帯を拡げるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点にかんがみてなされたもので、その目的は、回転軸やピボット部の径を小さくしても優れた耐衝撃性を確保することができ、回転軸やピボット部の径を小さくすることで不感帯を小さくし、かつ、小型化も可能な振り子型のセンサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発明者は、振り子を回転自在に支持する回転軸の両端に、衝撃を吸収・緩和する手段を設けることで、本発明の目的を達成できることに想到した。
具体的には、本発明は、筐体と、回転軸によって前記筐体に回転自在に取り付けられた振り子と、この振り子の回転又は回転角を検出する検出手段とを有する振り子型センサにおいて、前記回転軸の両端を支持し、少なくとも、前記回転軸とともに前記回転軸の径方向に移動可能な支持手段と、この支持手段を前記径方向に付勢するラジアル付勢手段とを有し、前記回転軸に衝撃が加えられて前記回転軸が前記支持手段とともに前記径方向に移動したときに、前記支持手段を押し戻す方向に前記ラジアル付勢手段が前記支持手段を付勢するように構成してある。
【０００８】
この構成によれば、振り子を回転自在に取り付ける回転軸は、支持手段によって支持される。支持手段は、少なくとも回転軸の径方向に移動自在で、かつ、前記径方向から付勢手段によって付勢されているので、筐体に衝撃が加わると、回転軸が支持手段とともに径方向に移動するとともに、回転軸に加えられた衝撃がラジアル付勢手段によって吸収・緩和される。
これにより、回転軸の折損等の不都合を防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記回転軸の両端を支持する前記支持手段が、前記回転軸の軸線と同方向に移動可能で、前記支持手段を前記軸線と同方向に付勢するスラスト付勢手段を設け、前記回転軸に衝撃が加えられて前記回転軸が前記支持手段とともに前記軸線と同方向に移動したときに、前記支持手段を前記軸線と同方向に押し戻すように前記スラスト付勢手段が前記支持手段を付勢するように構成してある。
このように、軸線と同方向、つまり、スラスト方向にも支持手段を移動可能とすることで、回転軸の軸線方向に作用する衝撃を吸収させることができ、回転軸の座屈折損を防止することも可能になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記支持手段が、前記回転軸の両端に当接して前記回転軸の軸線方向の位置決めを行うスラスト軸受と、前記回転軸の端部を回転自在かつ軸線方向に移動自在に支持するラジアル軸受とを有し、前記スラスト付勢手段が前記スラスト軸受を前記軸線と同方向に付勢し、前記ラジアル付勢手段が前記ラジアル軸受を前記径方向に付勢するように構成してある。
このように構成すれば、回転軸の軸線方向の支持と径方向の支持とをスラスト軸受とラジアル軸受とで分担して行い、衝撃の吸収・緩和も、スラスト軸受とラジアル軸受とで分担して行うことができる。
【００１１】
前記スラスト付勢手段としては、請求項４に記載するように、前記軸線と同方向に弾性変形するばねを用いるとよい。また、ラジアル付勢手段としては、請求項５に記載するように、中央部分で前記支持手段と係合する渦巻きばねを用いるとよい。
本発明によれば、回転軸に作用する衝撃を吸収・緩和することができるので、回転軸の全体を小径にすることができる。また、振り子を支持するためにある程度の剛性が必要とされる回転軸の中央部分を大径にして、請求項６に記載するように回転軸の両端を部分的に小径にすることも可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１〜図３を参照しながら、本発明の一実施形態にかかる振り子型センサの構成を説明する。
なお、以下の説明では、車両等が傾いたことを検出するとともに、傾斜角度に応じた検出信号を出力する傾斜センサに本発明の振り子型センサを適用する場合を例に挙げて説明するが、本発明の振り子型センサは、傾斜センサに限らず、車両等に力が作用したことを検出する加速度センサや、車両等に振動が加えられたことを検出する振動センサ等にも適用が可能である。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態にかかる振り子型センサの側面断面図、図２は、図１の振り子型センサの正面図、図３は、図１の振り子型センサにおける緩衝手段の分解斜視図である。
振り子型センサ１（以下、センサ１と記載する）は、二つに分割が可能なケース３及びケース４と、このケース３及びケース４に取り付けられる軸受保持部材２，２と、この軸受保持部材２，２の間の空間に形成された振り子収納部２０に設けられた振り子１２と、この振り子１２を振り子収納部２０内で回転自在に支持する回転軸１１と、この回転軸１１の両側に設けられ、回転軸１１を回転自在に支持するとともに、回転軸１１に衝撃が作用したときに、この衝撃を吸収する緩衝手段５とから概略構成されている。
ケース３とケース４とは、それぞれの嵌装孔３ａ，４ａに軸受保持部材２，２が圧入された状態で、ボルト３１，３１によって一体的に連結されて、センサ１の筐体を構成する。
【００１４】
［振り子］
振り子１２は、回転軸１１に一体に取り付けられたアーム１２２と、このアーム１２２の下端に一体に取り付けられた錘１２１とから構成されている。
アーム１２２の上端には、アーム１２２の中心をとおる軸線Ｃと直交する方向に軸孔１２３が貫通形成され、この軸孔１２３を回転軸１１が挿通している。この実施形態では、別体に形成されたアーム１２２と回転軸１１とを接着剤１２４等により接着しているが、アーム１２２の軸孔１２３にアーム１２２を圧入してもよいし、アーム１２２と回転軸１１とを粉末射出成形等で一体的に形成してもよい。
【００１５】
また、この実施形態において錘１２１は、ネオジム磁石、フェライト磁石、ＳｍＣｏ磁石等の永久磁石で形成され、別体に形成されたアーム１２２と接着剤１２５によって一体的に接着されている。そして、センサ１を車両等に取り付ける際には、錘１２１の磁界内に磁気検出素子を主体とした磁気センサ１３を配置し、錘１２１が回転軸１１を軸として回転したときに、この回転角に応じた出力信号をコントローラ等の制御装置に出力するようにする。前記制御装置は、この出力信号によって、車両等が傾斜したことを判断するとともに、車両等がどの程度傾斜しているのかを判断することができる。
【００１６】
［回転軸］
振り子１２を振り子収納部２０内で回転自在にする回転軸１１は、振り子１２のアーム１２２が一体的に取り付けられる軸部１１１と、この軸部１１１の両端に形成された小径のピボット部１１２とから構成されている。
ピボット部１１２が形成された軸部１１１の両端は、振り子収納部２０から軸受保持部材２，２の底部に形成された貫通孔２３，２３を挿通して、軸受保持部材２，２の内部まで延びている。
また、ピボット部１１２と軸部１１１との間の形状変化部分は、センサ１に衝撃が加わったときの応力集中を緩和し、前記形状変化部分でピボット部１１２が容易に折損しないようにするために、なだらかなテーパ面として形成されている。
【００１７】
［緩衝手段］
次に、回転軸１１に衝撃が作用したときに、この衝撃を吸収して回転軸１１の折損を防止する緩衝手段５について、図１及び図３を参照しながら説明する。
なお、緩衝手段５は、回転軸１１の両端に設けられるが、これらの構成は同じであるので、一方のみについて説明し、他方についての説明は省略する。
緩衝手段５は、回転軸１１の径方向に作用する力を吸収するラジアル緩衝部５Ａと、回転軸１１の軸線方向に作用する力を吸収するスラスト緩衝部５Ｂと、から構成される。
【００１８】
ラジアル緩衝部５Ａは、回転軸１１のピボット部１１２を回転自在かつ軸線方向に進退移動自在に支持する支持手段としてのラジアル軸受６と、このラジアル軸受６の外周に設けられ、ラジアル軸受６を軸受保持部材２の内部で支持するラジアル付勢手段としての渦巻きばね７とを有している。
ラジアル軸受６の中心には、回転軸１１のピボット部１１２が挿通する軸孔６１が形成されているが、この軸孔６１の内径は、回転軸１１に衝撃が加わったときに、ピボット部１１２が軸線方向に自由に進退移動できるように、ピボット部１１２の外径よりも僅かに大きく形成するとよい。
渦巻きばね７は、ラジアル軸受６が嵌装される嵌装孔７１が形成された内輪部７２と、軸受保持部材２の底部に形成されたばね受け部２２に受け止められる外輪部７３と、内輪部７２と外輪部７３とを連結する螺旋状の連結部７４とから構成されている。回転軸１１に径方向の衝撃が加わると、この衝撃はラジアル軸受６を介して内輪部７２に伝達され、連結部７４が弾性変形することで吸収される。
【００１９】
前記スラスト緩衝部は、回転軸１１のピボット部１１２の先端が当接するスラスト軸受８と、このスラスト軸受８が取り付けられる軸受座体９と、この軸受座体９の外周に設けられ、スラスト軸受８及び軸受座体９を軸受保持部材２の内部で支持するスラスト付勢手段としてのばね１０とを有している。
回転軸１１のピボット部１１２が当接するスラスト軸受８の当接面８ａは、平坦かつ平滑状に仕上げられ、ピボット部１１２の先端が当接した状態で、回転軸１１が容易に移動できるようになっている。スラスト軸受８は、ピボット部１１２の先端が当接しても容易に傷が付かない硬質の材料、例えばセラミックから形成するのが好ましい。
【００２０】
もちろん、ピボット部１１２を回転自在に支持することができるのであれば、スラスト軸受８の形態は上記のものに限られず、他の形態のスラスト軸受を用いることが可能である。
軸受座体９は、筒状の円錐台形状に形成されている。貫通孔９０の内部には、スラスト軸受８が一体的に取り付けられ、底部９２は、軸受保持部材２の内部で渦巻きばね７の外輪部７３と対峙して位置するように形成されている。また、軸受座体９の途中部位の外周面には、ばね１０が嵌装される嵌装溝９１が全周に亘って形成されている。
【００２１】
ばね１０は、嵌装溝９１に嵌装される環状部分１０１と、この環状部分１０１の外周に均等間隔で複数（この実施形態には二個）設けられ、環状部分１０１の径方向外側に張り出す耳部１０２，１０２とを有している。
この耳部１０２，１０２は、軸受保持部材２の開口周縁に張り出し形成された張出し部２１と係合して、軸受座体９及びスラスト軸受８を軸線Ｃ方向に付勢する。すなわち、回転軸１１に衝撃が作用してピボット部１１２がスラスト軸受８及び軸受座体９を軸線Ｃ方向に押すと、耳部１０２，１０２が軸受座体９及びスラスト軸受８を介してピボット部１１２を押し戻す方向に付勢し、回転軸１１に作用する衝撃を緩和させる。
【００２２】
次に、上記構成の緩衝手段５の作用を、図４を参照しながら説明する。
図４（ａ）は、センサ１に衝撃が作用していないときの初期状態を示している。
この状態では、回転軸１１はラジアル軸受６及び渦巻きばね７によって軸線Ｃと同軸上に支持され、ピボット部１１２の先端が、軽くスラスト軸受８に当接している。
図４（ｂ）は、センサ１に回転軸１１の径方向の衝撃が作用した場合（衝撃の作用方向を図中矢印Ｉで示す）を示している。
回転軸１１に径方向の衝撃が作用すると、回転軸１１及びラジアル軸受６が径方向に移動し、渦巻きばね７の連結部７４を弾性変形させる。これにより、回転軸１１に作用する衝撃が緩和される。連結部７４は、回転軸１１及びラジアル軸受６を押し戻す方向に付勢するので、この後、回転軸１１は軸線Ｃと同軸上に速やかに復帰する。
【００２３】
図４（ｃ）は、センサ１に回転軸１１の軸線方向の衝撃が作用した場合（衝撃の作用方向を図中矢印ＩＩで示す）を示している。
回転軸１１に軸線方向の衝撃が作用すると、回転軸１１がラジアル軸受６によって支持された状態で軸線方向に移動し、スラスト軸受８及び軸受座体９を押す。これにより、ばね１０の耳部１０２が弾性変形して、回転軸１１に作用する軸線方向の衝撃が緩和される。ばね１０は、回転軸１１及びスラスト軸受８を押し戻す方向に付勢するので、この後、回転軸１１は元の位置に速やかに復帰する。なお、実際には、衝撃によって回転軸１１には軸線方向の力と径方向の力が複合的に作用するので、図４（ｂ）の動きと（ｃ）の動きとが複合的に生じることになる。
【００２４】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態では、永久磁石の錘１２１と磁気センサ１３とで傾斜及び傾斜角を検出するようにしているが、本発明は磁気センサに限らず、ホール素子を主体とした電流センサ、光学素子を主体とした光センサ等を用いてもよい。
また、回転軸１１に対して振り子１２を一体的に固着しているが、回転軸１１に対して振り子１２を回転自在に設けてもよい。この場合は、振り子１２が回転軸１１の軸線方向に移動しないように規制する軸受等を用いて、振り子１２を回転軸１１に取り付けるようにするとよい。
【００２５】
さらに、上記の説明では、回転軸１１を回転自在、かつ、軸線と同方向に移動自在に支持する支持手段としてスラスト軸受８を設け、回転軸１１を回転自在、かつ、径方向に移動自在に支持する支持手段としてラジアル軸受６を設けているが、スラスト軸受とラジアル軸受の両者の機能を併せ持つ単一の軸受で回転軸１１を支持させるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、衝撃がセンサに加わったときに支持手段とともに回転軸が移動し、かつ、前記支持手段及び前記回転軸を押し戻す方向にばね等の付勢手段が付勢するので、前記衝撃が前記付勢手段によって吸収・緩和される。そのため、耐衝撃性に優れる振り子型センサを得ることができる。
また、回転軸を小径にすることができるので、支持手段と回転軸のピボット部との摩擦抵抗を最小にすることができ、不感帯を小さくすることができるとともに、振り子型センサの小型化を図ることも可能になる。本発明では、従来、３００μｍ程度が限界であったピボット部の外径を、５０μｍ〜２００μｍにまで細くすることができる。そのため、振り子型センサの大きさを四ミリ角程度まで小型化することができ、プリント基板等の基板に搭載することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる振り子型センサの側面断面図である。
【図２】図１の振り子型センサの正面図である。
【図３】図１の振り子型センサにおける緩衝手段の分解斜視図である。
【図４】緩衝手段の作用を説明する図で、（ａ）はセンサに衝撃が作用する前の初期状態を、（ｂ）はセンサに径方向の衝撃が作用したときの状態を、（ｃ）はセンサに軸線方向の衝撃が作用したときの状態を示している。
【符号の説明】
１ センサ
２ 軸受保持部材
２０ 振り子収納部
２１ 張出し部
２２ ばね受け部
２３ 貫通孔
３ ケース
４ ケース
５ 緩衝手段
５Ａ ラジアル緩衝部
５Ｂ スラスト緩衝部
６ ラジアル軸受
７ 渦巻きばね（ラジアル付勢手段）
８ スラスト軸受
９ 軸受座体
１０ ばね（スラスト付勢手段）
１１ 回転軸
１１１ 軸部
１１２ ピボット部
１２ 振り子
１２１ 錘
１２２ アーム
１２３ 軸孔
１２４，１２５ 接着剤
１３ 磁気センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor that is provided in a moving body such as a vehicle, a ship, an aircraft, or the like, or an industrial machine such as a robot or a machine tool, and detects a tilt of the vehicle, a force (acceleration) acting on the vehicle, vibration, and the like. The present invention relates to a pendulum-type sensor that detects the above-described inclination, force (acceleration), vibration, and the like based on the swing of a pendulum.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a sensor for detecting the inclination of a moving object such as a vehicle, a ship, an aircraft, or the like, or an industrial machine such as a robot or a machine tool (hereinafter referred to as a vehicle), a force (acceleration) acting on these, a vibration, and the like. A pendulum type is known (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-337332 (see [0012] in the specification and FIG. 2B in the drawings)
[Patent Document 2]
JP-A-2003-35537 (see [0013] in the specification and FIG. 2 in the drawings)
[0004]
Such a pendulum-type sensor is supported by a rotation shaft provided in a sensor housing, and a pendulum that rotates about the rotation shaft, and a rotation angle sensor or a rotation detection sensor fixed to the housing. It has. When the housing is tilted together with the vehicle or the like, the pendulum rotates relative to the housing, and the sensor detects the rotation of the pendulum, whereby the vehicle or the like is tilted, or the vehicle is tilted. And the like can be detected.
[0005]
However, the above-mentioned conventional pendulum type sensor has the following problems.
In other words, the impact resistance is low, and when an impact is applied to the sensor due to a drop or the like, the pivot portion of the rotating shaft may be easily broken. Therefore, in order to obtain a certain degree of impact resistance, it is necessary to make the diameter of the rotating shaft and the pivot part larger than a certain diameter, but this makes it difficult to downsize the sensor.
Further, when the diameter of the rotating shaft or the pivot portion is increased, the frictional resistance between the bearing and the pivot portion is increased, so that the sensor does not sense a minute vibration or the like, and there is a problem that a dead zone is expanded.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to ensure excellent impact resistance even when the diameter of a rotating shaft or a pivot portion is reduced. An object of the present invention is to provide a pendulum-type sensor that can reduce the dead zone by reducing the diameter and can also be reduced in size.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the inventor of the present invention has conceived that the object of the present invention can be achieved by providing means for absorbing and mitigating impact at both ends of a rotating shaft that rotatably supports a pendulum. .
Specifically, the present invention relates to a pendulum type sensor including a housing, a pendulum rotatably attached to the housing by a rotation shaft, and a detecting unit configured to detect a rotation or a rotation angle of the pendulum. Supporting both ends of the rotating shaft, at least supporting means movable in the radial direction of the rotating shaft together with the rotating shaft, and radial biasing means for biasing the supporting means in the radial direction, wherein the rotating When an impact is applied to the shaft and the rotary shaft moves in the radial direction together with the support means, the radial biasing means biases the support means in a direction to push back the support means. .
[0008]
According to this configuration, the rotation shaft on which the pendulum is rotatably mounted is supported by the support means. Since the supporting means is movable at least in the radial direction of the rotating shaft and is urged by the urging means from the radial direction, when an impact is applied to the housing, the rotating shaft moves in the radial direction together with the supporting means. At the same time, the impact applied to the rotating shaft is absorbed and reduced by the radial urging means.
Thereby, inconvenience such as breakage of the rotating shaft can be prevented.
[0009]
The invention according to claim 2, wherein the support means for supporting both ends of the rotary shaft is movable in the same direction as the axis of the rotary shaft, and is provided with a thrust for urging the support means in the same direction as the axis. A thrust urging means for urging the support means back in the same direction as the axis when the rotary shaft is moved in the same direction as the axis together with the support means when an impact is applied to the rotation axis. Means are configured to bias the support means.
In this way, by making the supporting means movable in the same direction as the axis, that is, in the thrust direction, it is possible to absorb an impact acting in the axial direction of the rotating shaft, and to prevent a loss of the seat shaft refraction. It becomes possible.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a thrust bearing in which the support means abuts on both ends of the rotary shaft to position the rotary shaft in the axial direction, and the end of the rotary shaft is rotatable and axially movable. A radial bearing that movably supports the bearing, wherein the thrust biasing means biases the thrust bearing in the same direction as the axis, and the radial biasing means biases the radial bearing in the radial direction. It is configured in.
With this configuration, the axial support and the radial support of the rotating shaft are shared by the thrust bearing and the radial bearing, and the absorption and mitigation of the impact are also shared by the thrust bearing and the radial bearing. It can be carried out.
[0011]
As the thrust urging means, a spring which elastically deforms in the same direction as the axis may be used. Further, as the radial urging means, it is preferable to use a spiral spring which engages with the supporting means at a central portion as described in claim 5.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since the impact which acts on a rotating shaft can be absorbed and reduced, the whole rotating shaft can be made small diameter. It is also possible to increase the diameter of the central portion of the rotating shaft, which requires a certain degree of rigidity to support the pendulum, and partially reduce the diameter of both ends of the rotating shaft as described in claim 6. is there.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the configuration of a pendulum sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the following description, an example will be described in which the pendulum sensor of the present invention is applied to a tilt sensor that detects that a vehicle or the like has tilted and outputs a detection signal according to the tilt angle. The pendulum type sensor of the present invention is not limited to an inclination sensor, and can be applied to an acceleration sensor that detects that a force is applied to a vehicle or the like, a vibration sensor that detects that vibration is applied to a vehicle or the like, or the like. is there.
[0013]
FIG. 1 is a side sectional view of a pendulum type sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the pendulum type sensor of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of buffer means in the pendulum type sensor of FIG. FIG.
A pendulum type sensor 1 (hereinafter, referred to as a sensor 1) includes a case 3 and a case 4 which can be divided into two, bearing holding members 2 and 2 attached to the case 3 and the case 4, and a bearing holding member. A pendulum 12 provided in a pendulum storage unit 20 formed in a space between 2 and 2, a rotating shaft 11 that rotatably supports the pendulum 12 in the pendulum storage unit 20, and a rotating shaft 11 on both sides of the rotating shaft 11. And a buffer means 5 for rotatably supporting the rotating shaft 11 and absorbing the shock when the rotating shaft 11 receives an impact.
The case 3 and the case 4 are integrally connected by bolts 31, 31 in a state where the bearing holding members 2, 2 are press-fitted into the fitting holes 3a, 4a, respectively, to form a housing of the sensor 1. .
[0014]
[pendulum]
The pendulum 12 includes an arm 122 integrally attached to the rotating shaft 11 and a weight 121 integrally attached to a lower end of the arm 122.
A shaft hole 123 is formed at an upper end of the arm 122 in a direction perpendicular to an axis C passing through the center of the arm 122, and the rotating shaft 11 passes through the shaft hole 123. In this embodiment, the arm 122 and the rotating shaft 11 formed separately are adhered to each other with an adhesive 124 or the like. However, the arm 122 may be pressed into the shaft hole 123 of the arm 122, The rotating shaft 11 may be integrally formed by powder injection molding or the like.
[0015]
In this embodiment, the weight 121 is formed of a permanent magnet such as a neodymium magnet, a ferrite magnet, or an SmCo magnet, and is integrally bonded to an arm 122 formed separately and an adhesive 125. When the sensor 1 is mounted on a vehicle or the like, a magnetic sensor 13 mainly including a magnetic detection element is arranged in a magnetic field of the weight 121, and when the weight 121 rotates around the rotation shaft 11, the rotation angle Is output to a control device such as a controller. The control device can determine from the output signal that the vehicle or the like has tilted and also determine how much the vehicle or the like has tilted.
[0016]
[Axis of rotation]
The rotating shaft 11 that makes the pendulum 12 rotatable in the pendulum housing 20 includes a shaft 111 to which an arm 122 of the pendulum 12 is integrally attached, and small-diameter pivots 112 formed at both ends of the shaft 111. It is composed of
Both ends of the shaft portion 111 in which the pivot portion 112 is formed penetrate through the through holes 23 formed in the bottom of the bearing holding members 2 from the pendulum housing portion 20 to reach the inside of the bearing holding members 2. Extending.
In addition, the shape change portion between the pivot portion 112 and the shaft portion 111 relieves stress concentration when an impact is applied to the sensor 1 so that the pivot portion 112 is not easily broken at the shape change portion. And is formed as a gentle tapered surface.
[0017]
[Buffer]
Next, a description will be given, with reference to FIGS. 1 and 3, of the buffer means 5 that absorbs the impact when the impact acts on the rotating shaft 11 and prevents the rotating shaft 11 from being broken.
The buffering means 5 is provided at both ends of the rotating shaft 11, but since their configurations are the same, only one will be described and the description of the other will be omitted.
The buffer means 5 includes a radial buffer 5A for absorbing a force acting in the radial direction of the rotating shaft 11, and a thrust buffer 5B for absorbing a force acting in the axial direction of the rotating shaft 11.
[0018]
The radial buffer portion 5A is provided on a radial bearing 6 as a support means for supporting the pivot portion 112 of the rotating shaft 11 so as to be rotatable and movable forward and backward in the axial direction, and is provided on the outer periphery of the radial bearing 6, and the radial bearing 6 is provided as a bearing. A spiral spring 7 as a radial urging means supported inside the holding member 2 is provided.
At the center of the radial bearing 6 is formed a shaft hole 61 through which the pivot portion 112 of the rotary shaft 11 is inserted. The inner diameter of the shaft hole 61 is such that when the rotary shaft 11 receives an impact, the pivot portion 112 Is preferably slightly larger than the outer diameter of the pivot portion 112 so that the pivot portion 112 can freely move back and forth in the axial direction.
The spiral spring 7 includes an inner ring portion 72 having a fitting hole 71 into which the radial bearing 6 is fitted, an outer ring portion 73 received by a spring receiving portion 22 formed at the bottom of the bearing holding member 2, and an inner ring portion 72. And a spiral connecting portion 74 connecting the outer ring portion 73 and the outer ring portion 73. When a radial impact is applied to the rotating shaft 11, the impact is transmitted to the inner ring portion 72 via the radial bearing 6, and is absorbed by the elastic deformation of the connecting portion 74.
[0019]
The thrust buffer is provided on the outer periphery of the thrust bearing 8 to which the tip of the pivot portion 112 of the rotating shaft 11 contacts, the bearing seat 9 to which the thrust bearing 8 is attached, and the thrust bearing 8. And a spring 10 as thrust urging means for supporting the bearing seat 9 inside the bearing holding member 2.
The contact surface 8a of the thrust bearing 8 with which the pivot portion 112 of the rotating shaft 11 contacts is finished to be flat and smooth, so that the rotating shaft 11 can easily move with the tip of the pivot portion 112 contacting. Has become. The thrust bearing 8 is preferably made of a hard material that does not easily damage the tip of the pivot portion 112, for example, ceramic.
[0020]
Of course, as long as the pivot portion 112 can be supported rotatably, the form of the thrust bearing 8 is not limited to the above, and other forms of thrust bearing can be used.
The bearing seat 9 is formed in a cylindrical truncated cone shape. The thrust bearing 8 is integrally mounted inside the through hole 90, and the bottom 92 is formed so as to face the outer ring 73 of the spiral spring 7 inside the bearing holding member 2. In addition, a fitting groove 91 into which the spring 10 is fitted is formed over the entire outer circumference of the bearing seat 9 at an intermediate position.
[0021]
The spring 10 is provided with an annular portion 101 fitted in the fitting groove 91 and a plurality (two in this embodiment) at equal intervals on the outer periphery of the annular portion 101. It has ears 102 and 102 that project.
The lugs 102, 102 are engaged with an overhang 21 formed on the periphery of the opening of the bearing holding member 2 to urge the bearing seat 9 and the thrust bearing 8 in the direction of the axis C. That is, when an impact acts on the rotating shaft 11 and the pivot portion 112 pushes the thrust bearing 8 and the bearing seat 9 in the direction of the axis C, the lugs 102, 102 are pivoted through the bearing seat 9 and the thrust bearing 8. It urges 112 in the direction of pushing back, and reduces the impact acting on the rotating shaft 11.
[0022]
Next, the operation of the buffer means 5 having the above configuration will be described with reference to FIG.
FIG. 4A shows an initial state when no impact is acting on the sensor 1.
In this state, the rotating shaft 11 is supported coaxially with the axis C by the radial bearing 6 and the spiral spring 7, and the tip of the pivot portion 112 is lightly in contact with the thrust bearing 8.
FIG. 4B shows a case where an impact in the radial direction of the rotating shaft 11 acts on the sensor 1 (the direction of the impact is indicated by an arrow I in the figure).
When a radial impact acts on the rotating shaft 11, the rotating shaft 11 and the radial bearing 6 move in the radial direction, and elastically deform the connecting portion 74 of the spiral spring 7. Thereby, the impact acting on the rotating shaft 11 is reduced. Since the connecting portion 74 urges the rotating shaft 11 and the radial bearing 6 in the direction of pushing back, the rotating shaft 11 is quickly returned to the same axis as the axis C thereafter.
[0023]
FIG. 4C shows a case where an impact in the axial direction of the rotating shaft 11 acts on the sensor 1 (the direction of the impact is indicated by an arrow II in the figure).
When an impact in the axial direction acts on the rotating shaft 11, the rotating shaft 11 moves in the axial direction while being supported by the radial bearing 6, and pushes the thrust bearing 8 and the bearing seat 9. As a result, the ears 102 of the spring 10 are elastically deformed, and the axial impact acting on the rotating shaft 11 is reduced. The spring 10 urges the rotating shaft 11 and the thrust bearing 8 in the direction of pushing back, and thereafter, the rotating shaft 11 quickly returns to the original position. Actually, since the axial force and the radial force act on the rotating shaft 11 in combination due to the impact, the movement of FIG. 4B and the movement of FIG. become.
[0024]
Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above embodiments.
For example, in the above-described embodiment, the inclination and the inclination angle are detected by the weight 121 of the permanent magnet and the magnetic sensor 13. However, the present invention is not limited to the magnetic sensor, and the current sensor mainly includes a Hall element. An optical sensor or the like mainly including an optical element may be used.
Although the pendulum 12 is integrally fixed to the rotating shaft 11, the pendulum 12 may be rotatably provided with respect to the rotating shaft 11. In this case, the pendulum 12 may be attached to the rotating shaft 11 using a bearing or the like that restricts the pendulum 12 from moving in the axial direction of the rotating shaft 11.
[0025]
Further, in the above description, the thrust bearing 8 is provided as a supporting means for supporting the rotating shaft 11 so as to be rotatable and movable in the same direction as the axis, so that the rotating shaft 11 is rotatable and movable in the radial direction. Although the radial bearing 6 is provided as a supporting means for supporting, the rotary shaft 11 may be supported by a single bearing having both functions of the thrust bearing and the radial bearing.
[0026]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, when the impact is applied to the sensor, the rotating shaft moves together with the supporting means, and the urging means such as a spring is pushed in the direction to push back the supporting means and the rotating shaft. Since the urging is performed, the impact is absorbed and reduced by the urging means. Therefore, a pendulum sensor excellent in impact resistance can be obtained.
Further, since the diameter of the rotating shaft can be reduced, the frictional resistance between the support means and the pivot portion of the rotating shaft can be minimized, the dead zone can be reduced, and the pendulum sensor can be downsized. It becomes possible. In the present invention, the outer diameter of the pivot portion, which has been limited to about 300 μm in the past, can be reduced to 50 μm to 200 μm. Therefore, the size of the pendulum type sensor can be reduced to about 4 mm square, and it has become possible to mount the sensor on a substrate such as a printed circuit board.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a pendulum type sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the pendulum type sensor of FIG. 1;
FIG. 3 is an exploded perspective view of a buffer means in the pendulum sensor of FIG.
4A and 4B are diagrams for explaining the operation of the buffering means. FIG. 4A shows an initial state before an impact is applied to the sensor, FIG. 4B shows a state when an impact is applied to the sensor in the radial direction, and FIG. ) Shows the state when an impact in the axial direction acts on the sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor 2 Bearing holding member 20 Pendulum accommodating part 21 Overhang part 22 Spring receiving part 23 Through hole 3 Case 4 Case 5 Buffer means 5A Radial buffer part 5B Thrust buffer part 6 Radial bearing 7 Spiral spring (radial biasing means)
8 Thrust bearing 9 Bearing seat 10 Spring (thrust biasing means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Rotation shaft 111 Shaft part 112 Pivot part 12 Pendulum 121 Weight 122 Arm 123 Shaft holes 124 and 125 Adhesive 13 Magnetic sensor

Claims (6)

筐体と、回転軸によって前記筐体に回転自在に取り付けられた振り子と、この振り子の回転又は回転角を検出する検出手段とを有する振り子型センサにおいて、
前記回転軸の両端を支持し、少なくとも、前記回転軸とともに前記回転軸の径方向に移動可能な支持手段と、
この支持手段を前記径方向に付勢するラジアル付勢手段とを有し、
前記回転軸に衝撃が加えられて前記回転軸が前記支持手段とともに前記径方向に移動したときに、前記支持手段を押し戻す方向に前記ラジアル付勢手段が前記支持手段を付勢すること、
を特徴とする振り子型センサ。In a pendulum type sensor having a housing, a pendulum rotatably attached to the housing by a rotation shaft, and a detecting unit for detecting the rotation or the rotation angle of the pendulum,
Supporting means that supports both ends of the rotating shaft and at least is movable in the radial direction of the rotating shaft together with the rotating shaft,
Radial biasing means for biasing the support means in the radial direction,
When an impact is applied to the rotating shaft and the rotating shaft moves in the radial direction together with the support means, the radial biasing means biases the support means in a direction to push back the support means,
A pendulum type sensor characterized by the following. 前記回転軸の両端を支持する前記支持手段が、前記回転軸の軸線と同方向にも移動可能で、
前記支持手段を前記軸線と同方向に付勢するスラスト付勢手段を設け、
前記回転軸に衝撃が加えられて前記回転軸が前記支持手段とともに前記軸線と同方向に移動したときに、前記支持手段を前記軸線と同方向に押し戻すように前記スラスト付勢手段が前記支持手段を付勢すること、
を特徴とする請求項１に記載の振り子型センサ。The support means supporting both ends of the rotating shaft is also movable in the same direction as the axis of the rotating shaft,
Thrust biasing means for biasing the support means in the same direction as the axis is provided,
When an impact is applied to the rotating shaft and the rotating shaft moves in the same direction as the axis together with the supporting means, the thrust urging means is configured to push the supporting means back in the same direction as the axis. Energizing,
The pendulum type sensor according to claim 1, wherein: 前記支持手段が、前記回転軸の両端に当接して前記回転軸の軸線方向の位置決めを行うスラスト軸受と、前記回転軸の端部を回転自在かつ軸線方向に移動自在に支持するラジアル軸受とを有し、
前記スラスト付勢手段が前記スラスト軸受を前記軸線と同方向に付勢し、前記ラジアル付勢手段が前記ラジアル軸受を前記径方向に付勢すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の振り子型センサ。A thrust bearing in which the support means abuts on both ends of the rotating shaft to position the rotating shaft in the axial direction, and a radial bearing which supports the end of the rotating shaft rotatably and movably in the axial direction. Have
The thrust biasing means biases the thrust bearing in the same direction as the axis, and the radial biasing means biases the radial bearing in the radial direction;
The pendulum type sensor according to claim 1 or 2, wherein: 前記スラスト付勢手段が、前記軸線と同方向に弾性変形するばねからなることを特徴とする請求項２又は３に記載の振り子型センサ。The pendulum-type sensor according to claim 2 or 3, wherein the thrust urging means comprises a spring that elastically deforms in the same direction as the axis. 前記ラジアル付勢手段が、中央部分で前記支持手段と係合する渦巻きばねであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の振り子型センサ。The pendulum-type sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the radial urging means is a spiral spring that engages with the supporting means at a central portion. 前記回転軸の両端を先細形状にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の振り子型センサ。The pendulum type sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein both ends of the rotation shaft are tapered.

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