倾斜传感器转让专利
申请号 : CN200480041557.4
文献号 : CN100593221C
文献日 : 2010-03-03
发明人 : 野口义隆 , 生田健司 , 菅野晃弘 , 加藤充 , 松田雅博 , 大岛定良
申请人 : 东洋电装株式会社
摘要 :
本发明提供一种倾斜传感器，通过利用磁性传感器检测可根据壳体的倾斜转动地安装在轴上的钟摆式机件的磁化部分，来检测出壳体的倾斜状态，其中，经由间隙装配在机件的转轴孔中的轴还在两端设置有松散装配在其上的间隔件，并且安装在壳体中。这实现了机件和轴的无限制状态。因此，由于行驶车辆的振动没有通过轴转递给机件，所以该机件实现了响应特性的改善和稳定性的提高。
权利要求 :
1.一种倾斜传感器，具有壳体，该壳体组装有可以根据其倾斜而 在其中转动的钟摆式机件和用于检测机件的磁化部分的磁性传感器， 其中，经由间隙装配在制作在机件的旋转中心的轴孔中的轴在两端均 设有间隔件，该间隔件经由间隙装配在轴上并且安装在壳体中，以使 得机件和轴都在自由状态下转动；
其中间隔件的形状为具有与机件相接触的较小表面的算盘珠或 者圆锥台形。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种用于检测行驶车身的倾斜状态的倾斜传感器。
背景技术
通常，倾斜传感器用于车辆的安全系统，它检测出车辆的翻转并 且例如切断供油和/或切断点火电源系统。
已经开发出这样一种倾斜传感器，它包括安装在车身上的壳体、 能够根据车身的倾斜在壳体内自由转动的钟摆式机件(movement)、 以及能够在发生车辆翻转时电磁地检测出机件的磁化部分的检测器 (JP2000-146582和JP2001-256871)。
上述传统的倾斜传感器仍然存在这样一个问题，即钟摆的运动由 于被约束在壳体的轴承单元中的轴端的摩擦而并不平滑。另外，该机 件直接受到行驶车身的振动的影响，因为振动可以通过轴直接传递到 其上。当壳体向与运动方向相反的方向倾斜时，该机件通过被压在壳 体的肋条部分上而停止，该肋条部分形成在壳体内部并用来限制机件 沿轴向的运动。也就是说，出现所谓的机件的“粘附”现象。
传统的倾斜传感器采用具有带凹口的上部的钟摆式机件，以便使 其重心位于下侧。这使得传感器的机件随着行驶车辆的振动而不稳定 地大幅度摆动，从而降低了传感器的机件的响应性能。
已经开发出这样一种倾斜传感器，它包括安装在车身上的壳体、 能够根据车身的倾斜在壳体内自由转动的钟摆式机件(movement)、 以及能够在发生车辆翻转时电磁地检测出机件的磁化部分的检测器 (JP2000-146582和JP2001-256871)。
上述传统的倾斜传感器仍然存在这样一个问题，即钟摆的运动由 于被约束在壳体的轴承单元中的轴端的摩擦而并不平滑。另外，该机 件直接受到行驶车身的振动的影响，因为振动可以通过轴直接传递到 其上。当壳体向与运动方向相反的方向倾斜时，该机件通过被压在壳 体的肋条部分上而停止，该肋条部分形成在壳体内部并用来限制机件 沿轴向的运动。也就是说，出现所谓的机件的“粘附”现象。
传统的倾斜传感器采用具有带凹口的上部的钟摆式机件，以便使 其重心位于下侧。这使得传感器的机件随着行驶车辆的振动而不稳定 地大幅度摆动，从而降低了传感器的机件的响应性能。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种倾斜传感器，通过利用磁 性传感器检测可根据壳体的倾斜而自由转动的钟摆式机件的磁化部 分，来检测出壳体的倾斜状态，其中，经由间隙装配在钟摆的转轴孔 中的轴在其两端还设有松散装配的间隔件，并且可转动地安装在壳体 的支撑部分中，由此机件和轴两者都处于不受限制的状态，并且机件 可以在不受行驶车辆的振动的限制和影响的情况下转动。
本发明的另一个目的在于提供一种倾斜传感器，其钟摆相对于钟 摆式机件的轴孔的上半部与下半部的重量比最优，该比值预定为1∶9 至3∶7的范围，以便实现机件相对于可从行驶车辆传递来的振动的可 靠稳定性。
本发明的另一个目的在于提供一种倾斜传感器，其钟摆相对于钟 摆式机件的轴孔的上半部与下半部的重量比最优，该比值预定为1∶9 至3∶7的范围，以便实现机件相对于可从行驶车辆传递来的振动的可 靠稳定性。
附图说明
图1为本发明实施方式的倾斜传感器的前视图。
图2为图1的倾斜传感器的侧截面图。
图3为表示图1的实施方式的倾斜传感器的机件的前视图。
图4为图3中所示的倾斜传感器的机件的侧面图。
图5为表示机件的磁化图案的展开图。
图6为用在本发明的倾斜传感器中的示例性间隔件的侧面图。
图7为用在本发明的倾斜传感器中的另一个示例性间隔件的侧面 图。
图8为本发明的用于检测车辆倾斜状态的倾斜传感器的传感器电 路的电路图。
图9表示本发明的倾斜传感器的机件的振动频率特性。
图10表示传统的倾斜传感器的机件的振动频率特性。
图2为图1的倾斜传感器的侧截面图。
图3为表示图1的实施方式的倾斜传感器的机件的前视图。
图4为图3中所示的倾斜传感器的机件的侧面图。
图5为表示机件的磁化图案的展开图。
图6为用在本发明的倾斜传感器中的示例性间隔件的侧面图。
图7为用在本发明的倾斜传感器中的另一个示例性间隔件的侧面 图。
图8为本发明的用于检测车辆倾斜状态的倾斜传感器的传感器电 路的电路图。
图9表示本发明的倾斜传感器的机件的振动频率特性。
图10表示传统的倾斜传感器的机件的振动频率特性。
具体实施方式
在本发明的倾斜传感器中，如图1和2所示，磁化钟摆机件2由轴3 自由地支撑，以便可以在壳体1中转动。壳体1包括下壳体11和上壳体 12。下壳体11通过密封环4装配到上壳体12上，并且相互钩接以形成壳 体1的防水结构。上壳体12设置有用于固定到车身上的安装板9。
在上壳体12中，安装有设置了检测电路的电路板6，该检测电路 能够在霍尔IC5检测到机件2的预定转角以上的倾斜状态、并且使自身 接通时输出信号。上壳体设置有与之一体形成的插座部分8，用于与来 自电路板6的电源Vcc、地GND和输出端的各端子连接。
如图3和4所示，机件2具有用于经由间隙插入轴的轴孔32，并且 在两侧设有相对于参考点(旋转中点)O具有孔径角α(例如62°)的上凹 口部分21以及用于使参考点O定位于垂直方向的下平衡部分22。
安装在电路板6上的霍尔IC5为单极感应型，它设置在机件2的参 考点(旋转中点)O上。霍尔IC在检测到转动状态下的磁化机件2的S极 部分时接通。
在本发明上述构成的传感器中，经由间隙插入在机件2的轴孔32 中的轴3设置有松散装配在其两端并且安装在壳体1中的间隔件7，由此 机件2的轴3具有不受壳体1的任何限制的自由端。间隔件7也限制了机 件2在壳体1中沿轴向的移动。
因此，具有不受壳体1的限制的自由端的轴3不会将行驶车辆的振 动直接传递给机件2，由此改善了机件2的转动。
如图6所示，间隔件7具有“算盘珠”形状，以便具有与轴上的机件 2相接触的最小表面。即使当壳体1向与机件2的转动方向相反的方向倾 斜时机件2被压在间隔件上，也可以有效地防止机件2向间隔件7的所谓 “粘附”现象的发生。
当然也可以使用具有与机件2相接触的较小表面的圆锥台形(如 图7所示)或任意其它适当形状的间隔件7。
上壳体12具有形成在其下边缘处的帽盖部分121，以便利用间隙 S来包围轴体两端的上半部，以防止机件2从下壳体11中的给定位置脱 落。
根据本发明，机件2相对于其轴孔32的上部与下部的重量比预先 设定为1∶9至3∶7的范围内的适当值，以便防止机件2随着行驶车辆的振 动而不稳定地摆动。利用多个具有不同的上部对下部重量比的样本(机 件2)、通过向它们施加一定的振动来进行的试验结果表明，上部对下 部的重量比在1∶9至3∶7范围内的样本相对于振动足够稳定。重量比为 2∶8的样本实现了最佳的振动频率特性。也就是说，当机件2的上部相 对于下部的重量增大至超过上述比例时，由于机件的重心向上移动， 机件2随着振动变得不稳定。
可以通过在上部制作孔10和/或将配重13嵌入下部来调节机件2 的上部对下部的重量比。
根据本发明，由于机件2具有最合适的、相对于转动轴3的上部对 下部重量比，因此它可以根据安装在行驶车辆上的壳体1的倾斜以适当 的力矩转动，而不会受到车身的振动的影响。
图9表示本发明的倾斜传感器的振动特性。所示出的特性是通过 以50至500Hz范围内的频率和12G的恒定加速度，沿垂直、横向和纵向 方向施加振动并利用传感器进行试验而获得的。在图9中，特性A、B 和C是分别通过施加垂直振动、横向振动和纵向振动而确定的。试验 结果表明，本发明的倾斜传感器能够稳定地工作，机件没有明显的摆 动和粘附，并且沿着三个振动方向：垂直、纵向和横向具有稳定的振 动特性。
图10表示传统的倾斜传感器的振动特性，它是用这样一种传感器 进行试验获得的，该传感器具有上部对下部的重量比为4∶6的钟摆式机 件，机件的轴在两端由具有形成在内部、用于限制机件的轴向运动的 肋条的壳体的轴承单元支撑。通过在相同条件下向传感器的机件施加 垂直、横向和纵向振动来进行试验。
试验结果表明，机件随着垂直振动和横向振动而明显摆动。特别 是，传感器易于响应高频纵向振动而延迟，并且出现机件随着低频纵 向振动而粘附的现象。
根据本发明，机件2具有以相对较大的孔径角α制作的上凹口部分 21，以便使其旋转参考点O为凹口部分开口的中点。因此，霍尔IC不 响应机件2在孔径角α内的振动。因此，本发明的传感器能够正常工作， 不会由于行驶车辆的振动而发生错误致动，并且只在车辆以超过规定 值的角度倾斜时接通其霍尔IC。
如图3和5所示，机件2具有相对于参考旋转中点对称设置在两侧 的多个不同间隔的磁化(极化)部分。也就是说，该机件2具有分别设置 在凹口部分21的两侧的微小N极部分(具有例如7度的孔径角β的N1、 N2)、分别设置在圆周的两侧的微小N极部分(具有例如20度的孔径角γ 的N3、N4)、分别设置在相应的N极部分之间的S极部分(具有例如87 度的规定孔径角δ的S1、S2)以及S极部分(具有例如70度的规定孔径角ε 的S3)。
具有不同间隔的多个极化部分的机件可在N极部分和S极部分之 间的边界处形成急剧的磁通密度变化。这使得传感器能够精确地预先 设定在机件2转动超过规定角度的角度、并且由此时接通的霍尔IC检 测到该机件的S极部分时机件的位置。
图8示出通过接通霍尔IC5来检测行驶车辆的倾斜(翻转)状态的 示例性传感器电路。该传感器电路通过接通霍尔IC来检测机件2超过 规定角度的转动，以输出高电平检测信号。在该电路图中，电阻RI和 电容C2形成用于保护霍尔IC5的低通滤波器。电容C1用来防止出现噪 声和振动。
根据本发明，机件2以图3和5所示的图案磁化，以便在车辆翻转 180度时通过霍尔IC5检测出车辆的翻转。
也就是说，机件2形成有位于机件的旋转中点处并当车辆翻转180 度时由霍尔IC5检测出的翻转感应区域、分别设置在翻转感应区域的 两侧并且没有被霍尔IC5检测出的微小非感应区域(N极部分N3和N4)、 以及分别与非感应区域相邻设置并且在车辆向左或向右倾斜时由霍尔 IC检测出的倾斜感应区域(S极部分S1和S2)。
在车辆翻转180度时，设置在旋转中点处的机件2的翻转感应区域 (S极部分S3)面向霍尔IC 5，因此能够可靠地检测出车辆的翻转状态。
工业实用性
根据本发明，可以提供一种倾斜传感器，用于通过利用磁性传感 器检测可根据壳体的倾斜自由转动的钟摆式机件的磁化部分，来检测 出壳体的倾斜状态，其中，经由间隙装配在钟摆的转轴孔中的轴在其 两端还设有松散装配的间隔件，并且可转动地安装在壳体的支撑部分 中，由此机件和轴都处于无限制的状态下，从而机件能够在不受行驶 车辆的振动的限制和影响的情况下自由转动。本发明的传感器的上述 结构的主要优点在于，通过在无需使用任何附加的振动吸收装置的情 况下有效降低可从行驶车辆直接传递来的振动，机件实现了响应行驶 车辆的倾斜的平滑转动，从而改善了相对于车身振动的稳定性。
根据本发明，可以提供一种倾斜传感器，其中具有算盘珠或圆锥 台形的间隔件松散装配在机件的轴的两端，用于通过使其较小的表面 与机件相接触来限制机件的移动。这能够有效防止在壳体向此时被压 在其中一个间隔件上的机件的摆动方向的相反方向倾斜时，机件粘附 到其中一个间隔件上。
根据本发明，可以提供一种倾斜传感器，其中钟摆式机件具有相 对于机件的轴孔的上半部对下半部的最佳重量比，从而不会由于行驶 车辆的振动作用而不稳定地大角度摆动。从而能够可靠地检测出行驶 车辆的倾斜状态，而不会受到行驶车辆的振动的影响。
在上壳体12中，安装有设置了检测电路的电路板6，该检测电路 能够在霍尔IC5检测到机件2的预定转角以上的倾斜状态、并且使自身 接通时输出信号。上壳体设置有与之一体形成的插座部分8，用于与来 自电路板6的电源Vcc、地GND和输出端的各端子连接。
如图3和4所示，机件2具有用于经由间隙插入轴的轴孔32，并且 在两侧设有相对于参考点(旋转中点)O具有孔径角α(例如62°)的上凹 口部分21以及用于使参考点O定位于垂直方向的下平衡部分22。
安装在电路板6上的霍尔IC5为单极感应型，它设置在机件2的参 考点(旋转中点)O上。霍尔IC在检测到转动状态下的磁化机件2的S极 部分时接通。
在本发明上述构成的传感器中，经由间隙插入在机件2的轴孔32 中的轴3设置有松散装配在其两端并且安装在壳体1中的间隔件7，由此 机件2的轴3具有不受壳体1的任何限制的自由端。间隔件7也限制了机 件2在壳体1中沿轴向的移动。
因此，具有不受壳体1的限制的自由端的轴3不会将行驶车辆的振 动直接传递给机件2，由此改善了机件2的转动。
如图6所示，间隔件7具有“算盘珠”形状，以便具有与轴上的机件 2相接触的最小表面。即使当壳体1向与机件2的转动方向相反的方向倾 斜时机件2被压在间隔件上，也可以有效地防止机件2向间隔件7的所谓 “粘附”现象的发生。
当然也可以使用具有与机件2相接触的较小表面的圆锥台形(如 图7所示)或任意其它适当形状的间隔件7。
上壳体12具有形成在其下边缘处的帽盖部分121，以便利用间隙 S来包围轴体两端的上半部，以防止机件2从下壳体11中的给定位置脱 落。
根据本发明，机件2相对于其轴孔32的上部与下部的重量比预先 设定为1∶9至3∶7的范围内的适当值，以便防止机件2随着行驶车辆的振 动而不稳定地摆动。利用多个具有不同的上部对下部重量比的样本(机 件2)、通过向它们施加一定的振动来进行的试验结果表明，上部对下 部的重量比在1∶9至3∶7范围内的样本相对于振动足够稳定。重量比为 2∶8的样本实现了最佳的振动频率特性。也就是说，当机件2的上部相 对于下部的重量增大至超过上述比例时，由于机件的重心向上移动， 机件2随着振动变得不稳定。
可以通过在上部制作孔10和/或将配重13嵌入下部来调节机件2 的上部对下部的重量比。
根据本发明，由于机件2具有最合适的、相对于转动轴3的上部对 下部重量比，因此它可以根据安装在行驶车辆上的壳体1的倾斜以适当 的力矩转动，而不会受到车身的振动的影响。
图9表示本发明的倾斜传感器的振动特性。所示出的特性是通过 以50至500Hz范围内的频率和12G的恒定加速度，沿垂直、横向和纵向 方向施加振动并利用传感器进行试验而获得的。在图9中，特性A、B 和C是分别通过施加垂直振动、横向振动和纵向振动而确定的。试验 结果表明，本发明的倾斜传感器能够稳定地工作，机件没有明显的摆 动和粘附，并且沿着三个振动方向：垂直、纵向和横向具有稳定的振 动特性。
图10表示传统的倾斜传感器的振动特性，它是用这样一种传感器 进行试验获得的，该传感器具有上部对下部的重量比为4∶6的钟摆式机 件，机件的轴在两端由具有形成在内部、用于限制机件的轴向运动的 肋条的壳体的轴承单元支撑。通过在相同条件下向传感器的机件施加 垂直、横向和纵向振动来进行试验。
试验结果表明，机件随着垂直振动和横向振动而明显摆动。特别 是，传感器易于响应高频纵向振动而延迟，并且出现机件随着低频纵 向振动而粘附的现象。
根据本发明，机件2具有以相对较大的孔径角α制作的上凹口部分 21，以便使其旋转参考点O为凹口部分开口的中点。因此，霍尔IC不 响应机件2在孔径角α内的振动。因此，本发明的传感器能够正常工作， 不会由于行驶车辆的振动而发生错误致动，并且只在车辆以超过规定 值的角度倾斜时接通其霍尔IC。
如图3和5所示，机件2具有相对于参考旋转中点对称设置在两侧 的多个不同间隔的磁化(极化)部分。也就是说，该机件2具有分别设置 在凹口部分21的两侧的微小N极部分(具有例如7度的孔径角β的N1、 N2)、分别设置在圆周的两侧的微小N极部分(具有例如20度的孔径角γ 的N3、N4)、分别设置在相应的N极部分之间的S极部分(具有例如87 度的规定孔径角δ的S1、S2)以及S极部分(具有例如70度的规定孔径角ε 的S3)。
具有不同间隔的多个极化部分的机件可在N极部分和S极部分之 间的边界处形成急剧的磁通密度变化。这使得传感器能够精确地预先 设定在机件2转动超过规定角度的角度、并且由此时接通的霍尔IC检 测到该机件的S极部分时机件的位置。
图8示出通过接通霍尔IC5来检测行驶车辆的倾斜(翻转)状态的 示例性传感器电路。该传感器电路通过接通霍尔IC来检测机件2超过 规定角度的转动，以输出高电平检测信号。在该电路图中，电阻RI和 电容C2形成用于保护霍尔IC5的低通滤波器。电容C1用来防止出现噪 声和振动。
根据本发明，机件2以图3和5所示的图案磁化，以便在车辆翻转 180度时通过霍尔IC5检测出车辆的翻转。
也就是说，机件2形成有位于机件的旋转中点处并当车辆翻转180 度时由霍尔IC5检测出的翻转感应区域、分别设置在翻转感应区域的 两侧并且没有被霍尔IC5检测出的微小非感应区域(N极部分N3和N4)、 以及分别与非感应区域相邻设置并且在车辆向左或向右倾斜时由霍尔 IC检测出的倾斜感应区域(S极部分S1和S2)。
在车辆翻转180度时，设置在旋转中点处的机件2的翻转感应区域 (S极部分S3)面向霍尔IC 5，因此能够可靠地检测出车辆的翻转状态。
工业实用性
根据本发明，可以提供一种倾斜传感器，用于通过利用磁性传感 器检测可根据壳体的倾斜自由转动的钟摆式机件的磁化部分，来检测 出壳体的倾斜状态，其中，经由间隙装配在钟摆的转轴孔中的轴在其 两端还设有松散装配的间隔件，并且可转动地安装在壳体的支撑部分 中，由此机件和轴都处于无限制的状态下，从而机件能够在不受行驶 车辆的振动的限制和影响的情况下自由转动。本发明的传感器的上述 结构的主要优点在于，通过在无需使用任何附加的振动吸收装置的情 况下有效降低可从行驶车辆直接传递来的振动，机件实现了响应行驶 车辆的倾斜的平滑转动，从而改善了相对于车身振动的稳定性。
根据本发明，可以提供一种倾斜传感器，其中具有算盘珠或圆锥 台形的间隔件松散装配在机件的轴的两端，用于通过使其较小的表面 与机件相接触来限制机件的移动。这能够有效防止在壳体向此时被压 在其中一个间隔件上的机件的摆动方向的相反方向倾斜时，机件粘附 到其中一个间隔件上。
根据本发明，可以提供一种倾斜传感器，其中钟摆式机件具有相 对于机件的轴孔的上半部对下半部的最佳重量比，从而不会由于行驶 车辆的振动作用而不稳定地大角度摆动。从而能够可靠地检测出行驶 车辆的倾斜状态，而不会受到行驶车辆的振动的影响。