JPS6058508A - 角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両、船舶その他の移動体の傾斜１「］、車
両のステアリング／１ンドルの回動／Ｑ　’！ｊの各Ｈ
ｊの角度を検出するに適した角度検出装置に関する。

従来、この種の一角度検出装置においては、例えば、車
両の傾斜に応じて揺動する振子の揺！１山／＋＋　ｒ良
を当該車両の傾斜角として検出するようにしたものがあ
る。しかしながら、このような角度検出装置においては
、その振子が当該車両の機械的４辰！ＩＩ７ノに応じて
振動するため、その検出も“１１５力・（Ｉｇ　ｌ’す
るという問題があった。また、かかる角反検１追装置１
〈ｔにおいては、振子の揺動角度を目盛により視認′１
−るようになっているのみであるため、その４）１１１
１　ｉｔ’；果を電気的に取出すことが出来ないという
問題もあった。

本発明はこれらの問題に対処してなされたもので、その
目的とするところは、各種の角度を光電変換過程を経て
検出するようにした角度検出装置を提供することにある
。

かかる目的を達成するにあたり、本発明の構成は、被検
出体の上方又は下方への角度変化方向を規定する立面に
向けて投光する投光手段と、遮光液体及び気泡を共に封
入されるとともに前記遮光液体がその重力にょシ前記気
泡の両側下方に位置するように前記被検出体の一部に前
記立面内にて立設して固定されて前記投光手段からの光
の一部を前面から背面へ前記気泡を通しスポット光とし
て透過させるとともに前記光の残余の部分を前記遮光液
体によシ遮断する円弧状の筒体と、光導電材料によシ円
弧状に形成されるとともに前記筒体にその背面に対向し
て同志的に固定されて前記スポット光を受光したときこ
の受光部分にて光゛電変換作用を生じる光導電帯と、抵
抗利料により円弧状に形成されて前記光導電帯の円周方
向−側に沿って固着した抵抗帯と、導電利料により円弧
状に形成されるとともに前記光導電帯の円周方自他＋１
１１１に沿って固着されて前記光導電帯の受光部分を介
しこの受光部分に対応する前記抵抗帯の中間部位に短絡
される電極帯とを備えて、前記被検出体の角度変化を、
これに対応して変化するｉ＞ｉｆ記Ｐ（抗体の基端と中
間部位との間の抵抗値に応じて検出し、この検出結果を
前記電極帯から検出信号として取出すようにしたことに
ある。

しかして、このように本発明を構成したことによシ、前
記被検出体が上方或いは下方へ角度変化したとき、これ
に応じて前記１）１体、抵抗帯、Ｘ導電帯及び電極帯が
一体的に角度変化する重力、この角度変化とはかかわり
なく、前記気泡が前記遮光液体の重力との関連でその空
間的位１１ｔを変えることなく維持するので、前記光導
電帯が、何１）（、＋機械的接触等を伴うことなく、前
記スポット光に対する受光部分を変化させることができ
、その結果、前記被検出体の角度変化を常に精度よく検
出し再る。かかる場合、前記被検出体の角度変化を前記
電極帯から電気的に取出すようにしたので、このγに気
的検出結果を直接利用して前記被検出体の角度制御その
他の各種制御を行い得る。

以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第１
図は、本発明に係る車両用角度検出装晋の一例を示して
おり、この角度検出装置は、ケーシング１０内に検出機
構２０及び反射板３０を組付けて構成されている。ケー
シング１０は、アルミニウム材料によシ直方体形状に形
成してなるもので、その前後両壁１１，１２を当該車両
の車軸に並行に垂設してその底壁１３にて当該車両の一
部に固定されている。ケーシング１０の上端には長方形
状の開口部１４が形成されておシ、この開口部１４は、
アルミニウム材料からなる長方形状の蓋体１５により覆
蓋されている。また、ケーシング１０及びその蓋体１５
の各内面は艶消黒色塗料によシ一様に塗布されて光の反
射を防止するようにしである。

検出機構２０は、アルシミニウム利料により四角形状に
形成した基板２１を有しており、この基板２１は、その
外周縁部２１ａを、ケーシング１０の底壁１３、左右両
壁１６，１６（第１図にては石壁のみを示す）及び蓋体
１５の各内面に亘り前後両壁１１　、’　１２に並行に
形成した溝１０１１１に（ｌに合させて、ケーシング１
０内に垂設して組付けられている。基板２１の中央部に
は円形中空部２１ｂが穿設されており、また基板２１の
両表面には円形の両フランジ部２１Ｃ，２ＩＣが円形中
空部２１ｔｌと同志的にそれぞれ突設されている。

また、検出機構２０は、アルミニウム４シ料から形成し
た板状の円環部材２２と、この円環部拐２２を基板２１
の円形中空部２ｉｂ内にて同志的に支持する一対の透明
円環状のソーダガラヌ板２３゜２４（絶縁特性を有する
）を備えている。円環部材２２の両表面には、円形の両
フランジ部２２ａ。

２２ａが当該円環部材２２の円形中空部と同志的にそれ
ぞれ突設されており、円環部材２２の外円周面２２ｂの
直径は基板２１の円形中空部２１ｂの直径よシも所定長
だけ短くしである。各ソーダガラス板２３．２４は、基
板２１の各フランジ部２１Ｃ，２ｉｃとこれら各フラン
ジ部２１　ｃ、　２１　ｃにそれぞれ対向する円環部材
２２の各フランジ部２２ａ、２２ａとの間にて、基板２
１と円環部材２２の各両表面に亘シ接着剤２５にょシ固
着されて、円環部材２２を基板２１０円形中空部２１１
）内に同志的に垂設支持するとともに、円形中空部２１
ｂの内円周面及び円環部月２２の外円周面２２１）と共
に円環状の断面略正方形からなる筒部Ｐを形成する。

筒部Ｐ内には、遮光液体Ｗが気泡Ｆと共に密封されてお
り、遮光液体Ｗは、純水に黒色染料を溶解して形成した
飽和溶液により構成されて、その重力のもとに気泡Ｆの
両側下方に位置している。

気泡Ｆは、筒部Ｐの内面に内接する略球形状のもので、
その浮力のもとに筒部Ｐの上端部に位置している。円環
部材２２の円形中空部内には、発光８Ｈ２６が接着剤に
ょシ嵌着されており、この発光器２６は、その内蔵に係
る半導体発光ダイオードから生じる赤色光をケーシング
１ｏの前壁１１に向けて発光する。反射板３０は発光器
２６からの赤色光を受けてこれを拡散光として反射しソ
ーダガラス板２３の表面全体に入射させる。このことは
、ソーダガラス板２３に入射した反射板ろＯからの拡散
反射光がその大部分にて遮光液体Ｗによシソーダガラヌ
板２４側への透過を遮断されるとともに、前記拡散反射
光の残余の部分が気泡Ｆを通りヌポソト光としてソーダ
ガラス板２４１ｉ１１１へ透過することを意味する。

また、検出機構２０は、抵抗帯２７　、　’＋ｈ極帯２
８゜光導電膜帯２９及び絶縁板２９θを有してお９、絶
縁板２９．Ｉ＋は、筒部Ｐの半径方向幅に対応した半径
方向幅を有するように絶縁Ｈ料により円環状に形成され
ている。光導電膜帯２９は、光２ａ′屯材料（例えば、
ＣｄＳｅ　）を絶縁板２９６の一表面全体に亘り印刷焼
成して円環状に形成されていて、非受光状態にあるとき
所定の高内部抵抗イ＋（ｉをイ〕している。また、光導
電膜帯２９は、受光したときその受光部分にて光電変換
作用を生じてかかる受光部分内部抵抗値をほぼ零にする
。

抵抗帯２７は抵抗材料により略円環状に形成されておシ
、その両表面にてそれぞれソーダガラス板２４の外表面
及び光導電膜帯２９の表面外円周部にソーダガラス板２
４及び光導電ｊ１の帯２９と同志的に鉛直に固着されて
いる（第２図参１ｉ（［）。かかる場合、抵抗帯２７の
内円周縁の直径は筒部Ｐの外円周縁の直径よりも幾分小
さくしである。また、抵抗帯２７の両端子２７ａ及び２
７１）は、第２図に示すごとく、絶縁板２９α即ち抵抗
帯２７の中心Ｏを通る鉛直線に対し対称的に位置して、
バッテリＢの両端子にリード線β１，１２を介しそれぞ
れ接続されている。

電極帯２８は導電材料により略円環状に形成されており
、その両表面にてそれぞれソーダガラス板２４の外表面
及び光導電膜帯２９の表面内円周部にソーダガラス板２
４及び光導電膜帯２９と同志的に鉛直に固着されている
。かかる場合、電極＃ｆ　２　Ｂの外円周縁の直径は筒
部Ｐの内１］１１周縁の直径よりも幾分小さくしてあり
、抵抗帯２７と１「極帯２８との間に露呈する光導′屯
膜帯２９の円環部が筒部ＰＫ対向するようになっている
。寸だ、７Ｆ＋：極帯２８の端子２Ｅ１１は抵抗帯２７
の両☆１“１１１子２７ａ。

２７１）間に位置してリード線１３に接続されている。

しかして、絶縁板２９上において各半イ￥Ｘ３ＡＯＱ　
＋　＋聞（当該車両の水平時に抵抗帯２７の中、ｕｏを
通る鉛直線に一致する）、ＯＱ：Ｉを第２１ンｊに示す
ととくと９、Ｉ　ＱＩＯＱ２　＝　ｌ　Ｑ２０Ｑ３及び
ｌ　Ｑ　＋ＯＱ：＋　＝φとし、かつ絶縁板２９ａ、即
ち当該車両の左右方向の傾斜角０を半径線ＯＱ２に対す
る半径線ＯＱｒにより規定すれば、 φ φ：Ｒ：Ｖ＝−−〇：ｒ：ｖｒ　・・・　（ＩＪが成立
する。但し、旦は抵抗帯２７の／Ｑ＋０Ｑ３＝φに対応
する抵抗値を示し、ｒは抵抗帯２７のバッテリＢの給電
電圧を示し、かつＶｒは抵抗値ｒに対応する電圧を示す
。よって、 ０ Ｖ、、　−ｒＶ／Ｒ−（−Ｈ−、−）　Ｖ　−゛（２＋
が得られる。仁のことは、光心′屯１便□１ｉ）２９が
半１そ線ＯＱｒ上にて気泡Ｆからのヌボノト′Ｘを受光
したとき、この受光部分による抵抗・ＨＦ　２７と゛１
Ｅ棒帯２８の短絡のもとに電圧■、が当該車両の傾斜角
θを表わす信号として両す−ド線１２．ｌ、間に生じる
ことを意味する。なお、リード線１２は接地されている
。また、第１図にて符号１７は発光器２６の面入力端子
及びリード線１１〜７１３を取出すゴムプソンユを示す
。

以」二のように構成した本実施例において、当該車両が
水平状態（即ち０−０°）にあるとき、気泡Ｆは筒部Ｐ
内にて絶縁板２９ａにおける半径線可（第２図参照）上
にある。かかる状ｇにて、発光器２６からの赤色光が反
射板３０により反ｎ・１されて拡散反射光として検出機
構２０に入射すると、かかる拡散反射光の筒部ＰＫ″Ａ
応する円環状部分のうち遮光液体ＷＫ苅応する部分が、
遮光液体Ｗにより遮断されるとともに、拡散反射光の前
記円環状部分のうち気泡Ｆに対応する部分が気泡Ｆを透
過しスポット元として光導電膜帯２９の半径線ＯＱ２上
の部分に入射する。すると、光導電膜帯２９が前記スポ
ット元の受光部分にて光電変換作用を生じ、かかる受光
部分の抵抗値をほぼ零にして、抵抗帯２７の半径線型Ｕ
上の部分を電極帯２８に短絡する。これにより、第（２
）式においてｒ−／２、即ち０−０°に基き電圧科−／
２か両リード線７！２゜１３間に得られる。このことは
ｖｒ−／２が、当該車両の水平状態を規定する電圧とし
て検出されたことを意味する。

このような状態にて、当該車両が左右の一方向に傾斜角
０だけ傾斜すると、これに応じて検出機構２０が傾斜す
る。かかる場合、気泡Ｆ及び遮光液体Ｗが筒部Ｐ及び絶
縁板２９ａの傾斜とはかかわりなく共にそのままの位置
を維持するので、気泡Ｆが絶縁板２９ａにおける半径線
０ＱｒＪ＝に４目対的に移動することとなる。すると、
光導電）換帯２９が半径線ｏＱ　ｒ上の部分にて気泡Ｆ
からのスボノ１−光を受光することとなり、かかる受光
部分にて光電変換作用を生じ抵抗帯２７の半径線○Ｑｒ
−Ｊ：の部分を電極帯２８に短絡する。これにより、第
（２）弐ド線Ａ２　、ｊ！！３　間に得られる。このこ
とは、ｖｒが、当該車両の左右の一方向への顛４．［角
θを規定する電圧として検出されたことを意味する。ま
た、当該車両が左右の他方向に傾斜角−Ｏだけ傾斜した
場合には、第（２）式においてＯを一〇と置換すること
によって上述の作用説明と実質的に同様の検出結果が得
られる。

なお、上述の作用説明において、抵抗帯２７と電極帯２
８との間に露呈する光導電膜帯２９の円環状部分は、気
泡Ｆからのスポット元以外の光、即ち外乱光から凛断さ
れているので、上述した検出結果に外乱光による誤差が
混入することはない。

また、抵抗’！ＦＦ　２７は光導電膜帯２９の受光部分
に対応する部分にてかかる受光部分によシミ極相２８に
短絡されるのみで、抵抗帯２７の残余の部分はソーダガ
ラス板２４及び光導電膜帯２９の非受光部分により電極
帯２８から実質的に絶縁されているので、上述した検出
結果に、望ましくない電気的負荷による誤差が混入する
こともない。

また、前記実施例においては、ソーダガラス板２３への
光の投光手慇として、発光器２６及び反射板６０を採用
した例について説明したが、これに代えて、発光器２６
をソーダガラス板２６にｅｌ向させて配置し、発光器２
６から２．の赤色光をソーダガラス板２ろに直接入射さ
せるようにして反’Ｊ＝１板６０を省略して実施しても
よい。

また、前記実施例においては、本発明装置が、検出機構
２０及び反射板６０をケーシング１０内に組付けて構成
された例について説明したが、これに代えて、本発明装
置を、第３図の縦ｌｌノ「面図により示すごとく、円板
状の電界発光型面光光体４１０発光面にこれと同心同に
固着したアルミニウム材料からなる円環体４２と、この
円環体４２の中空部内にて面発光体４１の発光面にこれ
と同心同に固着したアルミニウム材料からなる円板４３
と、円環体４２及び円板４６にこれらと同心同に固ｊｉ
’？した円形状のソーダガラス板４４と、面発光体４１
゜円環体４２９円板４３及びソーダガラス板４４により
形成される円環状の筒部Ｐ、内に密封した遮光液体Ｗ及
び気泡Ｆと、ソーダガラス板４４の外表面にこれと同心
同に筒部ｐ、に対応するように印刷焼成した光導電膜帯
２９と、この先導’ｉｌＵ膜帯２９の外表面にこれと同
志的に固着した抵抗帯２７及び電極帯２８と、ソーダガ
ラス板４４．光導電膜帯２９．抵抗帯２７及び電極帯２
８の各露呈表面部分を被覆した不透明樹脂膜４５とによ
り構成してもよい。しかして、このように４ＶＩｊ成し
た本発明装置を、面発光体４１が車両の車軸に並行とな
るように、車両の一部に垂設固定すれば、面発光体４１
からの面状の光のうち気泡ＰＫ対応する部分が気泡Ｆを
ヌポソト光として透過してソーダガラス板４４を通り光
導電膜帯２９に入４、］するので、この光導電膜帯２９
の受光部分と抵抗帯２７及び電極帯２８との間の前記実
施例の場合と同様の作用により車両の左右方向の傾斜角
θを第（２１式に基き′直圧Ｖｒとして検出し得る。

また、前記実施例においては、車両の左右方向の傾斜角
の検出手段として本発明装置を適用した例について説明
したが、これに限らず、車両の前後方向の傾斜角、船舶
等の傾斜角、車１１１４のステアリングハンドルの回動
角等の各種の角度を検出するにあたり本発明装置を適用
して実施してもよい。

また、前記実施例においては、車両の左右方向の傾斜角
のみの検出手段として本発明装置を構成した例について
説明したが、これに代えて、第４図の横断面図にて示す
ごとく、両検出機Ｊ＋’＋　５０　＋５０及び前記実施
例における反射板ろＯを採用し、雨検出イ畏（苦５０，
５０の一方をｉｌＬ両の一部にその車軸に対し並行とな
るように垂設固定し、雨検出機構５０．５０の他方を一
方の検出機構５０に対し直角となるように車両の一部に
垂１投固定し、反射板６Ｄを雨検出機構５０．５０に苅
し４５°にて対向するように車両の一部に垂設固定する
ことにより本発明装置を構成すれば、車両の左右方向の
傾斜角のみならず、車両の前後方向の傾斜角をも前記実
施例の場合と実質的に同様にして検出できる。かかる場
合、各検出機構５０を、第６図に示した構造において不
透明樹脂＋１２“、！４５を盾略し、面発光体４１に代
えて透明ソーダガラス板５１を採用し、円板４３及び透
明ソークガラス板５１の中央部に光源５２を設けて構成
し、反！（・１板６ｏによシ反射される各光源５２から
の拡散反力、ｊ光をしｊ示のどとく各透明ソーダガラス
板５１に入４；Ｉさせるようにすればよい。なお、外乱
光を遮断するＫあたっては、］箇宜なケーシングにより
両検出機（’ｆｆｊ　５０　＋５０及び反射板３０を覆
蓋ずればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
、第１図における絶縁板、抵抗帯、光導電膜帯及び電極
帯間の取付関係を示す図、第６図は、前記実施例の父形
例を示す縦断面図、及び第４図は、前記実施例の他の変
形例を示す横断面図である。 ９０号の説明 ２６・・・発光器、２７・・・抵抗帯、２８・・・電極
帯、２９・・・光導電膜帯、６０・・・反射板、４１・
・・面発光体、５２・・・光源、Ｗ・・・遮光液体、Ｆ
・・・気泡、Ｐ、Ｐ、・・・筒部。 出願人　日本′ｄｔ装株式会社 代理人　弁理士　長　谷　照　− 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検出体の上方又は下方への角度変化方向を規定する立
   面に向けて投光する投光手段と、遮光液体及び気泡を共
   に封入されるとともに前記遮光液体がその重力により前
   記気泡の両側下方に位置するように前記被検出体の一部
   に前記立面内にて立設して固定されて前記投光手段から
   の光の一部を前面から背面へ前記気泡を通しスポッＩ〜
   光として透過させるとともに前記光の残金の部分を前記
   遮光液体により遮断する円弧状の筒体と、光導″亀材料
   によシ円弧状に形成されるとともに１３ｉＪ記筒体にそ
   の背面に対向して同志的に固定されて前記スポット光を
   受光したときこの受光部分にて光電変換作用を生じる光
   導電帯と、抵抗拐料により円弧状に形成されて前記光導
   電帯の円周方向−側に沿って固着した抵抗帯と、導電材
   料により円弧状に形成されるとともに前記光導電帯の円
   周方向他側に沿って固着されて前記光導電帯の受光部分
   を介しこの受光部分に対応する前記抵抗帯の中間部位に
   短絡される電極帯とを備えて、前記被検出体の１１＋反
   変化を、これに対応して変化する１ｉｉＪ記ｊｌ（Ｊｊ
   “し体の基端と中間部位との間の抵抗値に応じて検！、
   １４１Ｌ、この検出結果を前記電極帯から検出信号とし
   て１１聞出すようにした角度検出装置。