JPH03269364A - 加速度センサ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関を備えた自動車等の走行加速度を測
定または検出するための加速度センサに関するものであ
る。

（従来の技術） 第５図ないし第１５則は、従来の加速度センサの構成を
示している。これらの図において、Ｌｏｔは基台であり
、その表面中央部に位置決め穴１０２を有する環状突起
１０３が形成されている。１０４は振動板であり、その
中央部が基台１０１の環状突起１０３に溶接等の手段に
より固定されている。１０５は振動板１０４の上面に固
定されたセンサ出力用の圧電セラミック素子である。圧
電セラミック素子１０５は、第１Ｏ図に示すように、中
心部に丸穴１０６を有するドーナツ状に形成され、表面
がセンサ出力用のプラス電極１０７と圧電素子蘭動用の
プラス電極１０８とに環状に２分割されている。

圧電セラミック素子１０５は、その裏面全体のマイナス
電極１０９が、振動板１０４の中央部に形成された環状
ビード１１０の外周に丸穴１０６を嵌め込んだ状態で、
振動板１０４の表面に導通接着されている。

１１１は焦電キャンセル用の圧電セラミック素子であり
、第１１図に示すように、圧電セラミック素子１．０５
のプラス電極１０７と同じ面積で、同様に中心部に丸穴
１１２を有しており、表面のプラス電極１１３と、裏面
のマイナス電極１１４とを有している。圧電セラミック
素子１　］、　１は、表面のプラス電極１１３側を振動
板１０４の裏面に、その中央部に形成された環状ビード
１１５の外周に丸穴１１２を嵌め込んだ状態で導通接着
されている。

振動板１０４は、第１２図および第１３図に示すように
、金属円板に中心部に基台１０１の位置決め穴１０２と
同径の位置決め穴１１６を有し、その回りに同心円状に
環状ビード１１０および１１５が、それぞれ表面および
裏面に径を順次大きくして形成されている。

振動板１０４は、第１４図および第１５図に示すように
、その周縁に」二向きのフランジ１１７を形成して加速
度センサの出力アップを図るようにしてもよい。

圧電セラミック素子１０５のプラス電極１０７と圧電セ
ラミック素子１１１のマイナス電極１１４は、それぞれ
リードフレーム１１８．１１９に半田１２０．１２１に
より接続され、絶縁埋込みリードピン１２２および回路
基板１２３を介してセンサ出力用リードピン１２４へと
接続されている。これは、周囲温度の影響を受けて焦電
現象によってセンサ出力用圧電セラミック素子１０５の
プラス電極１０７に発生した電荷をキャンセルする役目
を果たすものである。

１２５は圧電セラミック素子駆動用のリードピンであり
、リードフレーム１２６を介して圧電セラミック素子１
０５のプラス電極１０８に半田１２７により接続されて
いる。１２８は回路基板１２３の電源供給用リードピン
であり、１２９はグランド用リードピンであり、それぞ
れ回路基板１２３に接続されている。

１３０、１３１は回路基板１２３を支持するための絶縁
埋込みリードピンである。回路基板１２３には、インピ
ーダンス変換回路や出力増幅回路、濾波回路等が設けら
れている。

リードピンのうち１２２．１２４．１２５．１２８．１
３０゜１３１は、基台１０１に封着ガラス１３２等の手
段により絶縁ハーメチック固定され、グランド用リード
ピン１２９だけがロウ付は等の手段により導通接続され
ている。１３３は基台１０１の位置決め穴１０２を封着
するための封着ガラスである。電源の供給は、電源供給
用リードピン１２８およびグランド用リードピン１２９
を通じて行われる。

１３４はキャップであり、その周縁のフランジ１３５が
基台１０１に全周にわたって抵抗溶接または冷間圧接等
の手段によって固定されている。これにより、圧電セラ
ミック素子１０５．１１１および回路基板１２３を内蔵
する空間部１３６が密閉されている。

このような構成からなる加速度センサは、基台Ｌｏｔに
形成された取付穴１３７を介してボルト１３８およびワ
ッシャ１３９により自動車の車体等に取り付けて使用さ
れる。

次に上記従来例の動作について説明する。自動車等の走
行により発生した加速度は、基台１０１を介して振動板
１０４に伝えられ、振動板１０４に撓みを与える。振動
板１０４の撓みは、圧電セラミック素子１０５および１
１１に引張力と圧縮力とを交互に与えるため、圧電セラ
ミック素子１０５および１１１に電荷が発生する。この
電荷は、回路基板１２３のインピーダンス変換回路で電
圧に変換され、必要な帯域および最適な出力レベルにな
るように濾波回路および増幅回路を通って出力され、セ
ンサ出力が得られる。

また、圧電セラミックは、温度変化に対しても４− 同様に電荷を発生する焦電現象を有するので、これを減
少するために、この加速度センサは圧電セラミック素子
１０５および１１１を互いに逆極性同士で接続してあり
、発生電荷がキャンセルされるようになっている。

また、自動車等に使用される加速度センサは、特しこ高
い精度および品質が要求されるので、確実に動作するか
どうかをコントローラ側でチエツクできるように、圧電
セラミック素子１０５のプラス電極がセンサ出力用の電
極１０７と素子駆動用の電極１０８とに２分割されてお
り、コントローラ側の発信回路から駆動用電極に適当な
信号を入力することにより、センサ出力用電極１０７に
それに対応した駆動出力が現われ、センサの故障診断が
できるようになっている。

このように上記従来の加速度センサでも、自動車等にお
ける加速度の測定または検出を行うことができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の加速度センサでは。

圧電セラミック素子１０５．１１．１のそれぞれ一方の
電極１０９．１１３が基台１０１に導出されているため
、基台１０１やキャップ１３４を介して、ノイズを拾い
やすいという欠点があった。また、従来の加速度センサ
を車体に取り付けた場合、車体自体が拾ったノイズもセ
ンサ特性に影響を及ぼしやすいという欠点があった。

また、組み付は作業上において、各リードピン１２４、
１２５．１２８．１２９のそれぞれにハーネスを接続し
なければならず、組み付は作業が非常に面倒になるとい
う問題があった。

本発明は、このような従来の欠点を解決するものであり
、外部ノイズの影響を受けにくい加速度センサを提供す
ると共に、加速度センサとしての品質を低下させること
なく、使用に当たっての組み付は作業が非常に簡単な加
速度センサを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するため、圧電セラミック素
子の正、食面電極を基台から電気的に樹脂を介すること
なく絶縁するというバランスタイプの構造とすると共に
、圧電セラミック素子と回路基板部とを金属ケースで全
面覆うことによって電磁波などの外部ノイズをシールド
する構成とし、さらに、配線用コネクタと固定部とを一
体成形して成る外部ケースに組み付け、かつ外部ケース
に取付用のブラケットを一体成形した構造としたもので
ある。

（作　用） 本発明によれば、加速度感知部である圧電セラミック素
子の正、食面電極が、基台からガラスハーメチックによ
って絶縁されているバランスタイプ構造のため車の振動
を樹脂によって緩衝されることなく振動板に伝えること
ができ、且つ全面金属シールド構造としているため、外
部ノイズの影響を受けにくいという効果を有すると共に
、コネクタ一体構造としているために、相手方のコネク
タを装着するだけで加速度センサ本体部との接続が完了
するので、使用に当たっての組み付は作業が極めて簡単
になる。さらに、外部ケースに一体７− 成形された取付用の固定ブラケットを挿入するだけで車
輌への組み付けが完了するので、車輌への取り付けが極
めて簡単になる。

（実施例） 第↓図は本発明の一実施例を示す加速度センサで第２図
の■−■線に沿う断面図、第２図は同加速度センサで第
１図の１−１線に沿う断面図、第３図は同加速度センサ
で第１図のｎ−ｎ線に沿う断面図、第４図（イ）、（ロ
）は振動板の平面図及び断面図である。

これらの図に示す加速度センサのうち振動板１に成形さ
れている電圧セラミック素子２および３の位置決め用環
状突起４，５およびセンタ六６については従来例と同じ
ため説明を省酩する。

第１図ないし第４図において、７はサブ基台であり、そ
の表面のほぼ中央部に環状突起８を有する。サブ基台７
は、ターミナル９，１０と共に基台１１に一体成形され
ている。ｌはサブ基台７の環状突起８に固定された振動
板であり、その表面に、センサ出力用の圧電セラミック
素子２が固定され、８− その裏面に焦電キャンセル用の圧電セラミック素子３が
固定されている。圧電セラミック素子２はその裏面のマ
イナス電極が振動板１の表面に導通接着され、圧電セラ
ミック素子３は、その表面のプラス電極が振動板１の裏
面に導通接着されている。圧電セラミック素子２のセン
サ出力用プラス電極１２と圧電セラミック３のマイナス
電極は、それぞれリードフレーム１３．１４および回路
基板１５を介してセンサ出力用ターミナル１６へと接続
されている。１７．１８はそれぞれリードフレーム１３
．１４と圧電セラミック素子２および３との半田付は部
を示す。１９は回路基板１５の電源供給用ターミナル、
２０はグランド用ターミナルであり、それぞれ回路基板
１５に接続されている。ターミナル１６．１９．２０は
、いずれもコネクタ２１に一体成形されている。

２２は回路基板１５を支持するためのピンである。２３
は金属シールドケースであり、コネクタ２１および固定
部２４と一体成形された外部ケース２５および基台１１
と溶接などによって固定されている。２６は金属シール
ドケース２３に溶接部２７でリング溶接され、外部ケー
ス２５と３２部で溶接固定された上部ケースである。２
８は振動板ｌから切起しで形成された端子であり、半田
付は部２９などの手段によって、リードフレーム３０に
接続されている。

以上の構成から成る加速度センサは、ブラシノ１〜３１
が固定部２４に圧入固定され、ブラケット３１を介して
車体に装着されることになる。

上記実施例における加速度センサ本体部の動作について
は、従来のものと同じである。すなわち、自動車等の走
行により発生した加速度は、外部ケース２５．基台１１
およびサブ基台７を介して振動板１に伝えられ、振動板
１に撓みを与える。振動板１の撓みは、圧電セラミック
素子２および３に引張力と圧縮力とを交互に与えるため
、圧電セラミック素子２および３に電荷が発生する。こ
の電荷は、回路基板１５のインピーダンス変換回路で電
圧に変換され、必要な帯域および最適な出力レベルにな
るように濾波回路および増幅回路を通って出力され、セ
ンサ出力が得られる。

（発明の効果） 本発明は上記実施例から明らかなように、圧電セラミッ
ク素子の正、食面電極を基台から電気的に絶縁するとい
うバランス構造としていることおよび、圧電セラミック
素子と回路基板部とを金属ケースでシールドしているこ
とのために、センサ特性が外部ノイズの影響を受けにく
くなり、特性の安定した極めて信頼性の高い加速度セン
サを提供できるものである。しかも、振動板をガラスハ
ーメチックにより固定されたサブ基台によって基台から
絶縁しているので、樹脂を介在させたものに比べて、樹
脂により緩衝されることなく振動板に伝えることができ
る。

また、加速度センサにコネクタを一体化したので、組み
付は作業時には、このコネクタに対になった相手側のコ
ネクタを差し込むだけで接続ができ、組み付は作業が極
めて簡単になる。

さらに、センサの車輌への組み付けがセンサ固定部にブ
ラケットを挿入するだけで完了するので、極めて簡単に
なり、その実用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

１− 第１図は本発明の一実施例における加速度センサの■−
■線に沿う断面図、第２図は同センサの１−１線に沿う
断面図、第３図は同センサの■■線に沿う断面図、第４
図（イ）は同センサの振動板の平面図、（ロ）は断面図
、第５図は従来の加速度センサの平面断面図、第６図は
第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図、第７図は第５図の
■−■線に沿う断面図、第８図は同センサにおける主要
部の平面図、第９図は同センサにおける主要部の正面断
面図、第１０図は同センサにおけるセンサ出力用圧電セ
ラミック素子の平面図、第１１図は同センサにおける焦
電キャンセル用圧電セラミック素子の平面図、第１２図
は同センサにおける振動板の平面図、第１３図は第１２
図に示す振動板の断面図、第１４図は同センサにおける
振動板の別の例を示す平面図、第１５図は第１４図に示
す振動板の断面図である。 １　・・・振動板、　２，３　・・・電圧セラミック素
子、　４，５　・・・位置決め用環状突起、６　・・・
センタ穴、　７・・・サブ基台、　８・・・環状突起、
　９．ｌＯ・・・ターミナル、１２− １１・・・基台、■２・・・センサ出力用プラス電極、
１３．１４．３０　　・・　リードフレーム。 １５・・・回路基板、１６・・・センサ出力用ターミナ
ル、１７．１８．２９・・・半田付は部、１９・・・電
源供給用ターミナル、２０・・・グランド用ターミナル
、２１・・・コネクタ、２２・・・　ピン、２３・・・
金属シールドケース、２４・・・固定部、２５・・・外
部ケース、２６・・・上部ケース、２７・・・溶接部、
２８・・・端子、３■・・・ブラケット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加速センサにおいて、振動板を基台にガラスハー
   メチックして固定されたサブ基台によって基台から絶縁
   し、且つ圧電素子、回路基板をシールドする金属ケース
   と配線コネクタを一体化した外部ケースを使用すること
   を特徴とする加速度センサ。
2. （２）外部ケースに取付用のブラケットを一体成形して
   なることを特徴とする請求項（１）記載の加速度センサ
   。