JPH03269365A

JPH03269365A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH03269365A
Application number: JP2068213A
Authority: JP
Inventors: Shogo Asano; 浅野　勝吾; Takashi Morikawa; 森川　貴志; Hideki Matsumoto; 英樹松本; Toshiji Saito; 利治斉藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1991-11-29

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図は、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、１０１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■０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と圧電素子駆動用の
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１１．０の外周に丸穴１．０６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１０５の
プラス電極１０７と同じ面積で、同様に中心部に丸穴１
１２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１１１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
、その周縁に上向きのフランジ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
リードニア　Ｌ／−ム１１８．　ＩＩ９ニ半田１２０．
１２０ｍ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１
２４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。

リードピンノうち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、グランド用す一ト
ビ３− 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１０１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１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、特に高い
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ｔｏｓ、　ｉｔｔのそれぞれ一方の電極１０
９．１１３が基台１０１に導出されているため、基台１
０１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
に影響をおよ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、上記目的を遠戚するため、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として成る外部
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、基台から絶縁されているバランス
タイプ構造、および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７８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、外部ケースに一体成形された取付用ブラケット
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１図は本発明の一実施例を示す加速度センサの■−■
線に沿う平面断面図、第２図は同加速度センサのＩ−Ｉ
線に沿う正面断面図、第３図は同加速度センサの■−■
線に沿う側面断面図、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
れている圧電セラミック素子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
ため説明を省略する。

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。１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、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Ｉ２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１
３．１４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であり、２０はグランド用ターミナ
ルであり、それぞれ回路基板■５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と接着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に圧入固定され、外部ケ
ース２５と溶接部２７で接着固定された上部ケースであ
る。２８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、ブラケット３１に
固定部２４に圧入固定され、ブラケット３■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ｌ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。

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】

第１図は本発明の一実施例における加速度センサのｍ−
ｎｒ線に沿う平面断面図、第２図は同セン１１すのＩ−Ｉ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■■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１■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、り素子、　４，５６・・・センタ穴、・・・環状突起、　９１１・・・基台、１２２．３　・・・圧電セラミツ・・・位置決め用環状突起、７・・・サブ基台、　８、１０・・・ターミナル、・・・センサ出力用プラス２− 電極、　１３．１４．３０・・・　リードフレーム、１
５・・・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、３１・・・ブラケット。

Claims

【特許請求の範囲】

表面中央部に環状突起を有するサブ基台が電気的に絶縁
される形で一体成形された基台と、中央部が、前記環状
突起に固定された振動板と、前記振動板の表裏両面に正
負電極を互いに対向させて導通接着された２枚の圧電セ
ラミック素子と、前記圧電セラミック素子の各電極にそ
れぞれ接続されたリード端子と、前記リード端子からの
信号を増幅、濾波、インピーダンス変換および温度補償
を行う回路基板と、前記圧電セラミック素子と回路基板
とをシールドする金属ケースと、前記金属ケースを包含
する形状を有し、配線用コネクタと固定部とを一体成形
した外部ケースとを備えて成り、外部ケースに取付用の
ブラケットを一体成形したことを特徴とするバランスタ
イプ構造の加速度センサ。