JP2000321057A - 傾斜センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾斜センサの構成を小形化しながら、しか
も、静電容量の変化量が小さくなることを防止する。 【解決手段】 本発明の傾斜センサ１は、面状の第１の
電極３、４が設けられたプリント基板２を備え、第１の
電極３、４の上方に位置して第１の電極３、４と対向す
るように設けられた第２の電極６、７を備え、第１の電
極３、４と第２の電極６、７の中間に位置するように設
けられた共通電極５を備え、そして、プリント基板２に
３つの電極３、４、５、６、７を覆うように取り付けら
れオイルを貯留する容器状をなすケース８を備えて構成
されている。この構成によれば、２個のコンデンサを積
み重ねた構成となるので、電極間の静電容量の変化量を
変えることなく、傾斜センサ１の面積をほぼ半分にする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタなどの農
業機械の例えばロール角度を検出するために用いられる
傾斜センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の傾斜センサとして、例えば静電
容量形のセンサが広く使用されている。この静電容量形
のセンサは、対向する２個の面状の電極間にオイル（例
えばシリコーンオイル）を封入して構成されている。こ
の構成のセンサの場合、センサの傾斜に応じて、オイル
が移動し、対向する電極間の静電容量が変化することか
ら、この静電容量の変化を検知することに基づいて、セ
ンサの傾斜角度を検出するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の傾斜センサ
は、十分小形のセンサであるが、更に小形化することが
要望されている。これに対して、傾斜センサの対向する
一対の電極の面積を小さくすれば、小形化することがで
きるが、一対の電極の面積を小さくすると、傾斜センサ
を傾斜させたときの電極間の静電容量の変化量が小さく
なってしまう。そこで、傾斜センサから出力される検出
信号を増幅するアンプのゲインを上げなければならない
が、上記ゲインを上げると、温度特性やＥＭＩ特性が悪
化するという問題点が発生した。このため、傾斜センサ
の構成の小形化は困難であった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、構成を小形化し
ながら、しかも、静電容量の変化量が小さくなることを
防止できる傾斜センサを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の傾斜センサは、
面状の第１の電極が設けられた基板と、前記第１の電極
の上方に位置して前記第１の電極と対向するように設け
られた第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極
の中間に位置するように設けられた共通電極と、前記基
板に前記３つの電極を覆うように取り付けられオイルを
貯留する容器状をなすケースとを備えて成るところに特
徴を有する。

【０００６】上記構成によれば、第１の電極と第２の電
極の中間に共通電極を位置させるように設けたので、２
個のコンデンサを積み重ねたような構成となる。これに
より、電極間の静電容量の変化量を変えることなく、傾
斜センサの面積を半分にすることが可能となる。この構
成の場合、傾斜センサの厚み寸法が倍になるが、傾斜セ
ンサの厚み寸法は元々かなり薄いので、厚み寸法が倍に
なってもほとんど問題とならない。従って、傾斜センサ
を小形化することができ、しかも、静電容量の変化量が
小さくなることを防止できる。

【０００７】本発明の他の傾斜センサは、面状の第１の
電極が設けられた第１の基板と、前記第１の電極の上方
に位置して前記第１の電極と対向するように設けられた
共通電極と、前記基板の上に設けられ前記共通電極を収
容すると共にオイルを貯留するための貫通孔を有する板
状のスペーサと、前記スペーサの上に設けられ下面に前
記共通電極と対向する第２の電極が設けられた第２の基
板とを備えて成るところに特徴を有するものである。

【０００８】本発明の他の傾斜センサは、面状の第１の
共通電極が設けられた基板と、前記第１の共通電極の上
方に位置して前記第１の共通電極と対向するように設け
られた第２の共通電極と、前記第１の共通電極と前記第
２の共通電極の中間に位置するように設けられた電極
と、前記基板に前記３つの電極を覆うように取り付けら
れオイルを貯留する容器状をなすケースとを備えて成る
ものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて、図１ないし図３を参照しながら説明する。まず、
図１は本実施例の傾斜センサ１の分解斜視図であり、図
２は傾斜センサ１の縦断面図である。この図１及び図２
に示すように、プリント基板２の上には、例えば導体パ
ターンからなる２個の面状の第１の電極３、４が設けら
れている。これら第１の電極３、４は、端部が少し欠け
たほぼ半円形状をなしていると共に、対称な形状であ
る。

【００１０】ここで、図１中左側の第１の電極３を第１
の電極（Ｌ）と称し、右側の第１の電極４を第１の電極
（Ｒ）と称する。そして、上記各電極３、４は、プリン
ト基板２上に設けられた電極３、４用の各導体パターン
（図示しない）に接続されている。

【００１１】また、プリント基板２の上には、共通電極
５が上記第１の電極３、４と対向するように取り付けら
れている。この共通電極５は、導体板から構成されてお
り、第１の電極３と第１の電極４とを合わせた形状（面
積）とほぼ同じ形状に形成されている。上記共通電極５
の両端部には、ほぼＬ字状に折曲された脚部５ａ、５ｂ
が外方へ向けて突設されている。

【００１２】この構成の場合、共通電極５の脚部５ａ、
５ｂの先端部を、プリント基板２に形成された取付孔２
ａ、２ｂに挿入して例えば半田付けすることにより、共
通電極５をプリント基板２に固定するように構成されて
いる。この固定状態で、共通電極５が第１の電極３、４
と所定間隙を介して対向する構成となっている。そし
て、上記半田付けにより、共通電極５の脚部５ａ、５ｂ
がプリント基板２に設けられた共通電極５用の導体パタ
ーン（図示しない）に接続されるように構成されてい
る。

【００１３】また、プリント基板２には、２個の面状の
第２の電極６、７が上記共通電極５の上方に位置して該
共通電極５と対向するように設けられている。これら第
２の電極６、７は、端部が少し欠けたほぼ半円形状をな
していると共に、対称な形状であり、それぞれ前記第１
の電極３、４と同じ形状である。ここで、図１中左側の
第２の電極６を第２の電極（Ｌ）と称し、右側の第２の
電極７を第２の電極（Ｒ）と称する。

【００１４】この場合、第２の電極（Ｌ）６及び第２の
電極（Ｒ）７は、それぞれ第１の電極（Ｌ）３及び第１
の電極（Ｒ）４の各上方に位置して第１の電極（Ｌ）３
及び第１の電極（Ｒ）４と対向するように構成されてい
る。そして、共通電極５は、上記第１の電極３、４と上
記第２の電極６、７の中間に位置するように配設されて
いる。

【００１５】ここで、第２の電極６、７をプリント基板
２に取り付けるための具体的構成について説明する。第
２の電極６、７は、それぞれ導体板から構成されてお
り、各両端部には、ほぼＬ字状に折曲された脚部６ａ、
６ｂ、７ａ、７ｂが外方へ向けて突設されている。そし
て、第２の電極６、７の脚部６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの
先端部を、プリント基板２に形成された取付孔２ｃ、２
ｄ、２ｅ、２ｆに挿入して例えば半田付けすることによ
り、第２の電極６、７をプリント基板２に固定するよう
に構成されている。この固定状態で、第２の電極６、７
と共通電極５とが所定間隙を介して対向する構成となっ
ている。

【００１６】そして、上記半田付けにより、第２の電極
６、７の脚部６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂがプリント基板２
に設けられた第２の電極６、７用の各導体パターン（図
示しない）に接続されるように構成されている。ここ
で、第２の電極６、７用の各導体パターンと、第１の電
極３、４用の各導体パターンとがそれぞれ接続されてい
る。即ち、第２の電極（Ｌ）６は第１の電極（Ｌ）３に
接続されていると共に、第２の電極（Ｒ）７は第１の電
極（Ｒ）４に接続されている。この接続形態を電気回路
図で示したものが、図３である。尚、図３においては、
共通電極５が２個あるように図示されているが、実際に
は共通電極５は１個である。

【００１７】また、上記プリント基板２には、例えばプ
ラスチック製のケース８が前記３つの電極３、４、５、
６、７を覆うように取り付けられている。このケース８
は、ほぼ矩形板状をなしており、その板厚が前記第２の
電極６、７の高さ寸法よりも大きくなるように構成され
ている。上記ケース８の下面側の中央部分には、ほぼ円
形の凹部８ａが形成されており、この凹部８ａ内に前記
３つの電極３、４、５、６、７を収容可能なように構成
されている。そして、この凹部８ａ内にオイル（例えば
シリコーンオイル）を貯留することが可能な構成となっ
ている。これにより、ケース８は容器状をなしている。

【００１８】更に、ケース８の四隅部には、リベット９
を挿通させるための挿通孔８ｂが形成されている。ま
た、プリント基板２におけるケース８の挿通孔８ｂに対
応する部位には、リベット９を挿通させるための挿通孔
２ｇが形成されている。

【００１９】この構成において、ケース８をプリント基
板２に取り付ける当たっては、まず、プリント基板２の
上面にケース８を両面粘着テープ（図示しない）を介し
て貼り付けて仮固定する。この両面粘着テープは、オイ
ルシール機能を有するものである。そして、４個のリベ
ット９をケース８の挿通孔８ｂ及びプリント基板２の挿
通孔２ｇに挿通させた後、その先端部をかしめることに
より、ケース８をプリント基板２に固定する。尚、プリ
ント基板２における上記傾斜センサ１を配設しない部位
には、各種の電子部品（図示しない）が実装されてい
る。

【００２０】この後、オイル（例えばシリコーンオイ
ル）をケース８の凹部８ａ内に注入する。この場合、プ
リント基板２に形成された注入孔２ｈを通して、オイル
をケース８の凹部８ａ内に注入する。オイルを注入した
後は、上記注入孔２ｈを例えば半田付けして塞ぐように
構成されている。これにより、傾斜センサ１の組み立て
が完了する。尚、上記注入するオイルとしては、シリコ
ーンオイルに限られるものではなく、液状誘電体として
動作するものであれば、どんなオイルまたはオイル以外
のものでも良い。

【００２１】また、上述した構成の傾斜センサ１を、ト
ラクタ等の農業機械（図示しない）に取り付けるに当た
っては、上記傾斜センサ１をセンサケース（図示しな
い）に収容した後、該センサケースを農業機械に取り付
けるように構成されている。

【００２２】このような構成の本実施例によれば、第１
の電極３、４と第２の電極６、７の中間に、共通電極５
を位置させるように設けたので、２個のコンデンサを積
み重ねた構成となる。これにより、電極間の静電容量の
変化量を変えることなく、傾斜センサ１の面積を半分に
することが可能となる。この場合、傾斜センサ１の厚み
寸法が倍になるが、傾斜センサ１の厚み寸法は元々かな
り薄いので、厚み寸法が倍になってもほとんど問題とな
らない。従って、傾斜センサ１を小形化することがで
き、しかも、静電容量の変化量が小さくなることを防止
できる。

【００２３】尚、上記各実施例では、プリント基板２２
上に２個の第１の電極３、４を設けると共に、２個の第
２の電極６、７を設ける構成としたが、これに限られる
ものではなく、傾斜センサ１の仕様に対応するように、
第１の電極及び第２の電極としてそれぞれ１個の電極を
設けるだけでも良いし、３個または４個以上の電極を設
けるように構成しても良い。また、第１の電極３、４及
び第２の電極６、７の形状をほぼ半円形としたが、仕様
やデザイン等に合わせて所望の形状とすることができ
る。

【００２４】図４は本発明の第２の実施例を示すもので
あり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第
１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。第
２の実施例では、図４に示すように、プラスチック製の
ケース８に第２の電極６、７を一体成形（例えばインサ
ート成形）している。これ以外の第２の実施例の構成
は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。

【００２５】従って、第２の実施例においても、第１の
実施例と同じ作用効果を得ることができる。特に、第２
の実施例では、ケース８に第２の電極６、７を一体成形
したので、部品点数が少なくなり、組み立て工数を低減
でき、製造コストを安くし得る。

【００２６】図５は本発明の第３の実施例を示すもので
あり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第
１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。第
３の実施例では、図５に示すように、第２の電極６、７
とケース８の代わりに、第２の基板である例えば第２の
プリント基板１０と例えばプラスチック製のスペーサ１
１を備えている。

【００２７】上記スペーサ１１は、矩形板状をなしてお
り、その中央部分に共通電極５を収容すると共にオイル
を貯留するための貫通孔１１ａが形成されている。ま
た、スペーサ１１の四隅部には、リベット９を挿通させ
るための挿通孔１１ｂが形成されている。上記スペーサ
１１は、プリント基板（第１の基板）２の上に両面粘着
テープ（図示しない）を介して貼り付けられて仮固定さ
れている。この両面粘着テープはオイルシール機能を有
する。尚、スペーサ１１の貫通孔１１ａの内周面には、
共通電極５の脚部５ａ、５ｂが嵌合するための凹部１１
ｃが形成されている。

【００２８】また、第２のプリント基板１０の下面に
は、導体パターンからなる第２の電極１２、１３が設け
られている。これら第２の電極１２、１３の形状は、第
１の実施例の第２の電極６、７の形状とほぼ同じであ
る。第２の電極１２、１３は、第２のプリント基板１０
に設けられた第２の電極１２、１３用の導体パターン１
４、１５に接続されている。これら導体パターン１４、
１５は、リード線１６に接続されており、このリード線
１６は第２のプリント基板１０とプリント基板２とを接
続するためのものである。また、上記第２のプリント基
板１０の四隅部には、リベット９を挿通させるための挿
通孔１０ａが形成されている。

【００２９】この構成の場合、第２のプリント基板１０
を、スペーサ１１の上面に両面粘着テープ（図示しな
い）を介して貼り付けて仮固定する。この両面粘着テー
プは、オイルシール機能を有するものである。この後、
４個のリベット９を第２のプリント基板１０の挿通孔１
０ａ、スペーサ１１の挿通孔１１ｂ及びプリント基板２
の挿通孔２ｇに挿通させた後、その先端部をかしめる。
これにより、第２のプリント基板１０及びスペーサ１１
がプリント基板２に固定される。そして、リード線１６
によって第２のプリント基板１０とプリント基板２との
間を接続する。

【００３０】尚、上述した以外の第３の実施例の構成
は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第３の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ
作用効果を得ることができる。

【００３１】図６は本発明の第４の実施例を示すもので
あり、第３の実施例と異なるところを説明する。尚、第
３の実施例と同一部分には、同一符号を付している。第
４の実施例では、図６に示すように、プラスチック製の
スペーサ１１に、共通電極５を一体成形（インサート成
形）する構成とした。これ以外の第４の実施例の構成
は、第３の実施例の構成と同じ構成となっている。

【００３２】従って、第４の実施例においても、第３の
実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、
第４の実施例では、スペーサ１１に共通電極５を一体成
形したので、部品点数を低減することができる。

【００３３】図７は本発明の第５の実施例を示すもので
あり、第３の実施例と異なるところを説明する。尚、第
３の実施例と同一部分には、同一符号を付している。第
５の実施例では、図７に示すように、共通電極とスペー
サとを金属で一体に形成することにより、電極付きスペ
ーサ１７を形成している。この電極付きスペーサ１７
は、例えばＡｌやＣｕや真鍮等の金属を鋳造することに
より形成されている。上記電極付きスペーサ１７は、矩
形板状のスペーサ部１７ａと、このスペーサ部１７ａの
貫通孔１７ｂに一体に形成された共通電極部１７ｃとを
備えて構成されている。そして、スペーサ部１７ａの四
隅部には、リベット９を挿通させる挿通孔１７ｄが形成
されている。

【００３４】尚、上述した以外の第５の実施例の構成
は、第３の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第５の実施例においても、第３の実施例とほぼ同じ
作用効果を得ることができる。特に、第５の実施例で
は、スペーサと共通電極を一体成形した電極付きスペー
サ１７を備えたので、第４の実施例と同様に、部品点数
を低減することができる。

【００３５】図８は本発明の第６の実施例を示すもので
あり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第
１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。第
６の実施例では、図８に示すように、２個の共通電極１
８、１９を上下に対向して設け、これら共通電極１８、
１９の中間に位置して２個の電極２０、２１を設けるよ
うに構成している。

【００３６】具体的には、プリント基板２には、導体パ
ターンからなる第１の共通電極１８が設けられている。
この第１の共通電極１８の形状は、第１の実施例の共通
電極５の形状とほぼ同じである。上記第１の共通電極１
８は、プリント基板２に設けられた共通電極用の導体パ
ターンに接続されている。

【００３７】そして、プリント基板２には、２個の面状
の電極２０、２１が上記第１の共通電極１８の上方に位
置して該第１の共通電極１８と対向するように設けられ
ている。これら電極２０、２１の形状は、第１の実施例
の第２の電極６、７の形状とほぼ同じである。ここで、
図８中左側の電極２０を電極（Ｌ）と称し、右側の電極
２１を電極（Ｒ）と称する。

【００３８】また、電極２０、２１をプリント基板２に
取り付けるための具体的構成は、第１の実施例の第２の
電極６、７の構造とほぼ同じでである。即ち、電極２
０、２１の脚部２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂの先端
部を、プリント基板２に形成された取付孔２ｃ、２ｄ、
２ｅ、２ｆに挿入して例えば半田付けしている。

【００３９】更に、プリント基板２には、第２の共通電
極１９が上記２個の電極２０、２１の上方に位置して該
電極２０、２１と対向するように設けられている。この
第２の共通電極１９の形状は、前記第１の共通電極１８
と同じ形状である。そして、第２の電極１９をプリント
基板２に取り付けるための具体的構成は、第１の実施例
の共通電極５の構造とほぼ同じでである。即ち、第２の
電極１９の脚部１９ａ、１９ｂの先端部を、プリント基
板２に形成された取付孔２ａ、２ｂに挿入して例えば半
田付けしている。

【００４０】これにより、第２の共通電極１９は、第１
の共通電極１８の上方に位置して第１の共通電極１８と
対向するように構成されている。そして、２個の電極２
０、２１は、上記第１の共通電極１８と上記第２の共通
電極１９の中間に位置するように構成されている。尚、
上述した以外の第６の実施例の構成は、第１の実施例の
構成と同じ構成となっている。従って、第６の実施例に
おいても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ること
ができる。

【００４１】図９は本発明の第７の実施例を示すもので
あり、第６の実施例と異なるところを説明する。尚、第
６の実施例と同一部分には、同一符号を付している。第
７の実施例では、図９に示すように、ケース８をプラス
チックで形成すると共に、第２の共通電極１９を上記ケ
ース８に一体成形（インサート成形）するように構成し
た。これ以外の第７の実施例の構成は、第６の実施例の
構成と同じ構成となっている。

【００４２】従って、第７の実施例においても、第６の
実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、
第７の実施例によれば、第２の共通電極１９とケース８
を一体成形したので、部品点数を低減することができ
る。

【００４３】図１０は本発明の第８の実施例を示すもの
であり、第６の実施例と異なるところを説明する。尚、
第６の実施例と同一部分には、同一符号を付している。
第８の実施例では、図１０に示すように、第２の共通電
極とケースとを金属で一体に形成することにより、電極
付きケース２２を形成した。この電極付きケース２２
は、例えばＡｌやＣｕや真鍮等の金属を鋳造することに
より形成されている。上記電極付きスペーサ２２は、矩
形板状のケース部２２ａと、このケース部２２ａの下面
の中央部分に形成された凹部２２ｂと、ケース部２２ａ
の下面の四隅部に下方へ向けて突設された４個のリベッ
ト形状の凸部２２ｃとを備えて構成されている。

【００４４】この場合、電極付きスペーサ２２の凹部２
２ｂの底面部２２ｄが、第２の共通電極を構成してい
る。また、上記電極付きスペーサ２２の凸部２２ｃがリ
ベットとして機能することから、電極付きスペーサ２２
には、リベット９も一体に形成される構成となってい
る。

【００４５】尚、上述した以外の第８の実施例の構成
は、第６の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第８の実施例においても、第６の実施例とほぼ同じ
作用効果を得ることができる。特に、第８の実施例で
は、ケースと第２の共通電極とリベットを一体成形した
電極付きケース２２を備えたので、第７の実施例と同様
に、部品点数を低減することができる。

【００４６】尚、上記実施例では、ケースと第２の共通
電極とリベットを一体成形したが、これに限られるもの
ではなく、リベットを一体成形することを止めて、別体
としても良い。

【００４７】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、面状の第１の電極が設けられた基板を備え、第１の
電極と対向するように設けられた第２の電極を備え、第
１の電極と第２の電極の中間に位置するように設けられ
た共通電極と、基板に３つの電極を覆うように取り付け
られオイルを貯留するケースを備える構成としたので、
構成を小形化しながら、しかも、静電容量の変化量が小
さくなることを防止できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す傾斜センサの分解
斜視図

【図２】傾斜センサの部分縦断面図

【図３】電気回路図

【図４】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図５】本発明の第３の実施例を示す図１相当図

【図６】本発明の第４の実施例を示す図１相当図

【図７】本発明の第５の実施例を示す図１相当図

【図８】本発明の第６の実施例を示す図１相当図

【図９】本発明の第７の実施例を示す図１相当図

【図１０】本発明の第８の実施例を示す図１相当図

【符号の説明】

１は傾斜センサ、２はプリント基板（第１の基板）、３
は第１の電極、４は第１の電極、５は共通電極、６は第
２の電極、７は第２の電極、８はケース、８ａは凹部、
８ｂは挿通孔、９はリベット、１０は第２のプリント基
板（第２の基板）、１０ａは挿通孔、１１はスペーサ、
１１ａは貫通孔、１１ｂは挿通孔、１１ｃは凹部、１２
は第２の電極、１３は第２の電極、１６はリード線、１
７は電極付きスペーサ、１８は第１の共通電極、１９は
第２の共通電極、２０は電極、２１は電極、２２は電極
付きケースを示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面状の第１の電極が設けられた基板と、 前記第１の電極の上方に位置して前記第１の電極と対向
   するように設けられた第２の電極と、 前記第１の電極と前記第２の電極の中間に位置するよう
   に設けられた共通電極と、 前記基板に前記３つの電極を覆うように取り付けられ、
   オイルを貯留する容器状をなすケースとを備えて成る傾
   斜センサ。
2. 【請求項２】 面状の第１の電極が設けられた第１の基
   板と、 前記第１の電極の上方に位置して前記第１の電極と対向
   するように設けられた共通電極と、 前記基板の上に設けられ、前記共通電極を収容すると共
   にオイルを貯留するための貫通孔を有する板状のスペー
   サと、 前記スペーサの上に設けられ、下面に前記共通電極と対
   向する第２の電極が設けられた第２の基板とを備えて成
   る傾斜センサ。
3. 【請求項３】 面状の第１の共通電極が設けられた基板
   と、 前記第１の共通電極の上方に位置して前記第１の共通電
   極と対向するように設けられた第２の共通電極と、 前記第１の共通電極と前記第２の共通電極の中間に位置
   するように設けられた電極と、 前記基板に前記３つの電極を覆うように取り付けられ、
   オイルを貯留する容器状をなすケースとを備えて成る傾
   斜センサ。