JP2010223912A

JP2010223912A - 傾斜センサ

Info

Publication number: JP2010223912A
Application number: JP2009074448A
Authority: JP
Inventors: 多津彦 ▲松▼本; Tatsuhiko Matsumoto; Koji Soshin; 耕児宗進; Takashi Suma; 喬須磨
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】複数の方向について対象物の傾斜検知ができる傾斜センサを提供する。
【解決手段】傾斜センサ１は、車両などの対象物に対して固定され、球状に形成された移動体３と、移動体３が転動自在に変位可能な案内路２０が内部に形成された案内体２と、案内体２の左右方向の両端に巻回された複数のコイル４と、案内体２の左右方向の中央下側に配設された回動支持部５と、回動支持部５の下側に配設され案内体２を傾動制御する傾動部８とを備える。回動支持部５は、信号線Ｌを介して接続された検知回路６からの制御信号に応じて、対象物に対して案内体２を回転させることで、複数の方向について対象物の傾斜検知を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、傾斜センサに関するものである。

従来より、車両などの対象物に対して固定され、対象物の転倒や、対象物が所定方向の両側について所定の角度よりも傾斜したことを検知するための傾斜センサがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示された傾斜センサは、略Ｖ字状の案内路が形成された傾斜センサ本体と、傾斜センサ本体内部に案内路を移動自在に配置された円柱状の移動体と、案内路の両端に配置された移動体検出素子とを備えている。この傾斜センサを搭載した車両が、水平位置から所定角度以上に傾斜すると、移動体が傾斜センサ本体の案内路を回転移動し、移動体検出素子が移動体を検出することで、傾斜センサは車両が所定の傾斜角度よりも傾斜したことを検知することができる。

この種の傾斜センサは、傾斜を検知できる角度が、対象物が所定の傾斜角度よりも傾斜したことに限られるが、構造が簡素化されており、対象物の振動による誤動作を低減している。

特開２００６−１０５７６３号公報

ところで、上記特許文献１に記載のものは、一軸方向の検知しか行えず、直交する二つの軸方向で対象物を検知するには、複数の傾斜センサを設置する必要があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、複数の方向について対象物の傾斜検知ができる傾斜センサを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、両端側が中間部に対して斜め上向きに傾斜した案内路が設けられて、傾斜を検知する対象物に取付けられる案内体と、前記案内路の内部に変位自在に配置される移動体と、それぞれ案内路の両端側の傾斜部分に近接配置され、傾斜部分に移動した移動体をそれぞれ検出する移動体検出手段と、前記案内体を上下方向に沿う回転軸の周りに回転自在とする回動手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、一方の移動体検出手段の検知動作を停止させる切替手段を備えることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１または２の何れかに記載の発明において、前記移動体が一方の前記移動体検出手段の検出可能範囲まで移動しないように移動体の変位を制限する移動制限手段を備えることを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、前記案内体の姿勢角を調整する姿勢角調整手段を設けたことを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項４の発明において、前記姿勢角調整手段によって調整された姿勢角を記憶する記憶手段を備え、前記姿勢角調整手段は外部からの復帰命令に応じて案内体の姿勢角を前記記憶手段に記憶されたし正確に戻すことを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、前記移動体検出手段が前記移動体を検知した状態が、所定の時間継続すると傾斜検知信号を出力する検出遅延手段を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、対象物に対して案内体を相対的に回転させる回動手段によって案内体を９０°回動させることで、直交する二つの軸方向で対象物の傾斜を検知することができる。

ここで、対象物の傾斜検知を行う検知方向を対象物の移動方向と同じ方向に設定し、対象物の加速・減速が行われた場合には、加速・減速によって移動体が移動体検出手段の近傍に変位し、傾斜していると誤検出される可能性があった。

請求項２の発明によれば、対象物の傾斜検知を行う検知方向において、片側についてのみ対象物の傾斜検知を行うよう設定することで、例えば対象物が加速中には移動方向における後方に配置された移動体検出手段を非検知として、加速に伴う誤検知を低減することができる。

請求項３の発明によれば、移動制限手段によって移動体の移動を制限することで、例えば対象物が加速・減速中に、移動体検出手段に検知される位置まで移動体が変位することがなくなり、誤検出を低減することができる。

請求項４の発明によれば、姿勢角制御手段によって案内体の傾きを変更することができるので、傾斜センサを取付ける場所が検知方向に傾斜している場合であっても、所望の姿勢角を設定することができる。

請求項５の発明によれば、予め記憶部に記憶された姿勢角に基づいて案内体の姿勢角が調整されるので、姿勢角が変更された場合でも容易に元に戻すことができる。また、例えば回動手段を用いて対象物に対して案内体を相対的に回転させた場合であっても、回転の前後でそれぞれの検知方向に対する最適な検知角度を設定することができる。

請求項６の発明によれば、振動などによって一時的に移動体が移動体検出手段に検知されるような場合であっても、検出遅延手段によって対象物の傾斜の検知を制限することができ、誤検知を低減することができる。

本発明の実施の形態にかかる傾斜センサを示す概略断面図である。同傾斜センサを示す概略上面図である。同傾斜センサの対象物の前後方向における検知状態を示す概略断面図である。同傾斜センサの検出信号を示す概略グラフである。

以下に本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、図１の上下左右を傾斜センサ１の上下左右とし、図２の上下を傾斜センサ１が設置された対象物における前後として説明する。

本実施の形態にかかる傾斜センサ１は、二輪車のような車両に取付けられ、図１に示すように、球状に形成された移動体３と、移動体３が転動自在に変位可能な案内路２０が内部に形成された案内体２と、案内体２の左右方向の両端付近に巻回された複数のコイル４と、案内体２の左右方向の中央下側に配設された回動支持部５と、回動支持部５の下側に配設され案内体２を傾動制御する傾動部８とを備える。

案内体２は、内径が移動体３よりも若干大きい寸法に設定された筒状であって、上方に向けて拡開した略Ｖ字状に形成されており、案内体２の両端の開口には蓋体２１が接着剤やネジによって取り付けられ、案内体２と蓋体２１によって案内路２０が形成されている。

案内路２０は、案内路２０の左右方向の中央に、対象物が傾いていない場合に水平とされる平坦部２２が設けられ、また、平坦部２２から案内路２０の左端及び右端に向かって上向きに傾斜した傾斜部２３及び傾斜部２４が設けられている。また、平坦部２２と右側端に向かって傾斜した傾斜部２３の間には、貫通孔２６が案内路２０の上側壁面に貫設されている。

移動体３は、例えば鉄鋼材料などの導電性材料や、フェライトなどの磁性材料によって球状に形成され、案内路２０内を転動自在に配置されている。ここで、移動体３は自在に転動して案内路２０内を移動するので、移動体３の重心と中心が同一となるように移動体３が形成されることが望ましい。

コイル４は、例えば合成樹脂成形品からなるボビンの周囲に銅線などのコイル線を巻回して形成されており、後述する検知回路６と信号線Ｌを介して電気的に接続されている。ここでコイル４は、検知回路６から高周波電流が供給されており、対象物である車両の傾きに応じて何れか一方のコイル４内に移動体３が進入することで、コイル４のインピーダンスが変化する。

移動制限板７は、貫通孔２６よりも若干小さい寸法に設定された板状に形成されている。また、移動制限板７は、例えばソレノイドのような既知の駆動手段（図示せず）によって進退自在に保持されており、検知回路６からの制御信号に応じて駆動手段が移動制限板７を案内路２０に突出させる状態と、移動制限板７を案内路２０から外側に退出させる状態とが切り替えられるようになっている。ここで移動制限板７は、上方側には移動制限板７を移動制限板７の底面が案内路２０の上側内面よりも上方となる開放位置まで移動され、下方側には、少なくとも移動制限板７の底面が移動体３の重心位置よりも下方となる制限位置まで移動されるよう制御構造の動作が設定されている。

回動支持部５は、案内体２の底部外壁に案内体２の左右方向の中心と軸の中心とが同じになるよう取着された回動軸５１と、回動軸５１を回転させるアクチュエータなどで構成され、アクチュエータにより回動軸５１を回動させることで案内体２を回動させる回動制御部５２を有する。回動制御部５２は検知回路６と信号線Ｌを介して電気的に接続されており、検知回路６からの制御信号に応じて、対象物の左右方向と案内体２の左右方向が一致する位置から、対象物の前後方向と案内体２の左右方向が一致する位置までの範囲で、回動軸５１を介して案内体２を回動させる。これにより、少なくとも、対象物の左右方向及び前後方向における傾斜角度を検知できるように設定されている。

傾動部８は、既知のアクチュエータやカムを組み合わせることで構成されており、回動支持部５の底部外壁を下方から支持する複数の支持部８１が上下方向に移動することで、回動支持部５及び案内体２を傾動させている。また、傾動部８は検知回路６と電気的に接続されており、検知回路６からの制御信号に応じて支持部８１を上下方向に移動させることで案内体２の姿勢角を制御している。

検知回路６は、コイル４と接続してコイル４のインピーダンス変化を検知する検知部６１と、図示しない車両に搭載されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔ）からの入力信号に基づいて、回動支持部５、傾動部８、および、移動制限板７の上下移動を制御する制御構造に対して制御信号を出力する制御部６２と、例えばＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｉｃａｌＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍａｎｌｅＲＯＭ）などの不揮発性のメモリからなり、傾動部８によって調整された姿勢角を記憶する記憶部６３と、コイル４のインピーダンスが低下した状態が所定の時間経過する間継続すると、外部に検出信号を出力する遅延信号出力部を備えている。

ここで、対象物の左右方向における傾斜を検知する場合について説明を行う。まず、案内体２は、対象物の左右方向、すなわち、図２におけるＡの位置になるよう、回動支持部５の回動位置が設定されている。このとき、移動制限板７は上方側に移動されており、移動体３は案内路２０の内部を制限されることなく転動することができる。また、傾動部８は平坦部２２が水平となるように傾斜角度が設定されており、例えば、支持部８１の上下方向の位置が同一となるように設定されている。

このとき、対象物が右側に傾斜すると、移動体３が案内路２０を右側の傾斜部２４の内部まで転動し、コイル４の内部に移動体３が移動する。これにより、コイル４のインピーダンスが変化するので、検知回路６の検知部６１が傾斜を検知して遅延信号出力部６２に検知信号を出力する（図４の時間ｔ０）。次に、所定の時間移動体３が傾斜し続け、遅延信号出力部６２に検知部６１からの検知信号が入力され続けると（時間ｔ１）、遅延信号出力部６２は信号線Ｌ３を介して傾斜検出信号を出力する。

その後、対象物が元の姿勢に復帰すると、移動体３は案内路２０を左側に転動して、平坦部２２まで移動する。これにより、コイル４のインピーダンスが元に戻り（時間ｔ２）、検知回路６の検知部６１は遅延信号出力部６２への検知信号の出力を停止し、遅延信号出力部６２は信号線Ｌ３への傾斜検出信号の出力を停止する。このようにして、対象物が左右方向の一方側に傾斜し、復帰したことが検出される。

次に、対象物の前後方向における傾斜を検知する場合について説明を行う。まず、ＥＣＵからの制御信号や検知手段６に組み込まれた動作設定により、制御部６２が回動支持部５へ制御信号を出力して、回動支持部５を図２における時計回りに９０度回転させ、案内体２の左側が対象物の前方、案内体２の右側が対象物の後方となる位置まで案内体２を回動させる。また、制御部６２は移動制限板７を下方側に移動する制御信号を出力し、移動制限板７が制限位置まで下げられ、移動体３が平坦部２１から後側に移動できないように制限される。なお、移動体３が案内路２０の右側（対象物における後方側）に移動している場合が考えられるが、そのような場合には、検知部６１から入力される移動体の検知信号に基づいて、制御部６２は移動制限板７を下方に移動させる制御信号を出力しないように設定してあり、右側にいなくなると移動制限板７を下げればよい。

その後、制御部６２は記憶部６３に予め記憶された姿勢角に基づいて、傾動部８に制御信号を出力し、傾動部８の前方側（図３における左側）を上方に押し上げて案内体２を後方側に傾斜させ、左側（対象物における前方側）の傾斜部２３が対象物の左右方向について傾斜検知をしていた場合と比べて、検知される傾斜角度を大きくしている。

ここで、対象物が後方に傾斜した場合や、対象物が前方へ移動することによって移動体３が公報への加速度を受けた場合には、移動体３は移動制限板７によって移動が制限されているので、移動体３が傾斜部２４まで転動してコイル４のインピーダンスが変化することなく、傾斜の検出信号が出力されることは無い。また、上述したような移動制限板７を下方に移動できなかった場合においては、検知部６１が移動体の検知信号を遅延信号検出部６４に出力しないように設定することで、傾斜の検出信号を外部に出力することを防止し、より正確に傾斜検出をすることができる。

また、対象物が前方に傾斜した場合には、移動体３が傾斜部２３に転動することで、コイル４のインピーダンスに変化が生じ、上述した対象物の左右方向における傾斜検知時と同様にして、検知回路６が検出信号を外部に出力することができる。

このようにして、回動支持部５が検知回路６からの制御信号に応じて案内体２を回動させることで、単一の傾斜センサ１を用いて、対象物の左右方向だけでなく、前方方向についても傾斜を検知することができ、直交する２つの軸方向（左右方向および前後方向）で傾斜を検知できる。また、移動制限板７で移動体３の移動を制限するとともに、コイル４のインピーダンス変化による検知部６１の検知信号を停止することで、後方側における傾斜検知を非検知とすることができ、例えば加速中などにおける誤検知を低減することができる。

また、傾動部８によって案内体２の姿勢角を調整することができるので、対象物における傾斜検知方向に応じて検知角度を変更することができる。また、傾斜センサ１を対象物に取付ける際には、傾斜センサ１の取付位置に応じて、手動で傾斜を設定することができるので、所望の検知角度に設定することができ、この状態の姿勢角を記憶すれば、姿勢角が変更された場合でも、容易に元に戻すことが可能である。

さらに、検知回路６４を用いることで、一定時間継続して移動体３が検知部６１で検知され続けなければ、外部に検出信号を出力しなくしており、振動などによって一時的に移動体が検知された場合などの誤検知を低減することができる。

１傾斜センサ
２案内体
２０案内路
２１平坦部
２２、２３傾斜部
３移動体
４コイル（移動体検知手段）
５回動支持部（回動手段）

Claims

両端側が中間部に対して斜め上向きに傾斜した案内路が設けられて、傾斜を検知する対象物に取付けられる案内体と、
前記案内路の内部に変位自在に配置される移動体と、
それぞれ案内路の両端側の傾斜部分に近接配置され、傾斜部分に移動した移動体をそれぞれ検出する移動体検出手段と、
前記案内体を上下方向に沿う回転軸の周りに回転自在とする回動手段とを備えることを特徴とする傾斜センサ。
一方の移動体検出手段の検知動作を停止させる切替手段を備えることを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。
前記移動体が一方の前記移動体検出手段の検出可能範囲まで移動しないように移動体の変位を制限する移動制限手段を備えることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の傾斜センサ。
前記案内体の姿勢角を調整する姿勢角調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の傾斜センサ。
前記姿勢角調整手段によって調整された姿勢角を記憶する記憶手段を備え、
前記姿勢角調整手段は外部からの復帰命令に応じて案内体の姿勢角を前記記憶手段に記憶されたし正確に戻すことを特徴とする請求項４記載の傾斜センサ。
前記移動体検出手段が前記移動体を検知した状態が、所定の時間継続すると傾斜検知信号を出力する検出遅延手段を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の傾斜センサ。