Inclination sensor

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主感度軸線を持つ少なくとも１つのセンサ素子から成り、水平方向に対する装置の傾斜を検出するセンサ装置、特に車両の転覆検出のため車両又は航空機へのその使用に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に組込まれる安全装置特にロールバーを始動させるために、加速度センサ又はセンサが組込まれて、危険傾斜角いわゆる転倒角又は車両の無重力状態を検出できるようにする。 ここでは、車両がちようど転覆し始める時にとる角が″危険傾斜角″又は転倒角と称される。

【０００３】ドイツ連邦共和国特許第４１１４９９２号明細書には、継続中の場合も検出できるこのような加速度センサ又は傾斜センサが記載され、このため下方へ円錐状にとがるセンサハウジングに空所が形成され、その内面に接触片が設けられている。 この空所内に位置の可変な接触体、一般に水銀滴があり、その位置が車両の傾斜に対応し、無重力に近づく際その形状がレンズ状から球状に変化する。 このセンサの欠点は、空所内面に設けられる多くの接触片のため、非常に公差の小さい従つて高価な製造工程が必要になると共に、非常に費用がかかり従つて同様に高価な評価回路が必要になることである。 更に大抵の場合使用される水銀は有害な重金属であり、環境保護のためその使用は避ける方がよい。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８１５
９３８号明細書に記載されている加速度センサでは、ハウジングとしての気泡管水準器が求めるべき加速度に対して構成され、検出器が、検出すべき加速度値において表示媒体（気泡）が気泡管水準器の液体内でとる所定の位置に反応する。 しかし無重力状態例えば車両が全く又は僅かしか地面に接触しない場合、気泡管水準器において重力に基く表示媒体（気泡）の運動はもはや検出不可能である。 このことは、無重力状態において例えば隆起を乗り越え続いて自由に飛んだ後、危険な状態が検出されず、従つて安全装置特にロールバーが動作せしめられないことを意味する。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４００３
３６０号明細書に記載されかつ″Ｇセンサ″と称される加速度センサに上述した気泡管水準器が組合わされているような装置も公知であるが、センサ技術及び評価にかなりの費用を必要とする。 一定の加速度、この場合重力加速度の存在決定に役立つこのようなＧセンサにより、
僅かな機械的費用で、例えば車両が重力加速度の影響のみによつて動いていることが検出される。 これに反しただ１つのこのような加速度センサでは、例えば車両の危険傾斜角を検出することは不可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従つて本発明の課題は、最初にあげた種類の有効かつ安価なセンサ装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため本発明によれば、センサ装置が少なくとも２つのセンサ素子から成り、これらのセンサ素子の主感度軸線が、検出すべき傾斜角により規定される面即ち傾斜面にあり、
装置の基準面に対して、検出すべき傾斜角に等しい角をそれぞれなすように、これらのセンサ素子が設けられ、
センサ素子が、それぞれ水平方向に対する基準面の傾斜角に関係してセンサ信号を発生する。

【０００８】

【発明の効果】本発明により得られる利点は、特に、例えば車両が静的危険傾斜角にあつて転覆するおそれがある時、水銀を使用することなく簡単な機械的構造及び簡単な評価で、無重力状態を確実に検出することができることである。

【０００９】

【実施例】図面に示されている実施例により本発明を更に説明する。 図１の実施例は車両１を示し、そこに２つのＧセンサ２ａ，２ｂが設けられて、そのそれぞれの主感度軸線Ａ１，Ａ２を通る面が車両縦軸線に対して垂直になつている。 従つてこの場合車両の監視すべき転倒軸線は走行方向に対して平行に延びている。 各Ｇセンサ２
ａ，２ｂの主感度軸線Ａ１，Ａ２は、水平面に対して、
車両１の転倒角、この場合５０゜に等しい角に設けられている。 図２及び３は、このような配置で、ちようど車両１が左又は右の転倒位置にある時に、左又は右のＧセンサ２ａ，２ｂが水平にあることを示している。

【００１０】センサ装置のＧセンサ２ａ，２ｂは、大体において圧縮ばね３、上部のストツパ４、リードスイツチ５、磁性質量体６及び接続導線７から成つている。 車両１が水平な地面に対してとる傾斜角はα _Ａで示され、
第１のＧセンサ２ａの主感度軸線Ａ１と水平方向とのなす角はα _Ｓ１で示され、第２のＧセンサ２ｂの主感度軸線２ｂと水平方向とのなす角はα _Ｓ２で示されている。

【００１１】車両１の水平な状態では、これらの角は次の値をとる。 即ちα _Ａ ＝０゜，α _Ｓ１ ＝１３０゜、α
_Ｓ２ ＝５０゜。 Ｇセンサが次の特性量、即ち磁性質量体６の質量ｍ＝０．０２ｋｇ，圧縮ばね３の方向量Ｄ＝４
Ｎ／ｍ、磁性質量体６の摩擦係数μ＝０．２を持つていると、磁性質量体６の各Ｇセンサ２ａ，２ｂに対して、
ストッパ４から測つて ｓ _０ （５０゜）＝ｓ _０ （１３０゜）＝０．０３１ｍ（零位置） の距離が生ずる。

【００１２】図２に示すように、車両１がいわゆる右の転倒位置にあると、前記の３つの角に対して α _Ａ ＝５０゜，α _Ｓ１ ＝１８０゜，α _Ｓ２ ＝１００゜（右の転倒位置） Ｇセンサ２ａ，２ｂの同じ特性量でＧセンサ２ａの磁性質量体６に対して、ストツパ４から ｓ _１ （１８０゜）＝０．０１ｍ だけの距離が生ずる。 なぜならばこの場合の重力は、Ｇ
センサ２ａの主感度軸線Ａ１に対して直角に作用し、従つて磁性質量体６の位置に影響を及ぼさないからである。

【００１３】図３に示す車両１の左の転倒位置に対して α _Ａ ＝−５０゜，α _Ｓ１ ＝８０゜，α _Ｓ２ ＝０゜（左の転倒位置） Ｇセンサ２ｂの磁性質量体６に対して、同様にストツパ４から ｓ _２ （０゜）＝０．０１ｍ の距離が生ずる。 車両１の右又は左の転倒位置において、Ｇセンサ２ｂ又は２ａの主感度軸線Ａ２又はＡ１と水平方向との間に、α _Ｓ２ ＝１００゜又はα _Ｓ１ ＝８０
゜の角が生じ、それぞれの磁性質量体６に対してストツパ４から ｓ _１ （８０゜）＝ｓ _２ （１００゜）＝０．０５ｍ の距離が生ずる。

【００１４】従つてこのように設けられる各Ｇセンサ２
ａ，２ｂは、少なくとも磁性質量体６が対応するＧセンサの水平位置でとる個所に第１の開閉点９を持つていなければならない。 なぜならばそれぞれの磁性質量体６の遅くともこの位置で、例えばロールバーを姶動させねばならないからである。 マイクロスイツチによりこの第１
の開閉点が有利に実現される。 Ｇセンサ２ａ，２ｂの磁性質量体６の上述した零位置（α _Ｓ１ ＝１３０゜，α
_Ｓ２ ＝５０゜）に、例えばリードスイツチ５により第２
の開閉点８が設けられていると、Ｇセンサ２ａ，２ｂのこのような配置は構成に固有である。 これは次のことを意味する。 即ち車両１がまだ地面に接触していると、重力の作用で左又は右の転倒位置が一義的に検出されるか、又は車両１が″持ち上げられ″て、地面にもはや接触していないと、無重力状態が検出される。

【００１５】例えば自動車においてセンサ装置がロールバーを始動させるための転覆センサとして使用される場合、急速におこる転覆の際、主感度軸線Ａ１，Ａ２がほぼ水平な位置にあるＧセンサ２ａ，２ｂは、徐々におこる転覆の場合より早く出力信号を発生する。 その理由は、車両縦軸線の周りの回転運動により求心加速度が、
主感度軸線Ａ１又はＡ２の方向に磁性質量体６へ付加的に作用するからである。 それによりばね力に加えて同じ方向に求心力が磁性質量体６へ作用して、これを加速し、一層速く開閉点８，９へ到達させる。

【００１６】しかし経験によれば、急速におこる転覆の際、例えはロールバーが徐々におこる転覆の場合より早く始動せしめられると、乗客の安全に役立つことがわかつた。

【００１７】センサ装置は、不整地走行においてしばしば極めて大きい下り勾配、極めて大きい上り勾配を持つ区間を極端な傾斜姿勢で乗り越えねばならず、また車両が転倒のおそれのある傾斜姿勢をとる時運転者に警告を与えねばならない土木車両及び陸上車両に主として使用される。 航空機においてもこのようなセンサ装置の使用が考えられ、この場合航空機の傾斜姿勢により飛行方向の変化が行われる。 このようなセンサ装置により、航空機が僅かしか片側へ傾斜せず、乗客が座席ベルトを締める必要がなく、また物体が滑るに至らないように、針路変更を行うことができる。

【００１８】前述したセンサ装置は、船舶においても、
例えば貨物船の場合積み荷が滑る前に乗務員に適時に警告し、それにより適当な防止策をとることができるようにするために、使用することができる。

【００１９】センサ装置の別の適用分野は、例えば塔形クレーン、柱形クレーン又は液圧自動クレーンのようなクレーンである。 この適用事例に対しては、１つの傾斜面に対して複数の個別センサ素子を水平面に対して異なる角度で設け、例えばクレーンジブのそれに応じた数の傾斜角を検出できるような本発明の構成が、特に適している。 持ち上げられる荷物により現れるモーメントは、
クレーン全体又はジブを傾斜させ、この傾斜が例えば光表示装置を介して操作員に表示される。 この適用の有利な実施態様は、モーメントが予め設定される値を超過すると、クレーンを損傷から保護するか又はクレーンの転倒を防止するため、荷物が宙づりになる前に、安全のため昇降過程を自動的に終了する。

【図面の簡単な説明】

【図１】水平な位置にあるＧセンサを持つ装置としての自動車の正面図である。

【図２】右の転倒位置にある図１の装置の正面図である。

【図３】左の転倒位置にある図１の装置の正面図である。

【符号の説明】

１ 車両 ２ａ，２ｂ センサ素子 Ａ１，Ａ２ 主感度軸線 α _Ｓ１ ，α _Ｓ２傾斜角

フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｐ 15/135 Ｇ０１Ｐ 15/135 (72)発明者 ペーテル・ホーラ ドイツ連邦共和国シユローベンハウゼン・ アルンバツハシユトラーセ57 (72)発明者 ハインツ・シフル ドイツ連邦共和国ミユンヘン・カラツツイ オラシユトラーセ37 (72)発明者 ハンス・シユピース ドイツ連邦共和国プフアツフエンホーフエ ン・シースシユテツテ12 (72)発明者 グイド・ヴエツツエル ドイツ連邦共和国ノイブルク・フランツ− ベツヒエル−シユトラーセ38