JPS6190061A - モ−シヨンセンサ - Google Patents

モ−シヨンセンサ

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JPS6190061A
JPS6190061A JP21208784A JP21208784A JPS6190061A JP S6190061 A JPS6190061 A JP S6190061A JP 21208784 A JP21208784 A JP 21208784A JP 21208784 A JP21208784 A JP 21208784A JP S6190061 A JPS6190061 A JP S6190061A
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shaft
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sensor
vehicle body
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Toshiaki Takahashi
俊明 高橋
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ARUPAIN KK
Alpine Electronics Inc
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車輌等におい−Cまたとえば車のバネ上本
体(車体)に設置して車の傾きの変化、据Itt11、
衝撃などの動揺を検知し、車の発進、停止、急加速、ブ
レーキングなどにおける加速度の変化や、カーブにおけ
る車体の回転や傾き、悪地路における路面の変化や車の
衝撃、揺れ、坂道などlこおける車体の頗きなどを検出
して、車の安定走行に寄与するセンサとし°C使ったり
、また、これを利用して運転者に車の状態を知らせる計
器や畔報装置に使ったり、あるいは車に搭乗者がいない
開に、何らかの原因により、車に異常が発生した場合な
どに、その異常を自動的に検知し、管筒を鳴らすなどし
て、その異常発生を知らせることにより、不測事態を未
然に防止しようとする防災、防犯等の保安装置に有用な
モーションセンサに関するものでちる。
〔従来の技術及びその問題点〕
この種の装置に8いては、その機能として第一に、車体
の動きに対しで、忠実にその動きを瑛知する能力が必碩
とされる。忠実に動きを検知する能力とは、車体が動く
変動に対してその変動の度合を正確?こ検知で乍る能力
、すなわちある変動の量に対応して一義的に決まった一
定量−の出力(たとえば電気的な信号など)を発生しう
る能力のことである。
一般に車の場合、路面の変化など(こ対して、その車体
を安定に保持する機構として、サスペンション等の吸振
装置べを有しており、それらは車ごとζこ異なった撮動
特性をもっているのが通常である。
従って車tこ外的要因により、傾きの変化、揺れ、衝撃
などが生じた場合に、車体はその個々に有する物理的特
性によって、それらに感応することになる。
たとえば、車体をジヤツキやクレーンなどで、その一方
をもち上げた時、荷重のかかる側の車輪に有するサスベ
ンジ1ン特性や、タイヤノ材質、構造や空気圧の違いな
どによる物理的特性によって、頌き方の度合も飼々に異
なってくる。
また、[名札に関しても人間が揺す−った場合の揺れ方
と、懺や地震など自然的安置による浮れ方とで(ま、そ
の過渡的な振動の形態が異なってくるの1      
みならず、車体自身が有する固有振動lこつぃても、東
ごと(こ異なっCいるのが1m常である。衝撃などによ
る感応性についてもまた同様で、hる。
このよう(こ、車ごとtこ異なる車体の動揺(こつぃて
、その変動の状況をiEf白こ検知し、ぞの変動が何l
こよって生じ、どの稈1隻の大きさで起っCいるのかを
正イ1’(f iこ刊14ノ「するた6には、f)iJ
 jこ、りIXへたようlこ、動きに感応して、その変
動)1ト(こ忠実に対応した出力を発生できるセンサが
必′妓七なる。
第二に、委求される機能としては、Mj体の動揺に変化
が生じた場合(こ、その時の震動の度合を変化が発生ず
る以前の状態を基準として検出できる能力をもっている
ことである。
たとえは、車体(こ変動が生じた場合において、その切
出結果が車体が歯かれでいる状態(たとえば、路面の知
きの違いなど)(こよって左右されではならt、このた
め実際に変動が起った場合の変化計を、その変動が生じ
る以前の車体の状態を基準として検出する機能が必要と
なっcくる。
以ト、述べてきたよう(こ、車体の動)呉を恢知するモ
ーションセンサとしては、第一に車体の動揺の変動17
+、 iこ忠実に対応した出力を発生できる機能をちっ
ていること、第二lこ、変動が生じる以前の車体の状態
を基準として、実際に変動が起った際の変動の度合を検
出できる機能をもっていることの最低限二つの条件が1
11hわっているこおが必要となる。
し、かるに、現在まで発表さイ1.でいるこの神の装置
を見る?ここの重要な二点(こついて、その機能を満足
しているセンサは残念ながらほとんど見当らない状況で
ある。たとえば、よく使われている手段々し゛C第25
図に示すような撮り子50の原理を用い、掘り子50の
動作状態を検出器511こよって検出するセンサという
ものがあるが、振り手間の場合T=2π7・(1)とい
う周期性かられかるように、その揺れの周期が、掘り子
50の弦52の長さの平方根ζこ比例Cるといった性質
をもっCいる。しかし一般に考えられるように、車体に
設置4できるような限られた長さの振り子をもったセン
サを用いた場合、(1)式からもわかるようlこ、その
振動周期はある特定の狭い・範囲をもった、比較的早い
周ru]のものしか得られなくなる。
一方、T[体側が有する固有振動の方は、これに比べる
と、一般にかなり遅い族1υ]性をもつため、車lこ何
らかの動揺が生じて車体が揺られたとしでも、振り子の
方は、その動きに追随せず別個イこ独立な、それ自身の
周期性で運動をはじ・ろるようlこなる。
また、たまたま、その4辰っ子の周期と車の固有振動の
周期とが一致したさしても、車体の方は、吸振装置の働
きで、たちまらその撮動を減衰させてしまうため、車体
の揺れは市まったのに、振り子の方だけが動きつづける
といったような結果々なり、いずれにしても撮り子によ
って車体の動きを忠実に七らえるといったようなこ乏c
まか4[り困帷な技となってくる。また、これと似たも
ので、水銀の液体導電性きいうものを利用した第26・
凶に示スようなセンサも考えられている。このセンサは
、水@60が図中破線にて示すよう(こ、第一の接点6
1と第二の接点62間IこわたるようIこ移動した1侍
、その動作状傅を検出するものであるが、動作がスイッ
チ的(間欠的)でありある特定以上の頗き1こ対しての
みそれが働くきいった性′t′fをもっているため、個
々の車ごとに設定するような、動きJこ対する感度−整
が困帷である。また液体固有の粘性や表面張力を有して
いるため、それが+ll+きに対するA&応性といつた
ちのIこ対してIit価や解析をしlこくくする大きな
要因ともなっている。
さらに、この方式の場合、第二の重要な条件としている
ものの一つの例とじてまたとえば車体が翰いCいた初期
状態力Sらのイ…きの変化といったものを検出するた杓
(こ、水銀スイッチの状態を初期において水平、不作l
Ir11tこ保ら、同定する、鉛直出し機構というもの
が不可欠となり、これlこよって要Ii’!を霊りに初
雑なものにしCいる。
また、ヒ記水銀を球体にお寺かえた形で、そのころがり
性質を利用して、1頃きなどを検出しようきいう第27
図に示Cような方式のセンサもある。
このセンサは船底Iit状の筐体70内に球体71を収
容し、球体71・/)iff/1作を検出器72で検出
するものであるが、これら理屈上はヒ記第26図に示(
センサと同様、鉛直出し機構が必−安で、揺れなどに対
して正確な変動が検知しにくいという欠点をもっている
また、前記、振り子穴センサの、ように自身の振・効を
利用して1;hれや衝撃などを検知し辷つという、12
8図に示−1ようなセンサがあるが、この方式の場合は
、撮り子のかわりAこ、弾性をもったゴム80など(こ
、錘り81をつけて、この播り81のIId1作を演出
器82で検出し、揺れを検知しようとして5ζ〕、これ
も振り子同様、特定の固有撮動をもつため、・各れなど
の正確な検出は困帷で、さらに(111きなど(こ対し
ては検知しにくいという欠点をもっている。
また簡易な方式のセンサおして、第29図に示すような
モーションセンサがあるが、こI”Lf、;どもH記ゴ
ムを板バネからなる虹動金植片90に替え、そのバネの
弾性的性〕貴を利用し、金4片90の自由※1こ取付け
られている唾り91のIIf17作を検出器92.93
で検出−Cるよう番こしたちのであり、動作の概要はヒ
記方式とは七んと変わらないものである。
以ヒ、従来技術を取り上げて紹介してきたよう1こ、こ
れまで考えられてきたモーションセンサというものは、
車体の動部によって引き起こされる変動を検知Cるため
に、その運動工事ルキーを、センサ自身の中Iこ含まれ
る固有の運動系の動きに変押して、その+ld+きを検
昶Cるようにした形のものが・は七んどであった。そし
て、このことが、逆?こ11L体自峙の動「各を正確に
検知することを困リイ日こ1−ろ大きな厚内ともなっC
いた。
〔発明の目的〕
本発明では、ヒ述の間(−へ点をふまえ、7!(、!・
こ車体などの1lIII揺を検知伯る(こは、慣性系を
利用したセンサ方式しつ)ないと考え、この方式の典型
とも訂える地電計の原理を、車体の4+#揺の検知に利
用し、車体の1頃き、鰯れを正(Iit((こ検知でモ
ると七もjこ、11・Iζりで、11■易な構造で、か
つ実現性の、ろるモーションセンサを毒是供することを
目1杓とぐる。
(究明のII!を敗) I:記目的を達11″V、・「るために、本発明は、f
呻と該11+を中心に回転セる駆動系を持たない回転体
と、tF体4こ暇り()は同市されf+:1記輛を水平
にささえる支持体と、riil記101転体の回転計を
演出する(5す吊器をh゛シてなるもので6る。
また本発明は、軸々、該+lil+を中!シ・に回転伯
る駆動系を持たない回転体と、車体dこjlKり付け固
定され、前記軸を水平にささえる支持体と、前記回転体
の回転惜を検出する検出器と、前記回転体の軸方向への
移動4・1を演出する+(吊器を、何しこハろt)ので
ある。
〔実施し11〕 以F1本発明の好適な実殉例を図面を参照にしながら具
体的に押明する。
第1図及び第2図に示tセンサは、円筒上のS+1と、
該Ll!l11を中心に回転する駆動系をもたない回転
体2をもち、該回転体2は、前記44t+ 1によって
、両端が支持体31こ支えられ、前記1回転体2(ま車
体8の運動ζこ対する慣性力lこよって、車体8の動き
に対して相対的に回転または移動を行なうようlこなっ
ている。
また、Ail記回転回転体2記支持体3iこ対する回「
1六縫を検出するための検出器6、または林!1す1吋
を検出するための検出器7を有し、前記支持体3は車体
8に取り付け固定「るための部材(ビス)5【こよって
車体81こ同定するようlこなしたもので、乃る。
1抽lと回転体2の間のすき間は、ボールベアリングま
たは潤滑油のようなもので、摩擦力を極めて少ない状態
にして4bす、これによって、回転体2は@1の動きの
影響を受けず、自身の慣性質量(こよってスムーズ(こ
+l1llける状1s=cこなっている。
前記回転体2を前記支持体3に対して、相対的ζこ回転
または移動ミせるだめの第一の手段としでは、第1図に
示すようlこ、n+前記・帥1を支持体3に固定し、一
方、前記回転体2は前記軸1に対して固定せず、独立に
回転または1多−υl可能な状態になしたものである。
また第二の手段としでは、第3図に示すようをこ前記回
転体2を前記傭1に一体に固定し、一方前記輔1は前記
支持体3に対しで同定せず、独立(こ回転または停動可
能な状態lこなしたちのである。
)      いずれの場合も、前記回転体2はψ動系
をもたず前記回転体2の回転モーメントを前記回転体2
自身の慣性′s、+6iこもたせている。従って、たと
えば第一の手段(こよる場合、前iピ回転体2の慣性員
量による回転モーメントは、前記軸lとの[1祭力によ
って生まれる回転モーメントに光分勝ることが必要で、
そのためにiiJ記I!1lIlとiiI記回転回転体
2は極力#優を少なくCるよう(こ構成することン)l
必要である。
前記回転体2の軸方間への神動Aこついても、これと回
()pのことがいえる。
検出器の配置例セしては、回転体2の回転量の検出器6
と、軸方向への移動量を検出ぐる検出器7を設けてちり
、センサ全体は、支持体3と車体8との間を固定するボ
ルト5などによっC東体81こ取り付けられている。ま
た支持体3の虫体8への固定方法はこれのみによるもの
で2よなく、溶接、接斬等棟々の方法が考えられる。
また、センサ自身は、一般に車のバネ上本体ζこ取りつ
けられる。
また、第4図及び第5図1こ示すようlこ、回転体2の
軸方向への移動を抑えた形のものが考えらへその場合で
も軸方向への移動は、回転体2七支持体3との間に設け
た、圧力の変化などを検知Cる検出器7(こよっC知る
ことが出来、この実施例を用いれば、車体が初期状態に
ぢいで、11]′11方向に傾いていた場合でも、正確
lこその変化を検知A−ることが可能と4fる。
次に、検出器6の配置やその実例を、前述の構成例に対
してLげC4ることにする。
ま=4”、用1図の構成に対しでは、用6図及び第8図
に示すようなrI己装が考えられ、第3図の構成に対し
ては第7図及び第9図に示む上うな配置が考えられる。
回転を検出4−る検出器としては、第1(1図のように
回転体2の外周にN極及びS襖のIld極を−1固置き
tこ着磁し、検出器6乏して、磁気検出器を用い、回転
体2の回転量を磁気的に検出−(iるものがちる。また
rjN1図に示Cように、回転体2の側面に白黒のパタ
ーンを放射状4こ112成し、回転体2の11I11方
に設けた検出器りを構成する発光素子H1からの発光を
図中矢印に示r如く又4!、tさせ、ルーの受光素子1
1て検知するか、又は−上記回転体2を透過する上記発
光素子12からの発光を、第二の受光素子12で検知し
、回転体20回転量を検出「ろものがある。
また第12図に示すように回転体2の外周に白黒パター
ンを一装置Aに形成し、検出器6を4W D’i、 −
4−る発光素子20からの発光を、図中矢印に示す如く
反射させ、受光素子21で検知し、回転体2の回転量を
検出するものがある。また第13図1こ示4−ようlこ
、回転体2の外周に発光素子30を取付け、発光素子3
1から発光点れる光の有無を検知し、回転体2の回転量
を検出するものがある。さらにまな、第14図に示ずよ
うに、回転体2の側面に出力娼子40を放射状に設け、
ll111]1に設けた入力端子41と接触させ、回転
体2の回転量をf+Q出するものがbる。
第3図、第4図及び第5図の構す踏りIJにおいても4
310図ないし第14図に示す同様の配置例、検出器6
の実例をヒげることができる。
次に、軸方向への移動については、前述の磁気式、光学
式、エンコーダ方式に加えて、1iiJ述したように圧
力検知方式が考えられ、第1図、第:3図、第4図及び
、y、5図の構成例(こ対しくs第ti図、第7図、第
8図及び第9図の検出器7に示す配直例がある。
H儀式lこついては、”111に対してta交した位置
lこ配した場合と、軸方向に配した場合上が4えられろ
。光学式については、!Il+ 1に肉交した位11〔
7に配した場合、軸方向に配した場合の各々(ごついて
光反射送受光型力身1]用できる。エンコーダ型逆知方
式の場合は、直線型エンコーダを・噛方向に1目−文し
た位14に配して軸方向の移動を回出「る手段が考えら
れる。圧力検出型でI′i、主に軸に沿って回転体2と
支持体3.−’の聞tこ圧力検出器を配置し、双方の接
触または衝突tこよる、圧力恢吊器における圧力の有理
また51ま大きさの変化を検出する手段が考えられろ、 ト記センサは、次の峠に作用する。たとえは、亜が静止
状卯lこある時、センサ内部の回転体27と車体の間の
基準位置関係が第151Ajこ示ずような状態(こあっ
た七する。Sは回転体の基準位置を示しBは車体の基準
位1べを示す。次lこ、車体が何らかの原因で;■16
図のととくθ、傾いた場合、Bの位1〃もそれlζ伴っ
て#Iきの変化に対する相対的な分だけ位置が変化「る
。一方Sの方は回転体自身の慣性tこ一辷ってBの変化
lこ関係なく、もとの位置にとどまったままでちる。従
ってこの時、BとSの間の・変化量をセンサに塔載され
た検出器6で検出することによって11泊きの変化量を
正確に検知することが0]能となる。弔17図及び11
8図は、車体が水平状態より傾いた状態からり、さらに
傾いた場合・と示したtlので、Cの場合の動作原理ら
上と回じように説明できる。i+q図+A)fB)では
車体が第15図に示fような初期状帽から前部または後
部などを車体1こ対してl:’Fに揺rった時の状態を
示している。
この場合も、車体の・洛れの変化が車体の前後の回転方
向の変化としてθ、1噴いて現噌っれるため、Eと同様
の原理lこよって、車体の浦れの変化を暎知噌ることが
出来る。この時、センサに移動量の時間Iこ対rる過渡
的な変化を検知、判断Cる機ロヒが111uJつってい
れば、揺れの状態を変化φの大きざのみならr、より、
It <の情m、七しCとらえることカミ」能となる、
これlこよって車の違いによるj爵れの状態の違い2、
地震や風などの自然的安置による揺れと、人間が揺すっ
た場合の人為的な揺れとの違いなどを判断することが可
能(こなり、センサの機能とし−C1より緻密な刊1わ
1ができる太うになる。
次に、回転体2の軸方向への移動を検知する検出器7を
配した場合を考えてみる。車体の基準位置とセンサの回
転体2の基準位置が第、20図のような初期状態lこあ
ったとする。ここに衝撃力fが加わった場合、車体は瞬
間的に力fの方向に動かされるが、回転体2自身は第2
1図に示rよう(こ、その慣性力によってもとの位置を
保ち続けるため、結果的に回転体2は、重体の動きと反
対方向に軸に沿って多if)#することicなる。
従って、この位置の変化を前記検出器7で咲出すること
によって衝撃力fの有無を検知できる。
さらに検出器7がその動きの過渡的な変化(たとえが加
速度など)を検知する北方を備えでいれば衝撃力fの大
きさや変化をも知ることができるようになり、こイl、
によってセンサは、より6t Mな判断が可能となる。
また、車体の初期状i岸の違いについて、傾きの変化l
こむける検出例だけを考えたが、496れや衝撃などの
検出Iこついても、はぼ同6P、lこ考えろことができ
る。
また前述の説明では、センサをすべて第22図fA)(
Blのごとく一方向lこ対してのみ配した場合を汐すと
しで考えたが、センサの配(べ例はこれlここた1っる
ものでなり、@田図fA)fB)のどと< +fi角方
向ないしは、その他種々の配に例が考えられる。たとえ
ば第24図(Al (Blのごとく、すLのイぢ行方向
およびそれお直角の方向の二方回(こ各々独立lζ2個
センサを配置イした場合を考えてみる。
一般に車体は、仏行力向【こ対−Cるビ、チングの変化
とローリングによる変化とで(ま、幾分異なっているの
が通例である。
従って、各々独立に配したセンサのそれぞれの各動きに
対する判断基準を変えでやること(こよって、1個のセ
ンサではまかないきれないような、よりきめの細かいi
ll 1trlが行えるようになる。
また、これまでの説明では、センサの目的として、車体
の静止中における、車の防災、トノノ犯に用いられるよ
うなモーションセンサの使用例を考えたか、車の走行中
においても、これらの原理を用いれば111体の動部状
態を知らせる有用なセンサや計器、搾@装置aとして用
いることが可能てあり、1llj々の用途へり広範な活
用が期待できるものである。
し発明の効果〕 以ヒ述べてきたように、本発明によれば、従来の技術的
手段では困か1rで・bった頗き七、揺れの変化を同一
センサによって検出できるようになり、また変化計に対
して、出力が一武的に決まるためζこ、センサ動作の解
析的手段をも容易にし、これによって車体の傾き、揺れ
の変化をより正確に検出、1′l]断4−ることが可能
となる。また従来の振り子方式等に比べ小型化を図るこ
とができ、小型の車輛等にも容易に搭載することができ
る。さらに)       また、回転体の軸方向へc
ノ)移動を検知する手段を設けることによって、センサ
の主たる構成を変えることなく衝撃の検出をも可能とす
ることができるようlどなった。
本発明lこよれば、2個のセンサ機構を用いて、傾き、
揺れ、衝撃の3つの変動の検知かり能となったばかりで
なく、非常に簡易な機構で、1.di 7¥、揺れをよ
り正確1こ判断てきる機能を11ったセン−+)。
を提供てきるよう1こなった。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の主要構成を示す第一の実施
例であり、第1図はセンサをIE面から見た断面1′A
1第2図はセンサを具措から見たit!11面図でちる
。パP、3図、−′g4図及びd・、5図はそれぞれ本
発明の他の¥姉例を示す断面図でらる。第6図、第7図
、l〜8図及び第9図は、それぞれ回転体の回転′@:
を検出「る検出器の配置例を示す叶面図である。第10
図、第11図、第12図、第13図及び机14図はト記
検出器の実際的使用例を示した斜視図であり、第10図
は磁気的検出による方法を示し、第ti図は光学的検出
方法のうら、光透過型、光反射受光型の検出例を示し、
第12図は同じく光反射送受光型、第13図は光反射送
受光型の検出例を示し第14図はエンコーダ方式ζこよ
る検出例を示す図で6る。第15図、第16図、第17
図、第18図、第19図、第:20図及び第21図は本
発明によるモーションセンサの1lji作原理を示した
模式図であり、第15図、第16図は水平状態からの車
体の傾きの変化の検出原理を示し、第17図、第18図
は傾斜状9vからの車体の傾きの変化の検出原理を示し
、第19図は車体の揺れの検出原理を示し、第゛シ0図
及び第21図は車体への衝撃の検出原理を示す図である
。第22図、第ハ図及び第24図は本発明によるモーシ
ョンセンサの車体への配置例を示した模式図であり、第
22図及び第23図はモーションセンサ1個使用した配
置例を示し、第24図はセンサを2個使用した場合の配
置例を示す。第25図、第26図、第27図、第28図
及び第29図は従来技術によるモーションセンサの原理
手法を示した模式図である。 1 輛 2 ・回転体 3−支持体 6.7 恢吊器 8・・車体 第1図    第2I21 1 紬 2軸1をfに1で回転する回転体 3、!!−僚81つJF2!1つげ圓えこれろ釉1の走
肴イネ5 中白の友オ1イ4ミ3を卓イネ8に阻哨−−
7\る(4トネヤ6 軸1’p”l’/1mに回呼由す
る口中Lイ本2め回転4挟上1信失九巴7 軸11て対
し1中由占勾に枠市力する回転(本2のイ多勤を才史士
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Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)軸と、該軸を中心に回転する駆動系を持たない回
    転体と、車体に取り付け固定され前記軸を水平にささえ
    る支持体と、前記回転体の回転量を検出する検出器を有
    してなるモーションセンサ。
  2. (2)軸と、該軸を中心に回転する駆動系を持たない回
    転体と、車体に取り付け固定され前記軸を水平にささえ
    る支持体と、前記回転体の回転量を検出する検出器と、
    前記回転体の軸方向への移動量を検出する検出器を有し
    てなるモーションセンサ。
JP21208784A 1984-10-09 1984-10-09 モ−シヨンセンサ Granted JPS6190061A (ja)

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JPS6190061A true JPS6190061A (ja) 1986-05-08
JPH0238910B2 JPH0238910B2 (ja) 1990-09-03

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4848169A (ja) * 1971-10-21 1973-07-07

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