JP4365982B2 - 傾斜センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば重力方向に垂直な面に対する傾斜角度を検出し、検出された傾斜角度が所定値を超えたときに、警報を発したり、所定の制御を行わせるために用いて好適な静電容量式の傾斜センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の静電容量式の傾斜センサとして、例えば図９、図１０に示すような構造の傾斜検出素子を使用するものが知られている（例えば実公平４−５３５２８号公報、実公平５−１４１６８号公報など参照）。
【０００３】
図９は、この例の傾斜センサの傾斜検出素子の分解斜視図である。また、図１０は、この傾斜検出素子を、その正面に垂直な面で切断した場合の断面図を示すものである。
【０００４】
これらの図において、１はプリント基板で、例えばガラス布基材エポキシ樹脂積層板等の耐熱性部材からなる。このプリント基板１は、傾斜センサが傾斜検出対象物に取り付けられる時に、傾斜測定の基準面に対して垂直に配置される。図９では、この基準面は、二点鎖線で示す仮想線Ｌ０を含む面として示した。この基準面が、被測定面となる。この場合、傾斜角が０度とは、基準面が重力方向に垂直な線を含む状態である。
【０００５】
このプリント基板１には、１対の差動電極２ａ，２ｂが、銅泊パターンによって、基準面およびプリント基板１面の両方に垂直な面と、プリント基板１との交差線（図９で二点鎖線で示す仮想線Ｌ１）により左右に分割される領域に、互いに電気的に独立に形成される。
【０００６】
プリント基板１の差動電極２ａ，２ｂが形成される面（以下、この面をプリント基板の表面という）とは反対側の面（以下、この面をプリント基板の裏面という）には、後述する傾斜センサの信号処理回路部が、プリント配線パターンと必要な電子部品とによって構成されて設けられる。差動電極２ａ，２ｂのそれぞれは、図９の電極点２ｃ，２ｄからスルーホールを介してプリント基板１の信号処理回路部が形成される面の銅泊パターン（配線パターン）に、半田付けされて接続されるようにされている。電極点２ｃ，２ｄのスルーホールは、半田付けにより孔埋めされて、封止される。
【０００７】
そして、１対の差動電極２ａ，２ｂは、前記仮想線Ｌ１を対称軸として互いに線対称となる形状の電極パターンとして設けられる。また、この１対の差動電極２ａ，２ｂのそれぞれは、仮想線Ｌ１に垂直な仮想線Ｌ２を対称軸とした線対称な電極パターン形状ともされる。図９の例の場合には、差動電極２ａ，２ｂの形状は横向きの扇形に構成されている。
【０００８】
図９の例の場合、差動電極２ａおよび２ｂの円弧状周縁は、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２との交点を中心とした円の一部の円弧とされている。この例の場合、その円の直径は、３０ｍｍとされている。
【０００９】
３は共通電極板で、適当な剛性を持つ導電性部材で形成されている。この共通電極板３は、この板３と一体で、この板３から直角に折り曲げられて形成された複数個の端子片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが、プリント基板１に設けられている端子孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに挿入され、プリント基板１の信号処理回路部が形成される裏面において半田付け固定されることにより、図１０に示すように、差動電極２ａ，２ｂに対して一定の間隔を持って平行に保持される状態でプリント基板１に取り付けられる。
【００１０】
５はオイルケースで、適当な柔軟性を有するプラスチックからなる。このケース５は、図１０に示すように、断面がコ字状を有し、その端面がプリント基板１に、例えば両面テープ５Ｂなどの接着手段により接着されることにより、プリント基板１と共に密閉空間を形成する。
【００１１】
この場合、差動電極２ａ，２ｂの周端縁と、共通電極板３の周端縁と、ケース５の端面の内周縁は同心円状に形成され、また、差動電極２ａ，２ｂと共通電極板３とケース５の対向面はそれぞれ平行に形成されている。
【００１２】
ケース５とプリント基板１とで形成される密閉空間内には、プリント基板１に設けられた貫通孔６からシリコン・オイル等の誘電性液体７が、密閉空間内の有効容積のほぼ１／２のレベル、すなわち図９の仮想線Ｌ２のレベルまで充填される。
【００１３】
８及び９は、外部ノイズなどの影響を遮断するための静電シールド板で、静電シールド板８は、ケース５およびその周辺を覆うようにプリント基板１の表面側に取り付けられ、静電シールド板９は、後述する信号処理回路部分を覆うようにプリント基板１の裏面側に取り付けられる。
【００１４】
次に、この傾斜センサの製造方法について説明する。まず、前述したようにして、表面側に、裏面側の銅泊パターンと電極点２ｃ，２ｄを通じて電気的に接続された差動電極２ａ，２ｂが形成されているとともに、端子孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄおよび貫通孔６が設けられたプリント基板１が用意される。
【００１５】
このプリント基板１に、共通電極板３が、差動電極２ａ，２ｂに対して所定の間隔を持って平行に保持される状態でプリント基板１に取り付けられる。このとき、共通電極板３とプリント基板１の差動電極２ａ，２ｂとの距離が、予め定めた所定のものとなるようにするため、厚さゲージを共通電極板３とプリント基板１との間に挟んで、共通電極板３の複数個の端子片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを、プリント基板１の端子孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに挿入する。
【００１６】
そして、厚さゲージにより、共通電極板３とプリント基板１の差動電極２ａ，２ｂとの距離を所定のものに保持した状態で、端子片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの先端部を、プリント基板１の裏面側の配線パターンに半田付けするようにする。なお、端子孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、この半田付けにより、孔埋めされて、封止される。プリント基板１に対して共通電極板３の取り付けを終了したら、厚さゲージは取り除く。
【００１７】
次に、オイルケース５の端面に両面テープ５Ｂを貼付し、あるいは、プリント基板１の差動電極２ａ，２ｂの周囲のオイルケース５の端面に対する部位に予め両面テープ５Ｂを貼付しておき、オイルケース５を、この両面テープ５Ｂを用いてプリント基板１に接着して固定する。これにより、プリント基板１とオイルケース５との間には、共通電極板３を保持した状態で密閉空間が形成される。
【００１８】
次に、プリント基板１の貫通孔６から、シリコン・オイル等の誘電性液体７を、密閉空間内の有効容積のほぼ１／２のレベル、すなわち図９の仮想線Ｌ２のレベルまで充填する。その後、プリント基板１の貫通孔６を半田により、封止する。
【００１９】
そして、静電シールド板８にて、プリント基板１の表面側のオイルケース５をも含んで覆うと共に、静電シールド板９にて、プリント基板１の裏面側を覆う。その後、図１１に示すように、以上のようにして構成した傾斜検出素子および信号処理回路部分を、直方体形状で一面が開口とされた筐体１０内に収納する。そして、樹脂のシール剤１１を筐体１０内に充填する。
【００２０】
このとき、シール剤１１がシールド板９の内側のプリント基板１内に入り込むことにより、傾斜検出素子の特性が変化してしまうため、筐体１０内に一杯にシール剤１１を充填する前に、プリント基板１に取り付けられた特性調整用トリマー１２によって、特性を所期のものに調整した後、さらにシール剤１１を筐体１０内に充填して、傾斜センサを完成させるようにする。
【００２１】
図１２は、この例の傾斜センサの信号処理回路部分の構成を示すものである。
図１２において、２１は発振器であり、その発振信号の出力端子が、前述した図９および図１０で説明した構成の傾斜検出素子２０の共通電極板３に接続される。また、傾斜検出素子２０の１対の差動電極２ａ，２ｂのそれぞれは、容量−電圧変換回路２２ａ，２２ｂの入力端子に接続される。
【００２２】
これら容量−電圧変換回路２２ａおよび２２ｂの出力端子は、それぞれ差動増幅回路２３の一方および他方の入力端子に接続される。この差動増幅回路２３からは傾斜センサの出力端子２４が導出される。なお、信号処理回路部には電源安定化回路２５が含まれており、この電源安定化回路２５を通じた安定化電圧が発振器２１や差動増幅回路２３に、その電源電圧として供給される。
【００２３】
信号処理回路部は、上述のように構成されているので、発振器２１からの一定周波数の発振出力信号は、差動電極２ａと共通電極板３とで構成される第１のコンデンサを通じて容量−電圧変換回路２２ａに供給されると共に、差動電極２ｂと共通電極板３とで構成される第２のコンデンサを通じて容量−電圧変換回路２２ｂに供給される。このとき、容量−電圧変換回路２２ａおよび２２ｂのそれぞれには、第１のコンデンサの容量値および第２のコンデンサの容量値のそれぞれに応じた波高値の信号が、それぞれ入力される。
【００２４】
容量−電圧変換回路２２ａおよび２２ｂは、それぞれの入力信号を整流し、平滑した電圧を出力する。したがって、容量−電圧変換回路２２ａおよび２２ｂの出力電圧は、それぞれの入力信号の波高値、すなわち、第１のコンデンサの容量値および第２のコンデンサの容量値のそれぞれに応じた大きさとなる。
【００２５】
したがって、差動増幅回路２３からは、容量−電圧変換回路２２ａの出力電圧と、容量−電圧変換回路２２ｂの出力電圧との差の電圧が得られ、それが傾斜センサの出力として、出力端子２４に導出される。すなわち、差動増幅回路２３からは、第１のコンデンサと第２のコンデンサの容量値の差に応じた出力電圧が得られる。
【００２６】
以上のような構成の傾斜検出素子２０および信号処理回路部を備える傾斜センサを、前述したように被測定物の傾斜測定の基準面となる面（以下、この面を被測定面という）上に設置する。このとき、傾斜検出素子２０のプリント基板１面が、被測定面の被測定傾斜方向を含む面となるように設置する。
【００２７】
なお、この明細書において、被測定面の被測定傾斜方向とは、測定しようとする傾斜の方向に被測定面が傾斜するときの被測定面の法線の移動方向であり、被測定面が測定しようとする傾斜の方向に順次傾斜するときに、各傾斜位置にある被測定面の法線の全てを含む面に沿う方向をいう。
【００２８】
被測定面が、前記被測定傾斜方向に傾斜していなければ（すなわち、重力方向に垂直な線を含む面となっているとき）、誘電性液体７は、差動電極２ａと２ｂとのそれぞれほぼ半分を等しく浸漬する状態となる。したがって、差動電極２ａと共通電極板３とで構成される第１のコンデンサの容量値と、差動電極２ｂと共通電極板３とで構成される第２のコンデンサの容量値とは等しくなり、容量−電圧変換回路２２ａ，２２ｂの出力電圧の差は零となる。このとき、差動増幅回路２３の出力電圧は、それに応じた電圧Ｖｏとなる。
【００２９】
そして、被測定面が、前記被測定傾斜方向に傾斜したとき、誘電性液体７の液面位置は、差動電極２ａ，２ｂの一方は、その傾斜角だけ誘電性液体７内に余分に浸漬し、他方は、その傾斜角だけ電極が液面から露呈するようになる状態になり、その傾斜角に応じた容量差が第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に生じる。
【００３０】
このとき、図９において、傾斜角が０度の位置から被測定面が＋θ方向（例えば反時計方向）に傾斜した場合には、第１のコンデンサの容量値が小さくなり、第２のコンデンサの容量値が大きくなるため、容量−電圧変換回路２２ａの出力電圧が、容量−電圧変換回路２２ｂの出力電圧よりも大きくなる。したがって、差動増幅回路２３の出力電圧は、電圧Ｖｏよりも＋θ方向の傾斜角に応じた分だけ、大きくなるように変化する。
【００３１】
一方、図９において、傾斜角が０度の位置から被測定面が−θ方向（例えば時計方向）に傾斜した場合には、第２のコンデンサの容量値が小さくなり、第１のコンデンサの容量値が大きくなるため、容量−電圧変換回路２２ａの出力電圧が、容量−電圧変換回路２２ｂの出力電圧よりも小さくなる。したがって、差動増幅回路２３の出力電圧は、電圧Ｖｏよりも−θ方向の傾斜角に応じた分だけ、小さくなるように変化する。
【００３２】
したがって、差動増幅回路２３からは、容量−電圧変換回路２２ａ，２２ｂの出力電圧の差分、つまり、２個のコンデンサの容量値の差分、に応じた電圧が出力電圧として得られる。この差動増幅回路２３の出力電圧は、図９のように、傾斜角＝０の面位置からの傾斜方向も含めて、傾斜角＝０の面位置からの被測定面の傾斜角に比例して直線状に変化する直流電圧となる。
【００３３】
なお、この場合、差動電極２ａ，２ｂ及び共通電極板３の前記扇形形状は、この差動増幅回路２３の出力電圧の変化が、図９に示すように、傾斜角の変化にリニアに対応するように定めたものである。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の傾斜センサは、小型かつ高精度で、被測定面の傾斜角を測定することが可能であるが、製造上、また、特性上、以下のような問題があった。
【００３５】
第１に、上述の従来の傾斜センサでは、前述もしたように、筐体１０内にシール剤１１を充填したときに、誘電体であるシール剤が、シールド板９で覆われたプリント基板１の部分の、その反対面側の差動電極２ａ，２ｂが形成されている部分に対応する部分にも入り込み、このため、傾斜検出素子の特性が変化してしまう問題がある。
【００３６】
この問題点を解決するために、前述したように、従来の傾斜センサでは、シール工程を２段階にして、第１段階のシール工程により、ほぼ傾斜検出素子の部分までのシール剤の充填を行ない、その後、シール剤の充填により変わってしまった特性を、特性調整用トリマー１２によって、所期のものに調整した後、第２のシール工程を行って、シール剤の充填を完了するようにしなければならず、シール工程が複雑になってしまう問題があった。
【００３７】
また、第２に、従来の傾斜検出素子の共通電極板３と差動電極２ａ，２ｂとの間の空隙は、所定のものとする必要があるが、従来は、上述のように、共通電極板３は複数個の端子片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより、プリント基板１の孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに挿入され、半田付けされて取り付けられる構造になっているため、共通電極板３と差動電極２ａ，２ｂとの間の空隙に厚さゲージを挿入して、共通電極板３をプリント基板に取り付けることにより、共通電極板３と差動電極２ａ，２ｂとの間の空隙を所定のものに設定する必要があり、手数がかかる問題がある。
【００３８】
また、第３に、共通電極板３が複数個の端子片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによりプリント基板１に取り付けられており、少なくとも端子部が上下の２か所あることにより、被測定面の傾斜角度を９０度近くまで傾けて水平に戻したとき、傾き角が大きくなる方向のときと、傾き角が小さくなる方向のときとで、図１３に示すように、特性が異なってしまうヒステリシスが発生する問題がある。
【００３９】
すなわち、被測定面の傾斜角度が徐々に大きくなって、９０度近傍になると、それまで、誘電性液体７に浸っていなかった上側の端子片が誘電性液体７に浸る状態になる。
【００４０】
逆に、９０度近傍の傾斜角度から被測定面の傾斜が徐々に小さくなる場合には、誘電性液体７に浸っていた上側の端子片が誘電性液体７に浸らなくなるが、このとき、端子片には、誘電性液体７が若干付着したままの状態になる。このため、図１３のようなヒステリシスが生じることとなる。
【００４１】
この発明は、以上の問題点を解決する傾斜センサを提供することを目的とするものである。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明による傾斜センサは、
傾斜測定の基準面に対して垂直方向に配置されるプリント基板と、
前記プリント基板の一面側において、互いに電気的に独立に設けられ、かつ、前記プリント基板の他面側に設けられる配線パターンに電気的に接続される１対の差動電極と、
前記１対の差動電極に対して所定の空隙を隔てて対向する共通電極板を備え、この共通電極板から導出される端子片により、前記プリント基板の前記他面側の配線パターンと電気的に接続される共通電極と、
前記１対の差動電極と前記共通電極板とを、前記プリント基板との間で形成する密閉空間内に収納するようにするケース部材と、
前記密閉空間内に、液面が前記基準面の傾斜に応じて変化するような状態で封入された誘電性液体と、
を備え、
前記共通電極は、前記共通電極板から前記端子片が導出される方向とは反対方向側に導出される複数個の爪部を有するとともに、前記ケース部材は、前記共通電極の前記複数個の爪部が嵌合する凹部を具備し、前記複数個の爪部が、前記凹部に嵌合されることにより、前記共通電極が前記ケース部材に固定される
ことを特徴とする。
【００４４】
また、請求項３の発明は、
傾斜測定の基準面に対して垂直方向に配置されるプリント基板と、
前記プリント基板の一面側において、互いに電気的に独立に設けられ、かつ、前記プリント基板の他面側に設けられる配線パターンに電気的に接続される１対の差動電極と、
前記１対の差動電極に対して所定の空隙を隔てて対向する共通電極板を備え、この共通電極板から導出される１個の端子片により、前記プリント基板の前記他面側の配線パターンと電気的に接続される共通電極と、
前記１対の差動電極と前記共通電極板とを、前記プリント基板との間で形成する密閉空間内に収納するようにするケース部材と、
前記密閉空間内に、液面が前記基準面の傾斜に応じて変化するような状態で封入された誘電性液体と、
を備え、
前記共通電極は、前記共通電極板から前記端子片が導出される方向とは反対方向側に導出される複数個の爪部を有するとともに、前記ケース部材は、前記共通電極の前記複数個の爪部が嵌合する凹部を具備し、前記複数個の爪部が、前記凹部に嵌合されることにより、前記共通電極が前記ケース部材に固定されるとともに、
前記共通電極板から導出される１個の端子片は、前記１対の差動電極から等距離であり、かつ、前記誘電性液体に浸漬される下側に設けられることを特徴とする。
【００４７】
【作用】
上述の構成の請求項１の発明による傾斜センサによれば、共通電極板は、この共通電極板からプリント基板側とは反対方向側に導出される複数個の爪部が、ケース部材の凹部に嵌合されることにより、ケース部材に固定される。この嵌合により、共通電極板は、ケース部材に対して予め定められた深さ位置に固定される。
【００４８】
そして、この請求項１の発明の場合には、ケース部材をプリント基板の所定位置に取り付けることにより、共通電極板は、対の差動電極との間に、予め定められた所定の空言を保って、取り付けられる。したがって、請求項１の発明によれば、共通電極板と差動電極との間に介挿する従来のような厚さゲージが不要となり、共通電極板の取り付け作業が簡単になる。
【００４９】
さらに、上述の構成の請求項３の発明によれば、共通電極板はプリント基板に対して、傾斜角が小さいときには、誘電性液体内に浸漬される位置に設けられる１個の端子片により電気的に接続されるので、傾斜−検出出力特性に、従来のようなヒステリシスは生じない。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による傾斜センサの実施の形態を、図を参照しながら説明する。
【００５１】
［第１の実施の形態］（図１〜図３）
図１は、第１の実施の形態の傾斜センサの傾斜検出素子３０の分解斜視図である。また、図２は、この第１の実施の形態の傾斜センサの傾斜検出素子３０を、その正面に垂直な面で切断した場合の断面図を示すものである。図３は、シール剤を充填した状態の、この第１の実施の形態の傾斜センサの断面図を示すものである。
【００５２】
図１および図２に示す傾斜検出素子３０の構成は、プリント基板１の差動電極２ａ，２ｂが設けられる表面側とは反対側の裏面側に設けられる裏蓋３１を除くと、図８および図９に示した従来例と全く同一である。また、信号処理回路部分は、図１１に示したものと全く同様に構成される。そこで、前述した従来例と同じ部分については説明を省略することとする。
【００５３】
裏蓋３１は、オイルケース５と同様の材質の、適当な柔軟性を有するプラスチックからなるもので、図２に示すように、プリント基板１の裏面とシールド板９との間において、プリント基板１の表面側の１対の差動電極２ａ，２ｂの部分に対応する部分を少なくとも覆うように構成されている。この例では、図２に示すように、裏蓋３１は、プリント基板１の表面側でオイルケース５が覆う部分に対応する裏面側の部分を覆うように構成されている。
【００５４】
そして、差動電極２ａ，２ｂと、スルーホールを介してのプリント基板１の裏面側の配線パターンとの接続部（半田接合部）や共通電極板から導出される端子片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとプリント基板１の裏側の配線パターンとの接続部（半田接合部）などの凸部を逃げるための凹部３２が、裏蓋３１には設けられている。
【００５５】
この裏蓋３１も、オイルケース５と同様に、例えば両面テープ３３などの接着手段により接着されることにより、プリント基板１の裏面側に密着して取り付けられる。
【００５６】
そして、この例では、裏蓋３１のプリント基板１からの高さは、丁度、シールド板９のプリント基板１に対向する面と、プリント基板１との間の距離に等しく設定され、図２に示すように、裏蓋３１がシールド板９に密着するようにされている。これにより、シール工程において、シール剤が、シールド板９のプリント基板１との対向面と裏蓋３１との間に入り込むことがなくなり、シール工程の前後での傾斜センサの特性の変化を、さらに強力に防止することができる。
【００５７】
なお、図２に示すように、この第１の実施の形態では、オイルケース５の外平面には、導電性板３４が取り付けられる。この導電性板３４は、導電性の取り付けピン３５により、オイルケース５を貫通してプリント基板１に固定されて取り付けられる。そして、導電性の取り付けピン３５の先端は、プリント基板１の接地導体に接続されることにより、導電性板３４が電気的に接地されている。
【００５８】
また、この例では、オイルケース５の端面が当接するプリント基板１の両面テープ５Ｂが張り付けられる部分は、表面を平坦にするために、オイルケース５の端面に対応する形状に銅泊パターンが形成されている。この銅泊パターンは、プリント基板５の裏面側のアースパターンに、ピン３５が挿入される孔を介して接続されて、接地されている。
【００５９】
この実施の形態では、この接地される導電性板３４の存在により、オイルケース５側のプリント基板１と平行な上面と、シールド板８との間に隙間に、シール工程でシール剤が侵入しても、そのシール剤により傾斜センサの特性が変化することが、より確実に防止される。
【００６０】
以上説明したようにして、この第１の実施の形態では、裏蓋３１がプリント基板１に対して取り付けられて、傾斜検出素子が形成される。そして、シールド板９は、その裏蓋３１をも覆う状態で取り付けられる。
【００６１】
そして、図３に示すように、プリント基板１の裏面側に裏蓋３１が取り付けられた傾斜検出素子３０および信号処理回路部とが筐体１０内に挿入され、特性調整用トリマー１２により、特性が調整された後、シール剤が筐体１０内に充填されて、傾斜センサが形成される。
【００６２】
この第１の実施の形態では、裏蓋３１により、プリント基板１の裏面側の、表面側の差動電極２ａ，２ｂに対応する部分が覆われているので、シール剤１１は、裏蓋３１内に入り込むことがない。しかも、裏蓋３１とシールド板９のプリント基板１の裏面との対向面との間に隙間がないので、この部分には、シール剤１１が入り込むことがない。このため、シール剤１１を充填したときに、従来のように傾斜検出素子３０の特性が変化してしまうようなことがない。したがって、シール工程は、１工程で済む。
【００６３】
なお、上述の説明では、従来と同様に、特性調整トリマー１２により、傾斜検出素子の特性を調整するようにしたが、裏蓋３１の存在により、シール剤１１の充填前と後とで、傾斜検出素子３０の特性は変わらないので、この調整は、従来と異なり、シール剤１１により、筐体１０内を充填する前に行うだけでよい。なお、この第１の実施の形態においては、特性調整用トリマー１２は、必ずしも必要ではない。
【００６４】
この第１の実施の形態の傾斜センサの特性は、前述した従来例の傾斜センサとほぼ同様のものとなる。
【００６５】
また、上述の実施の形態の例では、共通電極板３と、オイルケース５とは、別個のものとしたが、オイルケースを導電体で構成して、オイルケースを共通電極板３と兼用するような構造であってもよい。さらに、オイルケース全体を導電体とするのではなく、オイルケースのプリント基板との対向面に、共通電極板を接着したり、あるいは共通電極板部分を印刷や蒸着して設けることにより、オイルケースと一体的に構成するような構造とすることもできる。
【００６６】
［第２の実施の形態］（図４〜図８）
この第２の実施の形態の傾斜検出素子４０は、差動電極２ａ，２ｂが形成されるプリント基板１と、共通電極板３と、オイルケース５と、裏蓋３１と、誘電性液体７とで構成されるのは、第１の実施の形態と同様であるが、この第２の実施の形態の場合の傾斜検出素子４０は、共通電極板３の固定の仕方および共通電極板３とプリント基板１の配線パターンとの接続の仕方に特徴がある。
【００６７】
また、信号処理回路部分は、図１１に示したものと全く同様に構成される。そこで、この第２の実施の形態の説明においても、前述した従来例と同じ部分については、その詳細な説明を省略することとする。
【００６８】
図４は、この第２の実施の形態の傾斜センサの傾斜検出素子４０の分解斜視図である。また、図５は、この第２の実施の形態の場合の傾斜検出素子４０のオイルケース５と、共通電極板３との関係を説明するための図である。また、図６は、この第２の実施の形態の場合の傾斜検出素子４０を、その正面に垂直な面で切断した場合の断面図を示すものである。図７は、シール剤を充填した状態の、この第２の実施の形態の傾斜センサの断面図を示すものである。さらに図８は、この第２の実施の形態の傾斜センサの特性を示す図である。
【００６９】
図４に示すように、この第２の実施の形態の傾斜検出素子４０のプリント基板１には、従来例および第１の実施の形態の場合と同様に、１対の差動電極２ａ，２ｂが、銅泊パターンによって、基準面およびプリント基板１面の両方に垂直な面と、プリント基板１との交差線（図４で二点鎖線で示す仮想線Ｌ１）により左右に分割される領域に、互いに電気的に独立に形成されている。
【００７０】
しかし、プリント基板１に設けられる、共通電極板３の端子片が貫通する貫通孔は、前述の例とは異なり、貫通孔４ｅの１個とされている。このため、プリント基板１の裏面側の配線パターンも簡略化されている。なお、差動電極２ａ，２ｂの間の上方に誘電性液体の封入用貫通孔６が設けられている点、その他は、前述の例と同様である。
【００７１】
そして、図４、図５、図６および図７に示すように、この第２の実施の形態においては、共通電極板３をプリント基板１の裏面側の配線パターンに接続するために共通電極板３から導出される端子片は、単一の端子片３ｅとされる。
【００７２】
共通電極板３が固定された状態では、端子片３ｅは貫通孔４ｅを通じてプリント基板１の裏面側に導かれ、その端子片３ｅの先端は、プリント基板１の裏面側において配線パターンと半田付けされる。貫通孔４ｅは、半田付けにより孔埋めされて封止される。
【００７３】
この端子片３ｅの位置および貫通孔４ｅの位置は、図５に示すように、差動電極２ａ，２ｂから等しい位置である対称軸（２点鎖線Ｌ１の位置に対応）上に設けられ、かつ、図６、図７に示すように、誘電性液体７が封入されたときに、誘電性液体７により常に浸漬される下側の位置とされる。この第２の実施の形態では、共通電極板３は、図４に示すように、中央部が若干くびれた、いわゆる瓢箪型の形状を有しており、この瓢箪を横においたような状態で差動電極２ａ，２ｂと対向するように配置される。端子片３ｅは、共通電極板３の前記くびれの部分に形成される。
【００７４】
この構成によれば、一つの端子片３ｅが、ほぼ常に、誘電性液体７に浸っているために、この実施の形態の傾斜センサにより、徐々に９０度まで大きくなる方向の傾斜を測定したときと、９０度から徐々に小さくなる方向の傾斜を測定したときとで、傾斜センサの特性が異なることがなく、この第２の実施の形態の傾斜センサの特性は、図８に示すような特性となる。
【００７５】
次に、この第２の実施の形態では、共通電極板３は、プリント基板１に対して固定するのではなく、オイルケース５に固定することにより、プリント基板１と共通電極板３とを所定の空隙を隔てて、平行に保つように構成する。
【００７６】
すなわち、共通電極板３からは、端子片３ｅの導出方向とは逆側のオイルケース５側に向かって、複数個の、この例では４個の圧入脚部３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉが導出されている。これらの圧入脚部３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉは、共通電極板３と一体の折り曲げ片として構成されている。
【００７７】
一方、図５に示すように、これらの圧入脚部３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉに対応して、オイルケース５の、誘電性液体７を封入する部分となる、共通電極板３の形状に応じた凹部５１には、共通電極板３のオイルケース５側の面の周縁部が衝合する段部５２が設けられている。この段部５２は、オイルケース５のプリント基板１と衝合する端面５ｔからの深さが、（共通電極板３と差動電極２ａ，２ｂとの距離）＋（共通電極板３の厚さ）となる位置に設けられている。
【００７８】
そして、共通電極板３の圧入脚部３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉの位置に対応する、オイルケース５の段部５２の部分には、圧入脚部３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉのそれぞれが圧入嵌合される溝穴５２ｆ，５２ｇ，５２ｈ，５２ｉが形成されている。この場合、溝穴５２ｆ，５２ｇ，５２ｈ，５２ｉの深さは、圧入脚部３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉの長さよりもわずかに短く形成されている。
【００７９】
この第２の実施の形態の傾斜センサの製造方法について説明する。まず、前述したようにして、裏面側の銅泊パターンと電極点２ｃ，２ｄを通じて電気的に接続された差動電極２ａ，２ｂが、その表面側に形成されるとともに、端子孔４ｅおよび貫通孔６が設けられたプリント基板１が用意される。
【００８０】
次に、オイルケース５の凹部５１内に、共通電極板３を、圧入脚部３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉを、オイルケース５の溝穴５２ｆ，５２ｇ，５２ｈ，５２ｉのそれぞれに圧入嵌合することにより、装着固定する。この状態では、図６にも示すように、共通電極板３のプリント基板１側を向く面と、オイルケース５のプリント基板１と衝合する端面５ｔとの距離が、共通電極板３と、差動電極２ａ，２ｂとの間の空隙の大きさに、丁度、一致するものとなる。なお、図６に示すように、共通電極板３のオイルケース５側の面と、オイルケース５の底部との間には、段部５２の高さ分の空隙５３が生じている。
【００８１】
次に、上述のように共通電極板３を装着固定したオイルケース５の端面５ｔに両面テープ５Ｂを貼付し、あるいは、プリント基板１の差動電極２ａ，２ｂの周囲の端面５ｔが衝合する部位に予め両面テープ５Ｂを貼付しておき、オイルケース５を、この両面テープ５Ｂを用いてプリント基板１に接着して固定する。これにより、プリント基板１とオイルケース５との間には、共通電極板３を保持した状態で密閉空間が形成される。
【００８２】
このオイルケース５のプリント基板１に対する取り付けの際に、共通電極板３からプリント基板１側に向かって導出されている端子片３ｅがプリント基板１の貫通孔４ｅを通じて裏面側に導出される。そして、端子片３ｅの先端部は、プリント基板１の裏面側の配線パターンと半田付けされて、電気的に接続される。この半田付けにより、貫通孔４ｅは孔埋めされて封止される。
【００８３】
オイルケース５が、プリント基板１に対して両面テープ５Ｂにより取り付けられると、共通電極板３と差動電極２ａ，２ｂとは、上述したことから明らかなように、予め定められた所定長の空隙を隔てて、平行に配置される状態になる。
【００８４】
次に、プリント基板１に設けられた貫通孔６からシリコン・オイル等の誘電性液体７が、ケース５とプリント基板１とで形成される密閉空間内に、その有効容積のほぼ１／２のレベル、すなわち図４の仮想線Ｌ２のレベルまで充填される。なお、この場合に、図６に示すように、ケース５とプリント基板１とで形成される密閉空間内に封入された誘電性液体７は、共通電極板３とプリント基板１との間の空隙だけでなく、共通電極板３とオイルケース５の底部との空隙５３にも入り込む。
【００８５】
次に、前述の第１の実施の形態と同様にして、プリント基板１の裏面側の、表面側の差動電極２ａ，２ｂに対応する部分を覆うように、裏蓋３１が、例えば両面テープ３３などの接着剤により、プリント基板１に取り付けられる。
【００８６】
そして、静電シールド板８にて、プリント基板１の表面側のオイルケース５をも含んで覆うと共に、静電シールド板９にて、プリント基板１の裏面側を覆う。そして、図６に示すように、この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の場合と同様にして、オイルケース５の外平面には、導電性板３４が取り付けられる。この導電性板３４は、導電性の取り付けピン３５により、オイルケース５を貫通してプリント基板１に固定されて取り付けられる。そして、導電性の取り付けピン３５の先端は、プリント基板１の接地導体に接続されることにより、導電性板３４が電気的に接地されている。
【００８７】
また、この例では、オイルケース５の端面が当接するプリント基板１の両面テープ５Ｂが張り付けられる部分は、表面を平坦にするために、オイルケース５の端面に対応する形状に銅泊パターンが形成されている。この銅泊パターンは、プリント基板５の裏面側のアースパターンに、ピン３５が挿入される孔を介して接続されて、接地されている。
【００８８】
次に、以上のようにして構成した傾斜検出素子４０および信号処理回路部分を、図７に示すように、直方体形状で一面が開口とされた筐体１０内に収納する。そして、特性調整用トリマー１２により、特性を調整した後、樹脂などのシール剤１１を筐体１０内に充填する。
【００８９】
以上のように、この第２の実施の形態の傾斜センサによれば、共通電極板３はオイルケース５に固定されるものであり、この共通電極板３が固定されたオイルケース５がプリント基板１に取り付けられることにより、共通電極板３と差動電極２ａ，２ｂとが所定の空隙を隔てて配置される。したがって、従来のように、厚さゲージを、共通電極板３とプリント基板１との間に挿入して、両者間の空隙を設定する必要がなく、共通電極板３の取り付けが容易になると共に、厚さゲージなどの治具が不要となる。
【００９０】
また、上述した第２の実施の形態の傾斜センサによれば、共通電極板３とプリント基板１の配線パターンとを電気的に接続する部位は、単一の端子片３ｅであるので、図８に示すような特性となり、従来のようなヒステリシスがなくなり、被測定面の傾斜が大きくなる方向でも、小さくなる方向でも、同一の傾斜検出出力が得られるようになる。
【００９１】
また、この第２の実施の形態においても、裏蓋３１を設けたことにより、シール剤１１の充填前と後とで、傾斜検出素子４０の特性は変わらない。したがって、特性調整用トリマー１２による調整は、従来と異なり、シール剤１１により、筐体１０内を充填する前に行うだけでよい。また、この第２の実施の形態においても、特性調整用トリマー１２は、必ずしも必要ではない。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の傾斜センサによれば、プリント基板の他面側の、少なくとも１対の差動電極が形成されている部分に対応する部分は裏蓋により覆われた後、シールド板により遮蔽されるようにされるので、裏蓋の存在により、シール剤は、プリント基板の１対の差動電極が形成されている部分に対応する部分には入り込まず、傾斜センサの特性が変化することが防止される。
【００９３】
このため、従来のような特性調整用トリマーは不要となって、シール工程は１工程でよくなり、簡略化できる。
【００９４】
また、この発明による傾斜センサによれば、共通電極板は、ケース部材に対して、予め定められた深さ位置に固定されるので、ケース部材をプリント基板に取り付けるだけで、対の差動電極との間に、予め定められた所定の空隙を保った位置に配置される。したがって、共通電極板と差動電極との間に挿入する従来のような厚さゲージが不要となり、共通電極板の取り付け作業が簡単になる。
【００９５】
また、この発明による傾斜センサによれば、共通電極板はプリント基板に対して、通常は、誘電性液体内に浸漬される位置に設けられる１個の端子片により電気的に接続されるので、傾斜−検出出力特性に、従来のようなヒステリシスは生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による第１の実施の形態の傾斜センサの分解図である。
【図２】第１の実施の形態の傾斜センサの断面図である。
【図３】第１の実施の形態の傾斜センサのシールされた状態の断面図である。
【図４】この発明による第２の実施の形態の傾斜センサの分解図である。
【図５】第２の実施の形態の要部を説明するための図である。
【図６】第２の実施の形態の傾斜センサの断面図である。
【図７】第２の実施の形態の傾斜センサのシールされた状態の断面図である。
【図８】実施の形態の傾斜センサの出力電圧特性を示す図である。
【図９】従来の傾斜センサの一例の分解図である。
【図１０】従来の傾斜センサの一例の断面図である。
【図１１】従来の傾斜センサの一例のシールされた状態の断面図である。
【図１２】従来の傾斜センサの信号処理回路部の構成を示す図である。
【図１３】従来の傾斜センサの出力電圧特性を示す図である。
【符号の説明】
１ プリント基板
２ａ，２ｂ 差動電極
３ 共通電極板
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ 端子片
３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ 嵌合脚部
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ 貫通孔
５ オイルケース
５ｆ，５ｇ，５ｈ，５ｉ 嵌合凹溝
５ｔ オイルケース５の端面
６ 誘電性液体の注入用貫通孔
７ 誘電性液体
８、９ シールド板
１０ 筐体
１１ シール剤
１２ 特性調整用トリマー
３１ 裏蓋

Claims (3)

1. 傾斜測定の基準面に対して垂直方向に配置されるプリント基板と、
   前記プリント基板の一面側において、互いに電気的に独立に設けられ、かつ、前記プリント基板の他面側に設けられる配線パターンに電気的に接続される１対の差動電極と、
   前記１対の差動電極に対して所定の空隙を隔てて対向する共通電極板を備え、この共通電極板から導出される端子片により、前記プリント基板の前記他面側の配線パターンと電気的に接続される共通電極と、
   前記１対の差動電極と前記共通電極板とを、前記プリント基板との間で形成する密閉空間内に収納するようにするケース部材と、
   前記密閉空間内に、液面が前記基準面の傾斜に応じて変化するような状態で封入された誘電性液体と、
   を備え、
   前記共通電極は、前記共通電極板から前記端子片が導出される方向とは反対方向側に導出される複数個の爪部を有するとともに、前記ケース部材は、前記共通電極の前記複数個の爪部が嵌合する凹部を具備し、前記複数個の爪部が、前記凹部に嵌合されることにより、前記共通電極が前記ケース部材に固定される
   ことを特徴とする傾斜センサ。
2. 請求項１に記載の傾斜センサにおいて、
   前記プリント基板の他面側の、少なくとも前記１対の差動電極が形成されている部分に対応する部分を覆う裏蓋を備える
   ことを特徴とする傾斜センサ。
3. 傾斜測定の基準面に対して垂直方向に配置されるプリント基板と、
   前記プリント基板の一面側において、互いに電気的に独立に設けられ、かつ、前記プリント基板の他面側に設けられる配線パターンに電気的に接続される１対の差動電極と、
   前記１対の差動電極に対して所定の空隙を隔てて対向する共通電極板を備え、この共通電極板から導出される１個の端子片により、前記プリント基板の前記他面側の配線パターンと電気的に接続される共通電極と、
   前記１対の差動電極と前記共通電極板とを、前記プリント基板との間で形成する密閉空間内に収納するようにするケース部材と、
   前記密閉空間内に、液面が前記基準面の傾斜に応じて変化するような状態で封入された誘電性液体と、
   を備え、
   前記共通電極は、前記共通電極板から前記端子片が導出される方向とは反対方向側に導出される複数個の爪部を有するとともに、前記ケース部材は、前記共通電極の前記複数個の爪部が嵌合する凹部を具備し、前記複数個の爪部が、前記凹部に嵌合されることにより、前記共通電極が前記ケース部材に固定されるとともに、
   前記共通電極板から導出される１個の端子片は、前記１対の差動電極から等距離であり、かつ、前記誘電性液体に浸漬される下側に設けられることを特徴とする傾斜センサ。

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