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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beschleunigungssensoreinheit,
die mit einem Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung
ausgestattet ist, und insbesondere auf eine Beschleunigungssensoreinheit
vom am Fahrzeug montierten Typ (on-vehicle type), die in einer Umgebung
verwendet wird, in welcher mit Wahrscheinlichkeit Vibrationen auftreten.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Bei
einer herkömmlichen
Beschleunigungssensoreinheit ist eine Platte, auf welcher ein Beschleunigungssensor
montiert ist, an einem Gehäuse befestigt
(vgl. beispielsweise
JP-A-9-207706 ,
JP-A-7-12841 und
JP-A-10-35408 ).
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Die
DE 197 38 358 A1 offenbart
eine Beschleunigungssensoreinheit mit einem Schaltungssubstrat,
an der ein Beschleunigungssensor vorgesehen ist. Diese Platte/das
Schaltungssubstrat ist durch Leitungsanschlüsse auf einem Befestigungssubstrat
befestigt. Aufgrund der Befestigung ist das Schaltungssubstrat/die
Platte anfällig
für ein
Gieren in einer Richtung parallel zum Befestigungssubstrat, wenn
eine äußere Kraft
ausgeübt
wird, während
dasselbe nicht anfällig für ein Gieren
in die andere Richtung parallel zum Befestigungssubstrat ist.
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Ferner
offenbart die japanische Patentanmeldung
JP 07012841A einen kapazitiven
Beschleunigungssensor und ein Airbagsystem. Dabei wird der kapazitive
Beschleunigungssensor an einem Gehäuse oder an einer Platte angebracht,
wobei die Genauigkeit oder Verlässlichkeit
nicht beeinflusst wird.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Da
bei einer herkömmlichen
Beschleunigungssensoreinheit eine Platte, auf welcher der Beschleunigungssensor
montiert ist, an einem Gehäuse befestigt
ist, wird eine Stoßkraft
einer Hochfrequenzkomponente, die zum Beurteilen der Größenordnung einer
Kollision (was zum Entscheiden verwendet wird, ob ein Airbag expandiert
werden soll oder nicht) betrachtet wird, von dem Gehäuse auf
die angebrachte Platte übertragen.
Die Platte vibriert in Resonanz mit der Hochfrequenzkomponente und
wird dann in einem verstärkten
Zustand auf den Beschleunigungssensor übertragen.
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Darüber hinaus
wurde, insbesondere in einem Falle, in welchem eine Resonanzfrequenz
der Platte und die Resonanzfrequenz des Beschleunigungssensors nahe
zueinander sind, manchmal ein S/N-Verhältnis (Dauerfestigkeit) des
Beschleunigungssensors verschlechtert.
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Erfindungsgemäß wird das
oben beschriebene Problem durch eine Beschleunigungssensoreinheit
gemäß Anspruch
1 oder gemäß Anspruch
11 gelöst.
Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Hochfrequenzkomponenten zu vermindern,
welche auf den Beschleunigungssensor übertragen werden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, das S/N-Verhältnis des
Beschleunigungssensors zu verbessern.
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Gemäß dieser
Erfindung wird eine Beschleunigungssensoreinheit bereitgestellt,
umfassend eine Platte, auf welcher ein Beschleunigungssensor montiert
ist, ein Lagerteil zum Lagern der Platte und ein Gehäuse, in
welchem das Lagerteil und der Beschleunigungssensor enthalten sind,
wobei die Platte in dem Gehäuse
mittels des Lagerteils derart eingebaut ist, um in Bezug auf das
Gehäuse
zu schwingen.
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Darüber hinaus
umfasst das Lagerteil bevorzugt Stifte, welche die Platte nach außen verbinden.
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Ferner
sind die Resonanzfrequenz der Platte und die Resonanzfrequenz des
Beschleunigungssensors bevorzugt unterschiedlich voneinander ausgeführt.
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In
der Beschleunigungssensoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung
kann, da die Platte mittels des Lagerteils derart eingebaut ist,
um in Bezug auf das Gehäuse
zu schwingen, die Resonanzfrequenz der Platte vermindert werden.
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Da
darüber
hinaus das Lagerteil bevorzugt Stifte aufweist, welche die Platte
nach außen
verbinden, kann die Struktur vereinfacht werden.
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Da
ferner die Resonanzfrequenz der Platte und die Resonanzfrequenz
des Beschleunigungssensors bevorzugt unterschiedlich voneinander
ausgeführt
sind, kann das S/N-Verhältnis des
Beschleunigungssensors verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anhand der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen noch
besser verständlich
werden, wobei:
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1 ist
eine Draufsicht einer Beschleunigungssensoreinheit gemäß Ausführungsform
1 der Erfindung;
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2 ist
eine teilweise Schnittansicht, die einen Teil einer Seitenansicht
der Beschleunigungssensoreinheit gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung
zeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A in 1 geführt ist;
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3 zeigt eine Platte gemäß Ausführungsform
1 der Erfindung, wobei 3A eine Draufsicht und 3B eine
Seitenansicht ist;
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4 zeigt
eine Draufsicht der Beschleunigungssensoreinheit, die in einem vereinfachten
Zustand gezeigt ist, um eine Weise zum Lagern der Platte innerhalb
des Gehäuses
zu erläutern;
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5 ist
eine Schnittansicht, die entlang einer Linie D-D in 4 geführt ist;
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6 ist
eine Schnittansicht, die entlang einer Linie E-E in 4 geführt ist;
und
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7 ist
eine Schnittansicht, die entlang einer Linie F-F in 4 geführt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 ist
eine Draufsicht einer Beschleunigungssensoreinheit gemäß der Ausführungsform
der Erfindung, 2 ist eine teilweise Schnittansicht,
die einen Teil einer Seitenansicht der Beschleunigungssensoreinheit
zeigt und entlang einer Linie A-A in 1 geführt ist, 3 zeigt eine Platte, wobei 3A eine
Draufsicht und 3B eine Seitenansicht ist.
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4 ist
eine Draufsicht der Beschleunigungssensoreinheit, die in einem vereinfachten
Zustand zum Erläutern
einer Weise des Lagerns der Platte innerhalb des Gehäuses gezeigt
ist, 5 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie
D-D in 4 geführt
ist, 6 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie
E-E in 4 geführt
ist, und 7 ist eine Schnittansicht, die
entlang einer Linie F-F in 4 geführt ist.
Es ist zu beachten, dass die Platte in 4 weggelassen
ist, während
die Platte in 5 bis 7 zu der
Struktur aus 4 hinzugefügt ist.
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In
diesen Zeichnungen bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Beschleunigungssensoreinheit,
die in einem Seitenteil oder einem vorderen Teil eines Automobils
vorgesehen ist, 2 ist ein Gehäuse zum Enthalten eines Beschleunigungssensors 3 etc.,
und 3 ist der Beschleunigungssensor, in welchem ein Beschleunigungserfassungselement
(wie ein kapazitives Erfassungselement vom Typ mit kammzahnförmigen Elektroden
oder ein Erfassungselement vom Piezowiderstandstyp) vorgesehen ist.
Ein ASIC (application-specific integrated circuit – anwendungsspezifischer
Schaltkreis) zum Handhaben von Signalen kann ebenso in dem Beschleunigungssensor 3 vorgesehen
sein. Bezugszeichen 4 und 5 sind Montierteile
zum Montieren der Beschleunigungssensoreinheit 1 an einer
Montierposition eines Fahrzeugs, das nicht gezeigt ist, und diese
Montierteile 4, 5 sind jeweils mit Schraubenlöchern 4a, 5a versehen,
in welche Schrauben auf einer Fahrzeugseite, die nicht gezeigt sind,
einzufügen
sind. Bezugszeichen 6 ist ein Verbinderteil zum Ausgeben
von Ausgaben der Beschleunigungssensoreinheit 1 nach außen. Ein Außenverbinder,
der nicht gezeigt ist, ist mit dem Verbinderteil 6 verbunden,
und Signale werden von dem Außenverbinder
zu einer ECU (elektronische Steuereinheit) beispielsweise zum Expandieren
eines Airbags gesandt, um hierdurch eine Expansion des Airbags auszuführen.
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Bezugszeichen 7 ist
eine Platte, die als Deckel für
das Gehäuse 2 dient,
und ein Spalt zwischen der Platte 7 und dem Gehäuse 2 ist
mit einem Harz 8 abgedichtet (dicht geschlossen).
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Bezugszeichen 9 ist
ein Stift, der von dem Gehäuse 2 hervorsteht
und in ein Loch 11 in der Platte 10 eingefügt ist.
Der Stift 9 ist mit einem Flansch 12 zum Positionieren
der Platte 10 in seinem mittleren Teil ausgestattet. Darüber hinaus
ist ein Stift 13 auf dieselbe Weise wie der Stift 9 vorgesehen.
Der Stift 13 ist in ein Loch 14 in der Platte 10 eingefügt und ist
mit einem Flansch 25 zum Positionieren der Platte 10 in
seinem mittleren Teil versehen.
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Bezugszeichen 10 ist
die Platte, an welcher der Beschleunigungssensor 3 und
andere Elemente 15 wie Widerstände angebracht sind. Die Platte 10 ist mittels
der Stifte 9, 13 und Leitstifte 16, 17,
die einen vorbestimmten Raum 18 von dem Gehäuse 2 halten, gelagert.
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Bezugszeichen 16 ist
ein Leitstift, der mit einem Anschluss 6a in dem Verbinder 6 mittels
eines Verbindungsdrahtes 19 verbunden ist. Der Leitstift 16 ist
ebenso in ein Loch 20 in der Platte 10 eingefügt, um hierdurch
mit einer Verdrahtung der Platte 10 verbunden zu sein,
so dass die Ausgaben von dem Beschleunigungssensor zu dem Verbinder 6 ausgegeben
werden können.
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Ein
Leitstift 17, der ebenso auf dieselbe Weise vorgesehen
ist, ist in ein Loch 21 in der Platte 10 eingefügt und mit
dem Anschluss 6b mittels eines Verbindungsdrahtes 22 verbunden.
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Die
Leitstifte 16, 17 sind mit Flanschen 23, 24 zum
Positionieren der Platte 10 an ihren jeweiligen mittleren
Teilen ausgestattet.
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Wie
in 5 und 6 gezeigt, sind Spalte 26, 27 zwischen
der Platte 10 und dem Gehäuse 2 vorgesehen,
und wie in 2 und 7 gezeigt, sind
Spalte 28 und 29 zwischen der Platte 10 und dem
Gehäuse 2 vorgesehen.
Auf diese Weise ist die Platte 10 entlang ihres gesamten
Umfangs nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 2, sondern mittels
der Stifte 9, 13 und der Leitstifte 16, 17 gelagert.
Darüber
hinaus ist die Platte 10 an den jeweiligen Flanschen 12, 25, 23 und 24 der
Stifte platziert und besitzt einen Spalt 30 in Bezug auf
das Gehäuse 2 und
einen Spalt 31 in Bezug auf die Platte 7 in einer
vertikalen Richtung. Hieraus ergibt sich, dass die Platte 10 mittels der
Stifte 9, 13 und der Leitstifte 16, 17 gelagert
ist, ohne mit dem Gehäuse 2 in
der Platte 7 in Kontakt zu kommen.
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Die
Stifte sind mehr oder weniger elastisch, da sie aus einem Metallmaterial
wie Kupfer gebildet sind, was das allgemein für einen Leiter verwendete Material
ist (die Stifte können
aus einem nicht-leitfähigen
Material sein, wenn sie nicht eine Funktion als Leiter (Verbindungsdraht)
besitzen müssen).
Dementsprechend können
die Stifte im Falle einer Fahrzeugkollision oder eines anderen Unfalls
verformt werden.
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Als
Ergebnis hieraus ist die Platte 10 derart gelagert, um
in Bezug auf das Gehäuse 2 zu
schwingen, und da sie zum Schwingen in der Lage ist, besitzt die
Platte 10 eine sogenannte Dämpfungsfunktion. Selbst wenn
eine Vibration oder ein Stoß von
außen
auf das Gehäuse übertragen
wird, wird daher die Vibration oder der Stoß von außen nicht leicht auf den Beschleunigungssensor 3,
der an der Platte 10 montiert ist, übertragen, und insbesondere
kann eine Übertragung
der Hochfrequenzkomponenten verhindert werden.
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Durch
derartiges Lagern der Platte 10, dass sie in Bezug auf
das Gehäuse 2 schwingbar
ist, kann die Resonanzfrequenz der Platte 10 beispielsweise von
5 kHz auf 1 kHz vermindert werden.
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Falls
die Resonanzfrequenz des Beschleunigungssensors beispielsweise 5
kHz ist, können
die Resonanzfrequenz der Platte 10 und die Resonanzfrequenz
des Beschleunigungssensors unterschiedlich voneinander ausgeführt werden.
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Auf
diese Weise kann eine Verschlechterung des S/N-Verhältnis (Dauerfestigkeit)
des Beschleunigungssensors infolge der Resonanz zwischen der Platte
und dem Beschleunigungssensor verhindert werden.
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Die
Resonanzfrequenz des Beschleunigungssensors umfasst die Resonanzfrequenz
des Beschleunigungssensors selbst und die Resonanzfrequenz des Beschleunigungserfassungselements innerhalb
des Beschleunigungssensors. Insbesondere falls die Resonanzfrequenz
des Beschleunigungserfassungselements unterschiedlich von der Resonanzfrequenz
der Platte ausgeführt
ist, kann das S/N-Verhältnis
wirksamer verbessert werden.
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Ferner
umfasst der kapazitive Sensor vom Typ mit kammzahnförmiger Elektrode
eine feste Elektrode in der Form eines Kammzahns, eine bewegliche
Elektrode und einen Anschlag. Daher wird die bewegliche Elektrode
mit dem Anschlag in Berührung
kommen, wenn diese signifikant in Resonanz gerät und verschoben wird, und
dies wird zu einer Verschlechterung des S/N-Verhältnis führen. Falls die Resonanzfrequenz
der beweglichen Elektrode unterschiedlich von der Resonanzfrequenz
der Platte ausgeführt
ist, kann das S/N-Verhältnis
wirksamer verbessert werden.
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In
diesem Falle besitzt die Platte 10 durch derartiges Lagern
der Platte 10, um in Bezug auf das Gehäuse 2 zu schwingen,
eine Dämpfungswirkung, und
selbst wenn eine Stoßwelle
mit hoher Frequenz auf das Gehäuse 2 übertragen
worden ist, kann die Platte 10 die relevante Hochfrequenzkomponente aufgrund
der Dämpfungswirkung
ausschalten. Die Hochfrequenzkomponente wird üblicherweise als unnötig zum
Beurteilen der Größenordnung
der Kollision für
den Airbag betrachtet, und es wurde ein Verfahren zum Beseitigen
der Hochfrequenzkomponenten mittels eines Tiefpassfilters (eines
Filters zum Abschneiden der Hochfrequenzkomponenten) oder dergleichen,
oder andere Verfahren eingesetzt. Da die Hochfrequenzkomponente
beseitigt werden kann, ist es gemäß der Erfindung möglich, den
Tiefpassfilter zu vereinfachen oder wegzulassen.
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Da
die Beschleunigungssensoreinheit im allgemeinen in einem Fahrzeugraum
(das heißt
innerhalb einer Knautschzone), mit wird eine Stoßkraft nicht direkt auf die
Beschleunigungssensoreinheit übertragen,
sondern es wird insbesondere die Hochfrequenzkomponente übertragen,
nachdem diese durch die Knautschzone gedämpft worden ist. Die Knautschzone
erzielt kurzgesagt eine Art von Dämpfungswirkung.
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Um
andererseits eine Beurteilung für
den Airbag mit einem höheren
Ansprechverhalten auszuführen,
ist die Beschleunigungssensoreinheit manchmal in der Knautschzone
(einem Teil, der besonders ausgestaltet ist, um durch eine Stoßkraft bei
einer Kollision leicht verformt zu werden, um hierdurch die Stoßkraft der
Kollision zu absorbieren) in einem vorderen Teil oder einem seitlichen
Teil des Fahrzeugs eingebaut. Dabei kann die Stoßkraft, welche die Knautschzone
nicht durchlaufen hat, direkt auf die Beschleunigungssensoreinheit
aufgebracht werden. Als Ergebnis hieraus wird insbesondere die Hochfrequenzkomponente
der Stoßkraft
direkt auf die Beschleunigungssensoreinheit aufgebracht.
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Auf
diese Weise kann insbesondere in dem Fall, in welchem die Beschleunigungssensoreinheit, die
in der Ausführungsform
beschrieben worden ist, in der Knautschzone eingebaut ist, die Platte
anstelle der Knautschzone die Dämpfungsfunktion
bereitstellen, und eine Dämpfung
der Hochfrequenzkomponente kann durch die Platte vorgenommen werden.
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Es
ist zu beachten, dass da eine solche Hochfrequenzkomponente zum
Beurteilen der Größenordnung
der Kollision (zum Entscheiden, ob der Airbag expandiert werden
sollte oder nicht) unnötig ist,
die Hochfrequenzkomponente bevorzugt gedämpft werden sollte.
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Falls
ferner eine große
Hochfrequenzkomponente erzeugt wird, wird eine Notwendigkeit entstehen,
einen Beschleunigungssensor einzusetzen, der einen großen Erfassungsbereich
besitzt, das heißt einen
Beschleunigungssensor nicht allgemeiner Art, der einen großen Erfassungsbereich
besitzt. Da allerdings die Hochfrequenzkomponente durch die Dämpfungswirkung
der Platte gedämpft
und beseitigt werden kann, wird es gemäß der Erfindung möglich, einen
Beschleunigungssensor allgemeiner Art einzusetzen, der einen geringen
Erfassungsbereich besitzt, und die Einheitspreise der Teile können vermindert
werden.
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Da
zusätzlich
das Harz in einer Gelform innerhalb des Gehäuses vorgesehen ist, wird es
möglich,
dass die Platte sanfter schwingt, wodurch die Dämpfungswirkung verbessert wird.
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Ferner
ist in der Ausführungsform
die Platte 10 nur an den Leitstiften 16, 17 durch
Löten oder
andere Mittel befestigt, jedoch nicht an den Stiften 9, 13 befestigt.
In anderen Worten können
die Stifte 9, 13 innerhalb der jeweiligen Löcher 10, 15 in
der Platte verschoben werden.
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Hieraus
ergibt sich, dass die Platte 10 in der Lage sein wird,
ausgeprägter
zu schwingen, und die Dämpfungswirkung
kann verbessert werden.
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Es
ist zu beachten, dass obgleich die Stifte 9, 13 an
der Platte 10 durch Löten
oder andere Mittel befestigt sind, die Dämpfungswirkung ebenso über die
Elastizität
der Stifte 9, 13 erzielt werden kann.
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Obgleich
die Struktur, in welcher die Platte gelagert ist, indem sie auf
die Flanschabschnitte der Stifte gesetzt ist, in der Ausführungsform
gezeigt worden ist, kann die Platte auch durch andere Mittel gelagert
sein, beispielsweise kann die Platte durch die Stifte abgehängt sein.
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Obgleich
ein Beschleunigungssensor, in welchem ein Beschleunigungserfassungselement
vorgesehen ist, in der Ausführungsform
gezeigt worden ist, kann der Beschleunigungssensor das Beschleunigungserfassungselement selbst
sein, und kann ferner ein integraler Körper sein, der aus dem Beschleunigungssensor
und der Platte oder dem Beschleunigungserfassungselement und der
Platte gebildet ist.
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Die
vorhergehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben.
Sie ist nicht dazu vorgesehen, abschließend zu sein oder die Erfindung
auf die gegebene Offenbarung zu begrenzen, und Modifikationen und
Variationen sind im Lichte der obigen Lehre möglich oder können durch
Ausführung
der Erfindung ersichtlich werden. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und
beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische
Anwendung zu erläutern,
um den Fachmann in die Lage zu setzen, die Erfindung in verschiedenen
Ausführungsformen
und mit verschiedenen Modifikationen einzusetzen, wie sie für den besonderen,
gewünschten
Gebrauch geeignet sind. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch
die beigefügten
Ansprüche
und ihre Äquivalente
definiert.