JP2005300199A - 傾斜角センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】車両などの傾斜角度を検知する傾斜角センサに関し、傾斜角度の連続した詳細な検出が可能な傾斜角センサを提供することを目的とする。
【解決手段】筐体11内に金属製の振り子13の支点部を揺動可能に支持し、この振り子13の近傍に、磁力が振り子13の揺動方向と直交する方向に配置された磁力出力部としての磁力出力コイル21が周期的に変化する磁力を出力し、傾斜角度に対応して揺動する振り子13を介して変化した磁力を、磁力出力コイル21と対向して配置された磁力検出コイル22が電磁誘導起電圧として出力するようにして傾斜角センサを構成する。
【選択図】図1
【解決手段】筐体11内に金属製の振り子13の支点部を揺動可能に支持し、この振り子13の近傍に、磁力が振り子13の揺動方向と直交する方向に配置された磁力出力部としての磁力出力コイル21が周期的に変化する磁力を出力し、傾斜角度に対応して揺動する振り子13を介して変化した磁力を、磁力出力コイル21と対向して配置された磁力検出コイル22が電磁誘導起電圧として出力するようにして傾斜角センサを構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両などの傾斜角度を検知する傾斜角センサに関するものである。
近年、車両の高機能化が進む中、車両の傾斜角度を検出して、所定の傾斜角度に達した時に警報を出し注意を促す等、傾斜角度に対応した車両の制御のために、傾斜角センサが重要視されている。
このような従来の傾斜角センサについて、図7及び図8を用いて説明する。
図7は従来の傾斜角センサの正面図、図8は同傾斜時の正面図であり、同図において、1は筐体で底面には傾斜5A、5Bが設けられている。
また、この底面にはスイッチを構成するための接点2A、2Bが、側面には接点4A、4Bが形成されている。
そして、3は金属製の球状の可動接点で、この可動接点3が筐体1内に移動可能に収納されて、傾斜角センサが構成されている。
また、この傾斜角センサは車両に装着され、接点2A、2B、4A、4Bが車両側の電子回路(図示せず)に接続されている。
以上の構成において、車両が傾いていない時は可動接点3が2Aと接点2Bに接触し、この接点2Aと接点2Bの導通によって、車両側の電子回路は車両が傾いていないことを検知する。
そして、例えば車両が左側に傾き、この傾斜角度が傾斜5A以上に大きくなった時は、図8に示すように可動接点3が左側に移動して、可動接点3が接点2Aと接点4Aに接触し、この接点2Aと接点4Aの導通によって、車両側の電子回路は車両が左側に傾いたことを検知する。
逆に、車両が右側に傾き、この傾斜角度が傾斜5B以上に大きくなった時は、可動接点3が右側に移動して、可動接点3が接点2Bと接点4Bに接触し、接点2Bと接点4Bの導通によって、車両側の電子回路は車両が右側に傾いたことを検知するように構成されているものであった。
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。
特開2001−174256号公報
しかしながら、上記従来の傾斜角センサにおいては、車両の傾斜角度が傾斜5A、5B以上の左右いずれかへの極端な傾きしか検知できないため、例えば、傾斜5A、5B未満の角度で左右いずれかへ次第に変化する連続した詳細な傾斜角度の検出は困難であるという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、連続した詳細な傾斜角度の検出が可能な傾斜角センサを提供することを目的とする。
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。
本発明の請求項1に記載の発明は、筐体内に金属製の振り子の支点部を揺動可能に支持し、この振り子の近傍に、磁力が振り子の揺動方向と直交する方向に配置された磁力出力部が周期的に変化する磁力を出力し、傾斜角度に対応して揺動する振り子を介して変化した磁力を、磁力出力部と対向して配置された磁力検出コイルが電磁誘導起電圧として出力するようにして傾斜角センサを構成したものであり、傾斜角センサの傾斜角度に対応して振り子と磁力出力部との重なる面積の変化によって、振り子に発生する渦電流の大きさが変化し、この渦電流の大きさに対応して変化した磁力によって変化する電磁誘導起電圧値を磁力検出コイルが出力するため、連続した詳細な傾斜角度の検出が可能な傾斜角センサを得ることができるという作用を有する。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明において、磁力出力部を磁力出力コイルで構成したものであり、磁力出力部を簡易な構成とすることによって、製作も容易な傾斜角センサを得ることができるという作用を有する。
請求項3に記載の発明は、請求項1記載の発明において、振り子を非磁性の金属製にすると共に、この振り子の近傍に、磁石をこの磁石の磁力が振り子と直交する方向に配置したものであり、振り子が磁石の磁力に直交する方向へ急激に揺動した場合、振り子のこの動きが速いほどこれに対応して磁石によって振り子に大きな渦電流が発生し、振り子は動きの方向とは反対方向の力を受けるため、車両の振動や加速時等の振り子の急激な動きによる角度の誤検出を防止できるという作用を有する。
請求項4に記載の発明は、請求項1記載の発明において、複数組の磁力出力部と磁力検出コイルを振り子の揺動中心に対して対称に配置したものであり、磁力出力部と磁力検出コイルを振り子の揺動中心に対して複数組配置することによって、振り子と磁力出力部が対面する面積の範囲を広い角度でとれるため、検出できる傾斜角度の範囲を広げることができるという作用を有する。
請求項5に記載の発明は、請求項1記載の発明において、複数の振り子を設け、これらの振り子を所定の間隔で固定すると共に、これらの振り子の間に磁力出力部と磁力検出コイルを配置したものであり、磁力出力部と磁力検出コイルは筐体に固定されているのに対し、揺動する振り子と筐体との間には隙間があるため、揺動方向と直交する方向に力が加わった場合、振り子と磁力出力部や磁力検出コイルの間隔が変化し磁力の変化が生じるが、複数の振り子を所定の間隔で固定することによって、一方の振り子と磁力出力部や磁力検出コイルの間隔は小さくなっても、他方の振り子との間隔は大きくなるため、これによって磁力の変化が相殺され、揺動方向と直交方向の力を受けても、安定した傾斜角度の検出を行うことができるという作用を有する。
請求項6に記載の発明は、請求項2記載の発明において、磁力検出コイルにコンデンサを接続してLC共振回路を構成し、磁力出力コイルに流す交流電流の周波数をこのLC共振周波数と同じにする構成としたものであり、磁力の小さな変化を大きな電圧として検出できるため、感度の高い検出を行うことができるという作用を有する。
以上のように本発明によれば、連続した詳細な傾斜角度の検出が可能な傾斜角センサを得ることができるという有利な効果が得られる。
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図6を用いて説明する。
(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正面図、図2は同側面図であり、同図において、11は筐体、16はこの筐体11に固定された軸受け、15はこの軸受け16に揺動可能に支持された軸、13はこの軸15に固定されたアルミや銅等の非磁性の金属製の略扇形をした振り子で、軸15の中心を支点部として揺動可能に支持されている。
図1は本発明の一実施の形態による傾斜角センサの正面図、図2は同側面図であり、同図において、11は筐体、16はこの筐体11に固定された軸受け、15はこの軸受け16に揺動可能に支持された軸、13はこの軸15に固定されたアルミや銅等の非磁性の金属製の略扇形をした振り子で、軸15の中心を支点部として揺動可能に支持されている。
そして、この振り子13の後方近傍には、一端が振り子13の両端にやや重なり、他端が上方へ伸びている略円弧状の磁力検出コイル22が、銅合金等によって紙フェノールやガラス入りエポキシ板等の配線基板12の前面に、磁力が振り子13の揺動方向と直交するように銅合金等の配線パターン(図示せず)によって略円弧状の外周から内側に向かって略渦巻き状に形成されると共に、振り子13の揺動中心に対して左右対称に2組形成されている。
また、同様にして磁力出力部としての磁力出力コイル21が磁力検出コイル22の背面に配線基板12を介して対向する位置に2組形成されている。
そして、14は磁石で、磁力出力コイル21や磁力検出コイル22と同様に、この磁石14の磁力が振り子13と直交する向きに配置されている。
また、図3のブロック回路図に示すように磁力出力コイル21は一方がアース端子に接続され、他方の端子が抵抗24を介して発振素子等によって形成された発振回路25に接続されている。
そして、磁力検出コイル22はセラミック等によって形成されたコンデンサ23と並列共振回路を構成しており、この並列共振回路の一方にアース端子が接続され、他方に電磁誘導起電圧を発生する出力端子26が設けられて、傾斜角センサが構成されている。
また、この傾斜角センサは車両に装着され、左右2組の出力端子26が各々車両側の電子回路(図示せず)に接続されている。
以上の構成において、発振回路25が図5の(a)に示すように周期的に変化する方形波電圧を発生すると、磁力出力コイル21にはこの方形波電圧を抵抗24で割った値の方形波電流が流れるが、コイルは電気的特性上、電流の変化点にしか電圧が発生しないため、図5の(b)に示すように電流の変化点にのみ尖塔状電圧が発生する。
そして、磁力出力コイル21に流れる電流がこうした変化をすると、磁力出力コイル21からは磁界の向きが周期的に変化する交番磁界が発生し、磁力検出コイル22にはこの交番磁界によって電磁誘導起電圧が発生して、図5の(c)に示すような正弦波の電磁誘導起電圧が発生する。
なおこの時、磁力検出コイル22とコンデンサ23によるLC共振回路の共振周波数を発振回路25の発振周波数と同じになるように設定することによって、この電磁誘導起電圧をより大きくできる。
また、この電磁誘導起電圧は電磁誘導の法則により交番磁界の大きさに比例して発生し、振り子13が磁力出力コイル21に重なる面積が大きいほど、この振り子13に発生する渦電流による損失で交番磁界の大きさが減少するため、磁力検出コイル22に発生する電磁誘導起電圧は図5の(d)に示すように減少する。
そして、車両が傾いていない図1の状態では、振り子13と左側の磁力出力コイル21の対面する面積と、右側の磁力出力コイル21の対面する面積が同じため、左側と右側の磁力検出コイル22が出力する電磁誘導起電圧値は同一となり、これらの値を車両側の電子回路が解読することによって、車両側の電子回路は車両が傾いていないことを検知する。
また、図4に示すように車両が左側に傾いた時は、この傾きが大きくなるほど振り子13と左側の磁力出力コイル21の対面する面積が増加して、左側の交番磁界の損出が大きくなり、左側の磁力検出コイル22の電磁誘導起電圧値が減少する。
逆に、車両が右側に傾いた時は、同様にして、振り子13と右側の磁力出力コイル21の対面する面積が増加して右側の磁力検出コイル22の電磁誘導起電圧値が減少する。
そして、これらの左側と右側の磁力検出コイル22の電磁誘導起電圧値の変化とこれらの値を車両側の電子回路が解読することによって、車両側の電子回路は車両の傾斜方向とその傾斜方向へ次第に変化する連続した詳細な傾斜角度を検知する。
このように本実施の形態によれば、筐体11内に金属製の振り子13の支点部を揺動可能に支持し、この振り子13の近傍に、磁力が振り子13の揺動方向と直交する方向に配置された磁力出力部としての磁力出力コイル21が周期的に変化する磁力を出力し、傾斜角度に対応して揺動する振り子13を介して変化した磁力を、磁力出力コイル21と対向して配置された磁力検出コイル22が電磁誘導起電圧として出力するようにして傾斜角センサを構成することによって、傾斜角センサの傾斜角度に対応して振り子13と磁力出力コイル21との対面する面積の変化によって、変化する電磁誘導起電圧値を磁力検出コイル22が出力するため、連続した詳細な傾斜角度の検出が可能な傾斜角センサを得ることができるものである。
また、磁力出力部を磁力出力コイル21で構成することによって、磁力出力部を簡易な構成とすることができ、製作も容易な傾斜角センサを得ることができる。
そして、振り子13を非磁性の金属製にすると共に、この振り子13と近接させて、磁力が振り子13と直交する方向に磁石14を配置することによって、振り子13が磁石14の磁力に直交する方向へ急激に揺動した場合、振り子13のこの動きが早いほどこれに対応して磁石14によって振り子13に大きな渦電流が発生し、振り子13は動きの方向とは反対方向の力を受けるため、車両の振動で加速時等の振り子13の急激な動きによる角度の誤検出を防止できる。
なお、この磁石14は設けなくても良く、その場合は振り子13を鉄等の磁性を有する金属製のものとしても良い。
また、磁力出力部としての磁力出力コイル21と磁力検出コイル22を振り子13の揺動中心に対して複数組配置することによって、振り子13と磁力出力コイル21が対面する面積の範囲を広い角度でとれるため、検出できる傾斜角度の範囲を広げることができる。
そして、磁力検出コイル22にコンデンサ23を接続してLC共振回路を構成し、磁力出力コイル21の磁力が変化する周波数をこのLC共振周波数と同じになる構成とすることによって、磁力の小さな変化を大きな電圧として検出できるため、感度の高い検出を行うことができる。
なお、以上の説明では、一つの振り子13を設け、この振り子13の近傍に磁力出力部としての磁力出力コイル21と磁力検出コイル22を配置する構成として説明したが、図6に示すように、複数の振り子33A、33Bを設け、これらの振り子33A、33Bを筐体31に所定の間隔で固定すると共に、これらの振り子33A、33Bの間に磁力出力部としての磁力出力コイル21と磁力検出コイル22を配置する構成としても本発明の実施は可能である。
そして、この構成とすることによって、磁力出力コイル21と磁力検出コイル22は筐体31に固定されているのに対し、揺動する振り子33A、33Bと筐体31との間には隙間があるため、揺動方向と直交する方向に力が加わった場合、振り子33A、33Bと磁力出力コイル21や磁力検出コイル22の間隔が変化し磁力の変化が生じるが、例えば一方の振り子33Bと磁力出力コイル21や磁力検出コイル22の間隔は小さくなっても、他方の振り子33Aとの間隔は大きくなるため、これによって磁力の変化が相殺され、揺動方向と直交方向の力を受けても、安定した傾斜角度の検出を行うことができる。
また、以上の説明では、磁力出力部を磁力出力コイル21で構成するものとして説明したが、磁石を回転させるなどして周期的に磁力を変化する構成としても良い。
そして、振り子33A、33Bを金属で構成されるものとしたが、樹脂で構成された振り子の表面に銅やアルミ等の金属がメッキされるものとしても良い。
また、2組の磁力出力部としての磁力出力コイル21と磁力検出コイル22を振り子13の揺動中心に対して対称に配置するものとして説明したが、検出できる傾斜角度の範囲は狭くなるが1組の磁力出力部と磁力検出コイルを配置する構成としても良い。
そして、振り子13の後方近傍に磁力検出コイル22を配置し、この背面に配線基板12を介して対向する位置に磁力出力コイル21を配置する構成として説明したが、これに代えて、磁力出力コイル21を振り子13の前方近傍の磁力検出コイル22と対向する位置に配置する構成としたり、磁力検出コイル22と磁力出力コイル21の位置を入れ換える構成としたりしても良い。
本発明による傾斜角センサは、連続した詳細な傾斜角度の検出が可能な傾斜角センサを得ることができるという有利な効果を有し、車両などの傾斜角度を検知する傾斜角センサ等に有用である。
11、31 筐体
12 配線基板
13、33A、33B 振り子
14 磁石
15 軸
16 軸受け
21 磁力出力コイル
22 磁力検出コイル
23 コンデンサ
24 抵抗
25 発振回路
26 出力端子
12 配線基板
13、33A、33B 振り子
14 磁石
15 軸
16 軸受け
21 磁力出力コイル
22 磁力検出コイル
23 コンデンサ
24 抵抗
25 発振回路
26 出力端子
Claims (6)
- 筐体と、この筐体内に支点部が揺動可能に支持された金属製の振り子と、前記筐体内の前記振り子の近傍に、磁力が振り子の揺動方向と直交する方向に配置された磁力出力部及び磁力検出コイルからなり、前記磁力出力部が周期的に変化する磁力を出力し、傾斜角度に対応して揺動する前記振り子を介して変化した前記磁力を、前記磁力検出コイルが電磁誘導起電圧として出力する傾斜角センサ。
- 磁力出力部を磁力出力コイルとした請求項1記載の傾斜角センサ。
- 振り子を非磁性の金属製にすると共に、この振り子の近傍に、磁石をこの磁石の磁力が前記振り子と直交する方向に配置した請求項1記載の傾斜角センサ。
- 複数組の磁力出力部と磁力検出コイルを振り子の揺動中心に対して対称に配置した請求項1記載の傾斜角センサ。
- 複数の振り子を設け、これらの振り子を所定の間隔で固定すると共に、これらの振り子の間に磁力出力部と磁力検出コイルを配置した請求項1記載の傾斜角センサ。
- 磁力検出コイルにコンデンサを接続してLC共振回路を構成し、磁力出力コイルに流す交流電流の周波数をこのLC共振周波数と同じものとした請求項2記載の傾斜角センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004112968A JP2005300199A (ja) | 2004-04-07 | 2004-04-07 | 傾斜角センサ |
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-
2004
- 2004-04-07 JP JP2004112968A patent/JP2005300199A/ja active Pending
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