DE112021005851T5

DE112021005851T5 - Mehrachsen-Trägheitskraftsensor

Info

Publication number: DE112021005851T5
Application number: DE112021005851.7T
Authority: DE
Inventors: Teruhisa Akashi; Shota Harada; Yoshiyuki Hata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2023-08-17
Also published as: WO2022097439A1; US20230243866A1; JP2022075075A; CN116457631A; JP7452382B2

Abstract

Ein Mehrachsen-Trägheitskraftsensor enthält ein Montagematerial (101, 159, 172), Blöcke (102, 103, 129, 130) und Sensoren (104, 105, 131, 132). Jeder Block hat einen Positionierungsabschnitt (127), der seine Position relativ zu einem Kontaktpartner bestimmt. Ein Sockel (128) wird durch eine Anordnung der Blöcke ausgebildet, wo die Positionen relativ zueinander basierend auf dem Positionierungsabschnitt bestimmt werden und wo geneigte Flächen (107, 112, 133, 138) in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Die Sensoren sind jeweils auf den geneigten Flächen des Sockels angeordnet, so dass die Hauptachsen in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind, um Vektorkomponenten der Trägheitskraft entsprechend den Hauptachsen zu erfassen.

Description

Verweis zu in Beziehung stehender Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020 - 185625 , eingereicht am 6. November 2020; auf den dortigen Inhalt wird hier vollinhaltlich Bezug genommen.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise wurde zum Beispiel in Patentdokument 1 eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der mehrere Sensoren auf einem Sockel montiert sind. Insbesondere ist der Sockel an einer Montagefläche eines Substrats befestigt. Der Sockel ist ein Pyramidenstumpf mit mehreren Montageflächen. Jede Montagefläche ist in Bezug auf die Montagefläche des Substrats geneigt. Jeder Sensor ist auf jeder Montagefläche angeordnet. Somit können Bewegungen um mehrere Erfassungsachsen erfasst werden.
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur
Patentdokument 1: US 2014/0013843 A
Zusammenfassung
Bei der zuvor beschriebenen herkömmlichen Technik muss jedoch ein Sensor auf jeder Montagefläche des Sockels montiert werden. Da die Orientierungen der Montagefläche voneinander verschieden sind, ist es schwierig und kompliziert, die mehreren Sensoren auf einem einzigen Sockel zu montieren.
Da ferner der Sockel die mehreren Montageflächen hat, ist die Form des Sockels kompliziert und die Bearbeitung des Sockels nimmt Zeit in Anspruch. Als Ergebnis steigen die Kosten der Vorrichtung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor bereitzustellen, der eine Konfiguration hat, welche die Installation mehrerer Sensoren auf einem Sockel erleichtert und die Kosten reduziert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält ein Mehrachsen-Trägheitskraftsensor ein Montagematerial, mehrere Blöcke und mehrere Sensoren.
Das Montagematerial hat eine Installationsfläche. Die Blöcke sind auf der Installationsfläche des Montagematerials angeordnet und haben geneigte Flächen, die gegenüber der Installationsfläche geneigt sind. Die Sensoren sind jeweils auf den geneigten Flächen der Mehrzahl von Blöcken angeordnet und erfassen eine Trägheitskraft entsprechend der Hauptachse.
Die Blöcke haben deinen Positionierungsabschnitt, der relativ eine Position eines Kontaktpartners in Kontakt mit zumindest einem oder mehreren der Blöcken bestimmt. Die Blöcke bilden einen Sockel, indem sie in einem Zustand montiert bzw. angeordnet sind, in dem die relativen Positionen basierend auf dem Positionierungsabschnitt bestimmt werden und in dem die geneigten Flächen in unterschiedliche Richtungen orientiert sind.
Die Sensoren sind jeweils auf den geneigten Flächen des Sockels so angeordnet, dass die Hauptachsen in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind, und erfassen Vektorkomponenten einer Trägheitskraft entsprechend den Hauptachsen.
Da dementsprechend ein Sensor für einen Block installiert wird, ist es möglich, den Sensor für den Block in einfacher Weise zu installieren. Die Mehrachse kann durch Konstruktion des Sockels, in dem die Blöcke kombiniert sind, realisiert werden. Da es nicht notwendig ist, mehrere geneigte Flächen in einem Block auszubilden, werden außerdem die Bildung und Verarbeitung des Blocks erleichtert. Daher können die Kosten des Mehrachsen-Trägheitskraftsensor reduziert werden.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen klarer. In den Zeichnungen:

1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Mehrachsen-Trägheitskraftsensor;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen ersten Sensor zeigt, der in einem ersten Block installiert ist;
4 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die den ersten Block zeigt, der in einer Befestigungsplatte installiert ist;
5 ist ein Diagramm, das Vektorkomponenten zeigt, wenn ein Gieren auf jeden Sensor ausgeübt wird;
6 ist ein Diagramm, das Vektorkomponenten zeigt, wenn ein Rollen auf jeden Sensor ausgeübt wird;
7 ist ein Diagramm, das eine Abwandlung in jedem Block des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
8 ist ein Diagramm, das eine Abwandlung in jedem Block des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine Abwandlung in jedem Block des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
10 ist ein Diagramm, das eine Abwandlung in jedem Block des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
12 ist eine Draufsicht des in 11 gezeigten Mehrachsen-Trägheitskraftsensor;
13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt;
14 ist eine Draufsicht des in 13 gezeigten Mehrachsen-Trägheitskraftsensor
15 ist ein Diagramm, das Vektorkomponenten zeigt, wenn ein Gieren auf den dritten und den vierten Sensor ausgeübt wird;
16 ist ein Diagramm, das Vektorkomponenten zeigt, wenn ein Rollen auf den dritten und den vierten Sensor ausgeübt wird;
17 ist ein Diagramm, das Vektorkomponenten zeigt, wenn ein Neigen auf den ersten und den zweiten Sensor ausgeübt wird;
18 ist ein Diagramm, das Vektorkomponenten zeigt, wenn ein Neigen auf den dritten und den vierten Sensor ausgeübt wird;
19 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel darstellt;
20 ist eine Draufsicht des in 19 gezeigten Mehrachsen-Trägheitskraftsensor;
21 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel darstellt;
22 ist eine Draufsicht des in 21 gezeigten Mehrachsen-Trägheitskraftsensor;
23 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel darstellt;
24 ist eine Draufsicht des in 23 gezeigten Mehrachsen-Trägheitskraftsensor;
25 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel darstellt;
26 ist eine Draufsicht des in 25 gezeigten Mehrachsen-Trägheitskraftsensor;
27 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem achten Ausführungsbeispiel darstellt;
28 ist eine perspektivische Ansicht, die einen ersten Block gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel darstellt;
29 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Blocks des neunten Ausführungsbeispiels;
30 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Blocks des neunten Ausführungsbeispiels;
31 ist ein Diagramm, das eine Abwandlung in dem ersten Block des neunten Ausführungsbeispiels zeigt;
32 ist ein Diagramm, das eine Abwandlung in dem ersten Block des neunten Ausführungsbeispiels zeigt;
33 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer IMU gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel;
34 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer IMU gemäß einem elften Ausführungsbeispiel;
35 ist eine Draufsicht eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel;
36 ist eine Draufsicht eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel;
37 ist eine Draufsicht eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel; und
38 ist eine Draufsicht eines Mehrachsen-Trägheitskraftsensor gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel.

Ausführliche Beschreibung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jedem Ausführungsbeispiel sind Abschnitte, die denen entsprechen, die in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und überschneidende Beschreibungen können weggelassen werden. In einem Fall, in dem nur ein Teil einer Konfiguration in jedem Ausführungsbeispiel beschrieben wird, können die anderen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele für die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Nicht nur eine Kombination von Teilen, die in jedem Ausführungsbeispiel ausdrücklich als kombinierbar gekennzeichnet sind, sondern auch eine teilweise Kombination von Ausführungsbeispielen, ohne dass dies ausdrücklich angegeben ist, ist möglich, wenn kein besonderes Hemmnis für die Kombination besteht.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel wird in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in den 1 und 2 gezeigt, enthält ein Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ein Montagematerial 101, einen ersten Block 102, einen zweiten Block 103, einen ersten Sensor 104 und einen zweiten Sensor 105.
Das Montagematerial 101 hat eine Installationsfläche 106. Die Installationsfläche 106 ist flach. Das Montagematerial 101 ist zum Beispiel eine einschichtige oder mehrschichtige Leiterplatte. Elektronische Komponenten wie beispielsweise ein Mikrocomputer und LSI (Large Scale Integration) sind auf dem Montagematerial 101 montiert. Das Montagematerial 101 ist in einem Gehäuse (nicht gezeigt) aufgenommen.
Die Blöcke 102, 103 sind Basen, auf denen die Sensoren 104, 105 jeweils angeordnet sind. Jeder der Blöcke 102, 103 ist auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 angeordnet. Jeder der Blöcke 102, 103 hat die gleiche Größe und Form. Jeder der Blöcke 102, 103 muss kein massives Element sein. Jeder der Blöcke 102, 103 kann teilweise ausgehöhlt oder innen hohl sein. Jeder der Blöcke 102, 103 besteht aus einem Material wie beispielsweise Metall, Harz oder Keramik.
Wie in 1 gezeigt, ist der erste Block 102 ein dreieckiges Prisma mit einer geneigten Fläche 107, einem Paar Endflächen 108, 109 und einem Paar Seitenflächen 110, 111. Die geneigte Fläche 107 ist in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt. Die Endflächen 108, 109 sind dreieckige Flächen, die mit der geneigten Fläche 107 verbunden sind. Die Seitenflächen 110, 111 sind quadratische Flächen, die mit der geneigten Fläche 107 und dem Paar Endflächen 108, 109 verbunden sind. Eine Seitenfläche 110 der Seitenflächen 110, 111 ist auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 angeordnet.
Die Endflächen 108, 109 haben die Form eines gleichschenklig-rechtwinkligen Dreiecks. Die geneigte Fläche 107 entspricht einer schrägen Seite der Endfläche 108, 109, die in einem gleichschenklig-rechtwinkligen Dreieck geformt ist. Daher ist die geneigte Fläche 107 in einem Winkel von 45° in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt.
Der zweite Block 103 ist ähnlich wie der erste Block 102 ein dreieckiges Prisma mit einer geneigten Fläche 112, einem Paar Endflächen 113, 114 und einem Paar Seitenflächen 115, 116. Da der Block 102, 103 wie ein einfaches dreieckiges Prisma geformt ist, ist eine Massenproduktion durch Spritzgießen möglich. Daher können die Herstellungskosten jedes Blocks 102, 103 gedrückt bzw. gesenkt werden.
Wie in 3 gezeigt, hat der erste Block 102 elektronische Komponenten 117 auf, die auf der geneigten Fläche 107 vorgesehen sind. Die elektronischen Komponenten 117 enthalten eine Montageplatte 118, eine externe Komponente 119, eine externe Verdrahtung 120 und einen Herausführungsabschnitt 121.
Die Montageplatte 118 ist zum Beispiel eine Leiterplatte bzw. gedruckte Schaltungsplatine. Der erste Sensor 104 wird durch Löten auf der Montageplatte 118 montiert. Die Montageplatte 118 ist mit einem Klebstoff oder dergleichen an der geneigten Fläche 107 befestigt.
Die externe Komponente 119 ist eine Komponente wie beispielsweise ein Chip-Widerstand. Die externe Verdrahtung 120 ist auf der Oberfläche der Montageplatte 118 ausgebildet und mit dem ersten Sensor 104 und der externen Komponente 119 verbunden.
Der Herausführungsabschnitt 121 ist mit der externen Verdrahtung 120 verbunden. Der Herausführungsabschnitt 121 ist ein elektrischer Verbindungsabschnitt zum Übertragen eines Signals von dem ersten Sensor 104 nach außen und zum Zuführen von Energie zu dem ersten Sensor 104 von außen. Der Herausführungsabschnitt 121 ist mit einer elektrischen Schaltung des Montagematerials 101 verbunden. Als Herausführungsabschnitt 121 kann eine Buchse für ein flexibles Substrat verwendet werden.
Die elektronische Komponente 117 und der zweite Sensor 105 sind auf dem zweiten Block 103 auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben montiert. Das heißt, die Sensoren 104, 105 sind jeweils auf den geneigten Flächen 107, 112 der Blöcke 102, 103 angeordnet. Das heißt, ein erster Sensor 104 ist auf dem ersten Block 102 angeordnet und ein zweiter Sensor 105 ist auf dem zweiten Block 103 angeordnet.
In den 1 und 2 ist die elektronische Komponente 117, die auf jedem der Blöcke 102 und 103 angeordnet ist, weggelassen. Die elektronische Komponente 117, die auf jedem der Blöcke 102 und 103 angeordnet ist, ist in den folgenden Figuren gegebenenfalls auch weggelassen.
Jeder der Sensoren 104 und 105 ist ein Einachsen-Kreiselsensor, der die Winkelgeschwindigkeit als Trägheitskraft entsprechend der Hauptachse erfasst. Wenn eine Richtung senkrecht zu der geneigten Fläche 107, 112 des Blocks 102, 103 als die Z-Achse definiert ist, ist die Hauptachse des Sensors 104, 105 parallel zu der Z-Achse angeordnet. Daher erfasst jeder Sensor 104, 105 die Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse herum als Trägheitskraft.
Jeder Sensor 104, 105 ist zum Beispiel als ein Harzgussgehäuse bzw. Harzgusspaket konfiguriert. Ein Sensorelement und ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit; anwendungsspezifische integrierte Schaltung) sind in dem Paket enthalten. Das Sensorelement ist vorzugsweise als WLP (Wafer Level Packaging) ausgebildet. Mit anderen Worten werden ein Sensorelement und ein IC (Integrated Circuit; integrierte Schaltung), die konfiguriert sind, um das Sensorelement zu betreiben und ein Signal zu lesen, gemeinsam als ein Kreiselsensor bezeichnet. Es sei angemerkt, dass jeder der Sensoren 104 und 105 als ein Keramikgehäuse bzw. Keramikpaket konfiguriert sein kann. Das Paket kann geöffnet sein.
Wie in 4 gezeigt, ist die Montageplatte 118 mit dem darauf montierten ersten Sensor 104 an dem ersten Block 102 durch Verwendung der Befestigungsplatte 122 befestigt. Die Befestigungsplatte 122 hat eine flache Fläche 123 und eine Nut 124. Die Nut 124 ist ein vertiefter Abschnitt der flachen Fläche 123 der Befestigungsplatte 122. Die Nut 124 hat im Wesentlichen dieselbe Form wie die äußere Form des ersten Blocks 102. Die Nut 124 hat zumindest Wandflächen 125 und 126, mit denen die Seitenflächen 110 und 111 des ersten Blocks 102 in Kontakt sind.
Der erste Block 102 ist in die Nut 124 eingebaut bzw. eingepasst, so dass die Seitenflächen 110 und 111 in Kontakt mit den Wandflächen 125 und 126 der Nut 124 sind. Als Ergebnis wird die geneigte Fläche 107 des ersten Blocks 102 parallel zu der flachen Fläche 123 der Befestigungsplatte 122. Die geneigte Fläche 107 des ersten Blocks 102 wird horizontal angeordnet, indem die flache Fläche 123 der Befestigungsplatte 122 im Voraus horizontal befestigt wird. In diesem Zustand werden die Montageplatte 118 und der erste Sensor 104 auf dem ersten Block 102 durch eine Plattenmontagetechnik, eine Reflow-Montagetechnik oder dergleichen montiert.
Der erste Sensor 104 ist ein Z-Achsen-Kreiselsensor. Daher nimmt beim Montieren des ersten Sensors 104 an dem ersten Block 102 die axiale Abweichung der Hauptachse, das heißt der Z-Achsenrichtung, in Bezug auf die geneigte Fläche 107 nicht zu, ohne dass die Abweichung sowohl in der ersten anderen Achse senkrecht zu der Hauptachse als auch in der zweiten anderen Achse senkrecht zu der Hauptachse und der ersten anderen Achse genau gesteuert wird. Die erste andere Achse ist die X-Achse. Die zweite andere Achse ist die Y-Achse. Auch für den zweiten Block 103 werden die elektronische Komponente 117 und der zweite Sensor 105 durch Verwendung der Befestigungsplatte 122 in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben montiert.
Wenn die Hauptachse des Sensors 104, 105 die X-Achse oder die Y-Achse ist, ist es notwendig, den Sensor 104, 105 in einem Zustand zu montieren, in dem die Position des Sensors 104, 105 für den Block 102, 103 gesteuert wird.
In der vorstehenden Konfiguration, wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Block 102, 103 auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 montiert bzw. angeordnet. Die Achse senkrecht zu der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 ist als z-Achse definiert. Eine Richtung senkrecht zu der z-Achse und parallel zu der Installationsfläche 106 ist als x-Achse definiert. Eine Richtung senkrecht zu der z-Achse und der x-Achse und parallel zu der Installationsfläche 106 ist als y-Achse definiert. Die x-Achse und die y-Achse verlaufen parallel zu der Installationsfläche 106. Die Blöcke 102, 103 sind entlang der x-Achse ausgerichtet.
Jeder der Blöcke 102 und 103 hat einen Positionierungsabschnitt 127, der relativ die Position des Kontaktpartners in Kontakt bestimmt. Der Positionierungsabschnitt 127 ist ein Anlageabschnitt, an dem die Blöcke 102 und 103 als Kontaktpartner miteinander in Kontakt sind. Der Positionierungsabschnitt 127 ist ein Kontaktabschnitt in Kontakt mit dem Kontaktpartner.
Die Blöcke 102 und 103 sind in einem Zustand montiert bzw. angeordnet, in dem die relativen Positionen basierend auf dem Positionierungsabschnitt 127 bestimmt werden. Außerdem sind die Blöcke 102, 103 in einem Zustand montiert bzw. angeordnet, in dem die geneigten Flächen 107, 112 in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Dadurch bilden die Blöcke 102, 103 einen Sockel 128. Die Blöcke 102, 103 sind durch einen Klebstoff miteinander verbunden.
Die Mehrachse wird durch Montieren bzw. Anordnen der Blöcke 102, 103 erreicht. Das heißt, der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ist ein Zweiachsen-Kreiselsensor. Der Positionierungsabschnitt 127 definiert die Genauigkeit der relativen Position zwischen den Sensoren 104, 105. Die axiale Rechtwinkligkeit bzw. Orthogonalität der Sensoren 104 und 105 wird ausreichend garantiert, indem die Bearbeitungsform jedes Blocks 102, 103 gesteuert wird und die Formgenauigkeit jedes Blocks 102, 103 sichergestellt wird.
Die Sensoren 104 und 105 sind auf den geneigten Flächen 107 und 112 des Sockels 128 angeordnet, so dass die Hauptachsen in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Das heißt, die Hauptachse des Sensors 104, 105 ist in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt. Daher erfasst jeder Sensor 104, 105 die Vektorkomponente der Winkelgeschwindigkeit entsprechend der Hauptachse.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Sockel 128 konfiguriert, indem die Blöcke 102 und 103 punktsymmetrisch in Bezug auf einen Referenzpunkt auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 angeordnet sind. Der Sockel 128 ist so montiert bzw. angeordnet, dass die andere Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 und die andere Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 einander zugewandt sind. Dadurch bildet der Sockel 128 eine Chevron-Form aus. Ferner sind die Blöcke 102 und 103 ohne Spalte bzw. lückenlos montiert bzw. angeordnet, indem die Seitenflächen 111 und 116 berührt werden. Das zuvor Beschriebene ist die Gesamtkonfiguration des Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100.
Als nächstes wird das Prinzip des Erfassens von zweiachsigen Winkelgeschwindigkeiten beschrieben. Zunächst wird die Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse herum als Gieren definiert, und die Winkelgeschwindigkeit um die x-Achse herum wird als Rollen definiert. Jeder Sensor 104, 105 bestimmt die Drehrichtung der Winkelgeschwindigkeit aus der Richtung, in der die Winkelgeschwindigkeit ausgeübt wird.
Insbesondere wird, wie in 5 gezeigt, wenn ein Gieren auf den Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ausgeübt wird, eine Winkelgeschwindigkeit ω_z auf jeden Sensor 104, 105 ausgeübt. Da die geneigte Fläche 107, 112 des Blocks 102, 103 in einem Winkel von 45° in Bezug zu der z-Achse geneigt ist, ergibt die Vektorzerlegung der Winkelgeschwindigkeit ω_z eine Vektorkomponente von √2ω_z/2, die auf die Z-Achse jedes Sensors 104, 105 ausgeübt wird. Obwohl der anderen Achse eine Winkelgeschwindigkeit von √2ω_z/2 hinzugefügt wird, gibt es keine Auswirkung auf die Empfindlichkeit für die Hauptachse jedes Sensors 104, 105.
Wie in 6 gezeigt, wird, wenn ein Rollen auf den Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ausgeübt wird, eine Winkelgeschwindigkeit ω_x auf jeden Sensor 104, 105 ausgeübt. Wenn die Winkelgeschwindigkeit ω_x auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben vektorzerlegt wird, wird eine Vektorkomponente von √2ω_x/2 auf die Z-Achse des Sensors 104, 105 ausgeübt. Obwohl eine Winkelgeschwindigkeit von √2ω_x/2 auf die andere Achse ausgeübt wird, gibt es keine Auswirkung auf die Empfindlichkeit für die Hauptachse jedes Sensors 104, 105.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Block 102, 103 entlang der x-Achse angeordnet. Wenn daher die um die x-Achse herum und um die z-Achse herum ausgeübte Winkelgeschwindigkeit wie zuvor beschrieben vektorzerlegt wird, ist es möglich, die Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse herum und die Richtung der Winkelgeschwindigkeit zu erfassen. Das heißt, da jeder Sensor 104, 105 ein Z-Achsen-Kreiselsensor ist, fungiert er als ein x-Achsen- und ein z-Achsen-Kreiselsensor. Daher können zweiachsige Winkelgeschwindigkeiten um die x-Achse herum und um die z-Achse herum erfasst werden.
Wenn die Blöcke 102, 103 entlang der y-Achse angeordnet sind, ist es möglich, zweiachsige Winkelgeschwindigkeiten um die y-Achse herum und um die z-Achse herum zu erfassen.
Wie zuvor beschrieben, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Sensoren 104 und 105 jeweils in den Blöcken 102 und 103 installiert. Das heißt, es reicht aus, einen Sensor 104, 105 auf einem Block 102, 103 zu montieren. Daher wird es sehr einfach, die mehreren Sensoren 104 und 105 auf dem Sockel 128 zu montieren. Auch ist es nicht erforderlich, mehrere geneigte Flächen auf einem Block 102, 103 auszubilden. Daher werden die Ausbildung und Verarbeitung des Blocks 102, 103 erleichtert, und die Kosten des Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 können reduziert werden.
Da die Blöcke 102, 103, die den Einzelachsensensor 104, 105 haben, montiert bzw. angeordnet sind, können die Winkelgeschwindigkeiten um die x-Achse herum und die z-Achse herum jeweils durch die zwei Sensoren 104 und 105 erfasst werden.
Außerdem wird der Sockel 128 durch Montieren bzw. Anordnen der Blöcke 102 und 103 konfiguriert. Daher kann die Rechtwinkligkeit bzw. Orthogonalität der Hauptachsen der Sensoren 104, 105 mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten werden. Das heißt, es ist möglich, die Sensorgenauigkeit für jede Erfassungsachse aufrechtzuerhalten. Da der Neigungswinkel der geneigten Fläche 107, 112 des Blocks 102, 103 45° beträgt, ist es auch vorteilhaft, dass die Matrixoperation, die ein Faktor zum Verschlechtern der Genauigkeit ist, gleichmäßig verteilt bzw. aufgeteilt werden kann.
Da der Block 102, 103 eine hohe Festigkeit aufweist, ist es außerdem weniger wahrscheinlich, dass eine in dem Montagematerial 101 erzeugte Spannung über den Block 102, 103 auf den Sensor 104, 105 übertragen wird. Daher kann die Robustheit jedes Sensors 104, 105 gegenüber extern erzeugter Belastung, das heißt Stress, verbessert werden.
Als eine Abwandlung kann jeder Sensor 104, 105 als ein Einachsen-Beschleunigungssensor konfiguriert sein, dessen Hauptachse parallel zu der Z-Achse ist, um eine Beschleunigung in Richtung der Z-Achse als Trägheitskraft zu erfassen. Der Beschleunigungssensor kann mit der X-Achse und der Y-Achse als Hauptachse konfiguriert sein. Die Implementierung jedes Sensors 104, 105 für jeden Block 102, 103 ist die gleiche wie bei dem in 4 gezeigten Verfahren. Wenn zwei Sensoren 104 und 105 vorhanden sind, wird ein Zweiachsen-Beschleunigungssensor konfiguriert. Auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben ist es möglich, eine Beschleunigung entlang zweier Achsen, wie beispielsweise der x-Achse und der z-Achse, zu erfassen.
Als eine Abwandlung können, wie in 7 gezeigt, der erste Sensor 104, die externe Komponente 119, die externe Verdrahtung 120 und der Herausführungsabschnitt 121 direkt an der geneigten Fläche 107 des ersten Blocks 102 montiert sein. In diesem Fall ist die Montageplatte 118 nicht in der elektronischen Komponente 117 enthalten. Dasselbe gilt auch für den zweiten Block 103. Jeder Block 102, 103 wird durch Spritzgießen von thermoplastischem Harz hergestellt. Die externe Verdrahtung 120 und die Elektroden werden durch ein MID-Verfahren (Molded Interconnect Device) ausgebildet. Das heißt, jeder Block 102, 103 dient als die Montageplatte 118.
Als eine Abwandlung hat der erste Block 102, wie in 8 gezeigt, eine Ecke, die durch die geneigte Fläche 107 und die Seitenfläche 110 ausgebildet wird, und die Spitze der Ecke kann abgeschrägt sein. Dasselbe gilt auch für den zweiten Block 103.
Als eine Abwandlung, wie in 9 gezeigt, hat der erste Block 102 eine Ecke, die durch die geneigte Fläche 107 und die Seitenfläche 110 ausgebildet wird, und eine Ecke, die durch die geneigte Fläche 107 und die Seitenfläche 111 ausgebildet wird, und die Spitzen der zwei Ecken können abgeschrägt sein. Dasselbe gilt auch für den zweiten Block 103.
Als eine Abwandlung kann, wie in 10 gezeigt, in der Form des ersten Blocks 102, der in 9 gezeigt ist, eine Ecke, die durch die geneigte Fläche 107, die Endfläche 108 und die Seitenfläche 110 ausgebildet wird, abgeschrägt sein. Auch kann eine Ecke des ersten Blocks 102, die durch die geneigte Fläche 107, die Endfläche 109 und die Seitenfläche 110 ausgebildet wird, abgeschrägt sein. Dasselbe gilt auch für den zweiten Block 103.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die sich von denen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheiden. Wie in den 11 und 12 gezeigt, haben die Blöcke 102, 103 die gleiche Form, aber sind unterschiedlich in der Größe.
Insbesondere ist der erste Block 102 größer als der zweite Block 103. Die Mittelposition des ersten Blocks 102 und die Mittelposition des zweiten Blocks 103 sind an derselben Position in der y-Achsenrichtung angeordnet. Dementsprechend besteht der Positionierungsabschnitt 127 aus einem Teil der anderen Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 in Kontakt mit dem zweiten Block 103 und der gesamten anderen Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103.
Die Winkelgeschwindigkeiten um die x-Achse herum und die z-Achse herum können wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erfasst werden, während die Blöcke 102 und 103 unterschiedliche Größen haben.
Als Variante kann der erste Block 102 kleiner als der zweite Block 103 sein. Die Mittelposition des ersten Blocks 102 und die Mittelposition des zweiten Blocks 103 können in der y-Achsenrichtung unterschiedlich sein. Zum Beispiel können die Blöcke 102 und 103 so angeordnet sein, dass die eine Endfläche 108 des ersten Blocks 102 und die andere Endfläche 114 des zweiten Blocks 103 miteinander bündig sind. Die Sensoren 104 und 105 sind vorzugsweise auf einer geraden Linie entlang der x-Achse angeordnet.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Abschnitte beschrieben, die sich von den jeweiligen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen unterscheiden. Wie in 13 und 14 gezeigt, enthält der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 einen dritten Block 129, einen vierten Block 130, einen dritten Sensor 131, einen vierten Sensor 132 zusätzlich zu den Blöcken 102 und 103 und den Sensoren 104 und 105.
Der dritte Block 129 ist ein dreieckiges Prisma mit einer geneigten Fläche 133, einem Paar Endflächen 134, 135 und einem Paar Seitenflächen 136, 137. Der vierte Block 130 ist ein dreieckiges Prisma mit einer geneigten Fläche 138, einem Paar Endflächen 139, 140 und einem Paar Seitenflächen 141, 142.
Die Blöcke 102, 103, 129 und 130 haben alle die gleiche Größe und die gleiche Form. Wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der dritte Sensor 131 auf der geneigten Fläche 133 des dritten Blocks 129 zusammen mit der elektronischen Komponente 117 angeordnet, und der vierte Sensor 132 ist auf der geneigten Fläche 138 des vierten Blocks 130 zusammen mit der elektronischen Komponente angeordnet 117.
Der Sockel 128 ist in einer Chevron-Form angeordnet, in welcher der erste Block 102 und der zweite Block 103 zwischen dem dritten Block 129 und dem vierten Block 130 dazwischenliegend montiert bzw. angeordnet sind. Insbesondere sind der erste Block 102 und der zweite Block 103 entlang der x-Achse angeordnet. Des Weiteren sind die andere Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 und die andere Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 einander zugewandt und ohne Spalt bzw. lückenlos angeordnet.
Der dritte Block 129 und der vierte Block 130 sind entlang der y-Achse angeordnet. Die andere Seitenfläche 137 des dritten Blocks 129 ist der anderen Endfläche 109 des ersten Blocks 102 und der einen Endfläche 113 des zweiten Blocks 103 ohne Spalt bzw. lückenlos zugewandt. Die andere Seitenfläche 142 des vierten Blocks 130 ist der einen Endfläche 108 des ersten Blocks 102 und der anderen Endfläche 114 des zweiten Blocks 103 ohne Spalt bzw. lückenlos zugewandt.
Die Sensoren 104, 105, 131, 132 sind jeweils auf den geneigten Flächen 107, 112, 133, 138 des Sockels 128 angeordnet, so dass die Hauptachsen in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Der Positionierungsabschnitt 127 wird durch einen Teil der Endflächen 108, 109 und die andere Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 und einen Teil der Endflächen 113, 114 und die andere Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 ausgebildet. Ferner wird der Positionierungsabschnitt 127 durch einen Teil der anderen Seitenfläche 137 des dritten Blocks 129 und einen Teil der anderen Seitenfläche 142 des vierten Blocks 130 ausgebildet. Dadurch wird die senkrechte bzw. orthogonale Genauigkeit der Hauptachsen der Sensoren 104, 105, 131, 132 durch die Formgenauigkeit der Blöcke 102, 103, 129, 130 garantiert.
Als nächstes wird das Prinzip des Erfassens von dreiachsigen Winkelgeschwindigkeiten beschrieben. Zunächst sei die Winkelgeschwindigkeit um die y-Achse herum eine Neigung. Jeder Sensor 104, 105, 131, 132 ist ein Einachsen-Kreiselsensor, der eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse herum erfasst.
Wenn ein Gieren auf den Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ausgeübt wird, wird eine Winkelgeschwindigkeit ω_z auf jeden Sensor 104, 105, 131, 132 ausgeübt. Wie in dem in 5 gezeigten Fall wird, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω_z vektorzerlegt wird, eine Vektorkomponente von √2ω_z/2 auf die Z-Achse des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 ausgeübt.
Wie in 15 gezeigt, wird eine Vektorkomponente von √2ω_z/2 auf die Z-Achse des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 ausgeübt. Das heißt, eine Winkelgeschwindigkeit von √2ω_z/2 wird auf die Z-Achse der vier Sensoren 104, 105, 131, 132 ausgeübt. Da die geneigten Flächen 133, 138 des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 in einem Winkel von 45° in Bezug auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt sind, ist die Hauptachsenempfindlichkeit jedes Sensors 131, 132 nicht beeinflusst, während die Winkelgeschwindigkeiten, die zu gleichen Teilen aufgeteilt bzw. verteilt sind, zu den anderen Achsen der Sensoren 131 und 132 addiert werden.
Wenn ein Rollen auf den Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ausgeübt wird, wird eine Winkelgeschwindigkeit ω_x auf jeden Sensor 104, 105, 131, 132 ausgeübt. Wie in dem in 6 gezeigten Fall wird, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω_x vektorzerlegt wird, eine Vektorkomponente von √2ω_x/2 auf die Z-Achse des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 ausgeübt. Daher kann die Drehrichtung der Winkelgeschwindigkeit ω_x aus der Richtung bestimmt werden, in der die Winkelgeschwindigkeit ω_x ausgeübt wird.
Wie in 16 gezeigt, wird die Winkelgeschwindigkeit ω_x auf die zweite andere Achse des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 ausgeübt. Daher ändern sich die Hauptachsenempfindlichkeiten des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 nicht.
Wenn ein Neigen auf den Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 ausgeübt wird, wird eine Winkelgeschwindigkeit ω_γ auf jeden Sensor 104, 105, 131, 132 ausgeübt. Wie in 17 gezeigt, wird, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω_y einer Vektorzerlegung unterzogen wird, die Winkelgeschwindigkeit ω_y auf die zweite andere Achse des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 ausgeübt. Daher ändern sich die Hauptachsenempfindlichkeiten des ersten Sensors 104 und des zweiten Sensors 105 nicht.
Wie in 18 gezeigt, ergibt die Vektorzerlegung der Winkelgeschwindigkeit ω_y eine Vektorkomponente von √2ω_y/2, die auf die Z-Achse des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132 ausgeübt wird. Obwohl eine Winkelgeschwindigkeit von √2ω_y/2 zu der anderen Achse hinzugefügt wird, gibt es keine Auswirkung auf die Hauptachsenempfindlichkeiten des dritten Sensors 131 und des vierten Sensors 132. Daher kann die Drehrichtung der Winkelgeschwindigkeit ω_y aus der Richtung bestimmt werden, in der die Winkelgeschwindigkeit ω_y ausgeübt wird.
Basierend auf dem obigen Prinzip können dreiachsige Winkelgeschwindigkeiten erfasst werden. Auch wenn einer der Sensoren 104, 105, 131, 132 ausfällt, können die verbleibenden drei Sensoren verwendet werden, um dreiachsige Winkelgeschwindigkeiten zu erfassen. Das heißt, Redundanz kann sichergestellt werden.
Als eine Abwandlung kann ein Beschleunigungssensor mit der Z-Achse als Hauptachse als der Sensor 104, 105, 131, 132 verwendet werden. Auch in diesem Fall können Beschleunigungen in den drei axialen Richtungen basierend auf dem gleichen Prinzip wie zuvor erfasst werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die sich von denen des dritten Ausführungsbeispiels unterscheiden. Wie in den 19 und 20 gezeigt, ist der Sockel 128 so montiert bzw. angeordnet, dass die andere Endfläche 109 des ersten Blocks 102 und die eine Endfläche 113 des zweiten Blocks 103 der geneigten Fläche 133 des dritten Blocks 129 zugewandt sind. Der Positionierungsabschnitt 127 wird durch eine Spitze der Ecke ausgebildet, die durch die geneigte Fläche 133 und die eine Seitenfläche 136 des dritten Blocks 129, einen Teil der anderen Endfläche 109 des ersten Blocks 102 und einen Teil der einen Endfläche 113 des zweiten Blocks 103 ausgebildet wird.
Der Sockel 128 ist so montiert bzw. angeordnet, dass die eine Endfläche 108 des ersten Blocks 102 und die andere Endfläche 114 des zweiten Blocks 103 der geneigten Fläche 138 des vierten Blocks 130 zugewandt sind. Der Positionierungsabschnitt 127 wird durch eine Spitze der Ecke ausgebildet, die durch die geneigte Fläche 138 und die eine Seitenfläche 141 des vierten Blocks 130, einen Teil der einen Endfläche 108 des ersten Blocks 102 und einen Teil der anderen Endfläche 114 des zweiten Blocks 103 ausgebildet wird.
Wie zuvor beschrieben, werden die Blöcke 102, 103, 129 und 130 ohne Spalte bzw. lückenlos montiert bzw. angeordnet. Der Sockel 128 ist so konfiguriert, dass der dritte Block 129 und der vierte Block 130 in Linienkontakt mit dem ersten Block 102 und dem zweiten Block 103 sind.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die sich von denen des dritten und vierten Ausführungsbeispiels unterscheiden. Wie in 21 und 22 gezeigt, ist der Sockel 128 so montiert bzw. angeordnet, dass die geneigte Fläche 133 des dritten Blocks 129 und die geneigte Fläche 138 des vierten Blocks 130 einander zugewandt sind. Der Positionierungsabschnitt 127 wird durch eine Spitze der Ecke, die durch die geneigte Fläche 133 und die eine Seitenfläche 136 des dritten Blocks 129 ausgebildet wird, und eine Spitze der Ecke definiert, die durch die geneigte Fläche 138 und die eine Seitenfläche 141 des vierten Blocks 130, die aneinander anliegen, ausgebildet wird.
Der Sockel 128 ist so montiert bzw. angeordnet, dass der dritte Block 129 und der vierte Block 130 zwischen dem ersten Block 102 und dem zweiten Block 103 dazwischenliegend angeordnet sind. Die andere Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 ist der anderen Endfläche 135 des dritten Blocks 129 und der einen Endfläche 139 des vierten Blocks 130 ohne Spalt bzw. lückenlos zugewandt. Der Positionierungsabschnitt 127 ist durch einen Teil der anderen Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102, einen Teil der anderen Endfläche 135 des dritten Blocks 129 und einen Teil der einen Endfläche 139 des vierten Blocks 130 definiert.
Die andere Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 ist der einen Endfläche 134 des dritten Blocks 129 und der anderen Endfläche 140 des vierten Blocks 130 ohne Spalt bzw. lückenlos zugewandt. Der Positionierungsabschnitt 127 ist durch einen Teil der anderen Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103, einen Teil der einen Endfläche 134 des dritten Blocks 129 und einen Teil der anderen Endfläche 140 des vierten Blocks 130 definiert.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die sich von denen des dritten bis fünften Ausführungsbeispiels unterscheiden. Wie in den 23 und 24 gezeigt, sind der erste Block 102 und der zweite Block 103 so angeordnet, dass die geneigte Fläche 107 des ersten Blocks 102 und die geneigte Oberfläche 112 des zweiten Blocks 103 einander mit einem Abstand dazwischen zugewandt sind. Der dritte Block 129 und der vierte Block 130 sind so angeordnet, dass die geneigte Fläche 133 des dritten Blocks 129 und die geneigte Fläche 138 des vierten Blocks 130 einander mit einem Abstand dazwischen zugewandt sind.
Eine Ecke wird durch die geneigte Fläche 133 und die eine Seitenfläche 136 des dritten Blocks 129 ausgebildet. Eine Spitze der Ecke hat ein Ende 143 angrenzend an der einen Endfläche 134, und das eine Ende 143 liegt an der anderen Endfläche 114 des zweiten Blocks 103 an. Die Spitze der Ecke hat das andere Ende 144 angrenzend an der andere Endfläche 135, und das andere Ende 144 liegt an der einen Endfläche 108 des ersten Blocks 102 an. Der Positionierungsabschnitt 127 ist durch das eine Ende 143 und das andere Ende 144 des dritten Blocks 129, einen Teil der einen Endfläche 108 des ersten Blocks 102 und einen Teil der anderen Endfläche 114 des zweiten Blocks 103 definiert.
Eine Ecke wird durch die geneigte Fläche 138 und die eine Seitenfläche 141 des vierten Blocks 130 ausgebildet. Eine Spitze der Ecke hat ein Ende 145 angrenzend an die eine Endfläche 139, und das eine Ende 145 grenzt an die andere Endfläche 109 des ersten Blocks 102 an. Die Spitze der Ecke hat das andere Ende 146 angrenzend an die andere Endfläche 140 und das andere Ende 146 grenzt an die eine Endfläche 113 des zweiten Blocks 103 an. Der Positionierungsabschnitt 127 ist durch das eine Ende 145 und das andere Ende 146 des vierten Blocks 130, einen Teil der einen Endfläche 113 des zweiten Blocks 103 und einen Teil der anderen Endfläche 109 des ersten Blocks 102 definiert.
Wie zuvor beschrieben, wird der Sockel 128 so montiert bzw. angeordnet, dass er einen Raum in der Mitte hat. Die Achsenorthogonalität jedes Sensors 104, 105, 131, 132 wird durch den Positionierungsabschnitt 127 in dem Sockel 128 sichergestellt.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die sich von denen des sechsten Ausführungsbeispiels unterscheiden. Wie in 25 und 26 gezeigt, hat der erste Block 102 eine Schnittfläche 147, die durch Schneiden eines Endes des ersten Blocks 102 definiert wird, das durch die geneigte Fläche 107, die eine Seitenfläche 110 und die eine Endfläche 108 des ersten Blocks 102 ausgebildet wird, entlang der z-Achse.
Der erste Block 102 hat des Weiteren die andere Schnittfläche 148, die durch Schneiden des anderen Endes des ersten Blocks 102 definiert wird, das durch die geneigte Fläche 107, die eine Seitenfläche 110 und die andere Endfläche 109 des ersten Blocks 102 ausgebildet wird, entlang der z-Achse.
In ähnlicher Weise hat der zweite Block 103 eine Schnittfläche 149 und die andere Schnittfläche 150. Der dritte Block 129 hat eine Schnittfläche 151 und die andere Schnittfläche 152. Der vierte Block 130 hat eine Schnittfläche 153 und die andere Schnittfläche 154.
Die eine Schnittfläche 147 des ersten Blocks 102 und die andere Schnittfläche 152 des dritten Blocks 129 sind miteinander in Kontakt. Die andere Schnittfläche 148 des ersten Blocks 102 und die eine Schnittfläche 153 des vierten Blocks 130 sind miteinander in Kontakt. Daher wird der Positionierungsabschnitt 127 durch die Schnittflächen 147 und 148 des ersten Blocks 102, die andere Schnittfläche 152 des dritten Blocks 129 und die eine Schnittfläche 153 des vierten Blocks 130 definiert.
Die eine Schnittfläche 149 des zweiten Blocks 103 und die andere Schnittfläche 154 des vierten Blocks 130 sind miteinander in Kontakt. Die andere Schnittfläche 150 des zweiten Blocks 103 und die eine Schnittfläche 151 des dritten Blocks 129 sind miteinander in Kontakt. Daher wird der Positionierungsabschnitt 127 durch die Schnittflächen 149 und 150 des zweiten Blocks 103, die andere Schnittfläche 154 des vierten Blocks 130 und die eine Schnittfläche 151 des dritten Blocks 129 definiert.
Wie zuvor beschrieben, kann der Sockel 128 so montiert bzw. angeordnet werden, dass der Raum in dem mittleren Abschnitt kleiner ist als in dem Fall des sechsten Ausführungsbeispiels. Dadurch kann der Sockel 128 verkleinert werden.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Abschnitte beschrieben, die sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen unterscheiden. Wie in 27 gezeigt, sind die eine Seitenfläche 110 des ersten Blocks 102 und die andere Seitenfläche 137 des dritten Blocks 129 in Kontakt miteinander. Die andere Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 und die eine Seitenfläche 141 des vierten Blocks 130 sind miteinander in Kontakt.
Die eine Seitenfläche 115 des zweiten Blocks 103 und die andere Seitenfläche 142 des vierten Blocks 130 sind miteinander in Kontakt. Die andere Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 und die eine Seitenfläche 136 des dritten Blocks 129 sind miteinander in Kontakt.
Daher wird der Positionierungsabschnitt 127 durch die Seitenflächen 110 und 111 des ersten Blocks 102, die Seitenflächen 115 und 116 des zweiten Blocks 103, die Seitenflächen 136 und 137 des dritten Blocks 129 und die Seitenflächen 141 und 142 des vierten Blocks 130 definiert. Die Genauigkeit der Achsenorthogonalität des Sensors 104, 105, 131, 132 wird durch die Formgenauigkeit des Blocks 102, 103, 129, 130 garantiert.
Die Sensoren 104, 105, 131, 132 sind jeweils auf den Blöcken 102, 103, 129, 130 montiert, um keine Fehlausrichtung in Bezug der ersten anderen Achse und der zweiten anderen Achse zu verursachen. Da die Genauigkeit der Rechtwinkligkeit bzw. Orthogonalität jeder geneigten Fläche 107, 112, 133, 138 jedes Blocks 102, 103, 129, 130 durch die Bearbeitungsgenauigkeit definiert ist, kann eine ausreichende Genauigkeit der Rechtwinkligkeit bzw. Orthogonalität sichergestellt werden. Daher kann eine hohe axiale Rechtwinkligkeit bzw. Orthogonalität erreicht werden.
Somit ist der Sockel 128 konfiguriert, indem die Blöcke 102, 103, 129, 130 in einer rechteckigen Parallelepipedform montiert bzw. angeordnet sind. Der Sockel 128 wird auf der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 so installiert, dass die eine Endfläche 108, 113, 134, 139 des Blocks 102, 103, 129, 130 als die obere Seite angeordnet ist.
Jede geneigte Fläche 107, 112, 133, 138 jedes Blocks 102, 103, 129, 130 ist senkrecht zu der Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 angeordnet. Die Neigung jeder geneigten Fläche 107, 112, 133, 138 umfasst einen Fall, in dem jede geneigte Fläche 107, 112, 133, 138 senkrecht zu der Installationsfläche 106 ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Sensor 104, 105, 131, 132 ein Zweiachsen-Beschleunigungssensor. Der erste Sensor 104 und der zweite Sensor 105 sind entlang der x-Achsenrichtung angeordnet. Der dritte Sensor 131 und der vierte Sensor 132 sind entlang der y-Achsenrichtung angeordnet.
Beschleunigung in Richtung der x-Achse wird durch den dritten Sensor 131 und den vierten Sensor 132 erfasst. Beschleunigung in Richtung der y-Achse wird durch den ersten Sensor 104 und den zweiten Sensor 105 erfasst. Die Beschleunigung in Richtung der z-Achse wird von vier der Sensoren 104, 105, 131, 132 erfasst. Selbst wenn einer der Sensoren 104, 105, 131, 132 ausfällt, können die verbleibenden drei Sensoren verwendet werden, um dreiachsige Beschleunigungen zu erfassen.
(Neuntes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Abschnitte beschrieben, die sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen unterscheiden. Wie in 28 bis 30 gezeigt, hat der erste Block 102 einen Verbindungsabschnitt 155. Der Verbindungsabschnitt 155 ist mit einem Kontaktpartner in Kontakt mit dem ersten Block 102 verbunden.
Der Verbindungsabschnitt 155 ist zum Beispiel ein Passabschnitt. Wie in 29 gezeigt, ist der Verbindungsabschnitt 155 ein Vorsprung, der auf der einen Seitenfläche 110 des ersten Blocks 102 ausgebildet ist. Wie in 30 gezeigt, ist der Verbindungsabschnitt 155 eine Vertiefung bzw. Aussparung, die in der anderen Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 ausgebildet ist. Der andere Block 103, 129, 130 hat in ähnlicher Weise den Verbindungsabschnitt 155.
Die Blöcke 102, 103, 129, 130 werden miteinander verbunden, indem der Vorsprung eines der Blöcke 102, 103, 129, 130 in die Vertiefung des anderen eingeführt wird. Des Weiteren kann eine Nut in dem Montagematerial 101 zum Fixieren des Sockels 128 vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Sockel 128 ohne Verkanten auf dem Montagematerial 101 montiert werden.
Als eine Abwandlung kann, wie in 31 gezeigt, ein Magnet als der Verbindungsabschnitt 155 verwendet werden. Der Magnet ist in eine vorgeformte Nut eingebettet, sodass sich der Südpol auf der einen Seitenfläche 110 des ersten Blocks 102 befindet. Ein Magnet ist in eine vorgeformte Nut eingebettet, sodass sich der Nordpol auf der anderen Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 befindet. Alternativ können die Magnete, wie in 32 gezeigt, in den ersten Block 102 einsatzgeformt (insert molding) sein. Die anderen Blöcke 103, 129, 130 sind in ähnlicher Weise mit Magneten vorgesehen. Der Sockel 128 ist durch die Anziehungskraft jedes Magneten montiert bzw. angeordnet. Der erste Block 102 kann durch Einsatzformen bzw. Insert Molding ausgehöhlt sein.
(Zehntes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Abschnitte beschrieben, die sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen unterscheiden. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 für eine IMU (Inertial Measurement Unit; Inertiale Messeinheit) ver- bzw. angewendet.
Insbesondere enthält die IMU 156, wie in 33 gezeigt, einen Dichtungssockel 157, einen Dichtungsdeckel 158, eine Leiterplatte bzw. gedruckte Schaltungsplatine 159 zusätzlich zu dem Sockel 128 und den Sensoren 104, 105, 131, 132.
Der Sockel 128 nimmt zum Beispiel die in 25 gezeigte Konfiguration an. Verdrahtung und Elektroden werden auf den geneigten Flächen 107, 112, 133, 138 der Blöcke 102, 103, 129, 130 durch das MID-Verfahren ausgebildet. Die externe Komponente 119, die Sensoren 104, 105, 131, 132 und die Buchsen 160 bis 163 sind auf den geneigten Flächen 107, 112, 133, 138 implementiert.
Jeder Sensor 104, 105, 131, 132 ist als ein vakuumdichter Z-Achsen-Kreiselsensor konfiguriert. Daher erfassen, wie zuvor beschrieben, die vier Sensoren 104, 105, 131, 132 Winkelgeschwindigkeiten in der x-Achse, der y-Achse und der z-Achse. Jede der Buchsen 160 bis 163 ist ein Verbindungsanschluss zum Übertragen von Signalen von jedem Sensor 104, 105, 131, 132 und zum Zuführen von Energie.
Der Dichtungssockel 157 und der Dichtungsdeckel 158 sind Metallgehäuse. Der Dichtungssockel 157 und der Dichtungsdeckel 158 sind sehr steif. Der Dichtungsdeckel 158 wird durch ein Schraubenloch 164 geschraubt, das in dem Dichtungssockel 157 vorgesehen ist. Daher haben der Dichtungssockel 157 und der Dichtungsdeckel 158 Strukturen, die weniger anfällig für äußere Störungen sind.
Der Sockel 128, ein Beschleunigungssensor 166, mehrere LSIs 167, mehrere elektronische Komponenten 168, mehrere Sockel 169 und ein externer Sockel 170 sind auf einer Fläche bzw. Oberfläche 165 der Leiterplatte 159 montiert.
Der Beschleunigungssensor 166 ist zum Beispiel ein Dreiachsen-Beschleunigungssensor. Auf der Leiterplatte 159 sind zwei Beschleunigungssensoren 166 montiert. Daher ist die IMU 156 in der Lage, sechsachsige Trägheitskräfte hochgenau zu erfassen.
Die LSIs 167 zum Berechnen und die LSIs 167, in die Signalkorrekturalgorithmen geschrieben sind, sind auf der Leiterplatte 159 montiert. Die elektronischen Komponenten 168 enthalten ICs, Schaltungskomponenten und dergleichen.
Die Sockel 169 sind jeweils montiert, um den Sockeln 160 bis 163 der Blöcke 102, 103, 129, 130 zu entsprechen. Jeder Sockel 169 ist mit jedem Sockel 160-163 durch FPC (Flexible Printed Circuits, flexible gedruckte Schaltungen) verbunden. Dadurch ist die Leiterplatte 159 elektrisch mit den Sensoren 104, 105, 131, 132 der Blöcke 102, 103, 129, 130 verbunden.
Die externe Buchse 170 ist ein Ausgangsanschluss zum Übertragen des digitalen Signals der IMU 156 zu einer externen Vorrichtung. Die Leiterplatte 159 ist an dem Dichtungssockel 157 durch Schrauben befestigt, die durch ein Schraubenloch 171 hindurchgehen, das in dem Dichtungssockel 157 vorgesehen ist.
Wie zuvor beschrieben, kann der Mehrachsen-Trägheitskraftsensor 100 als ein Teil der IMU 156 konfiguriert sein. Es sei angemerkt, dass der Beschleunigungssensor 166 an jedem Block 102, 103, 129, 130 anstelle der Leiterplatte 159 montiert sein kann. Die Leiterplatte 159 dieses Ausführungsbeispiels entspricht einem Montagematerial, und die eine Fläche bzw. Oberfläche 165 entspricht einer Installationsfläche.
(Elftes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die sich von denen des zehnten Ausführungsbeispiels unterscheiden. Wie in 34 gezeigt, enthält die IMU 156 ein Keramikgehäuse bzw. Keramikpaket 172 und einen Deckel 173.
Das Keramikgehäuse 172 ist hermetisch abgedichtet, indem der Deckel 173 befestigt wird. Das hermetische Abdichten wird durch Schmelzen eines rahmenförmigen Lötmittels 175 durchgeführt, das an dem offenen Ende 174 des Keramikgehäuses 172 vorgesehen ist. Das Innere des Keramikgehäuses 172 ist in dem Vakuum hermetisch abgedichtet. Auf der Rückseite des Deckels 173 kann ein Getterfilm vorgesehen sein, um das Innere des Keramikgehäuses 172 im Vakuum zu halten. Alternativ kann das Keramikpaket 172 mit einem festen Getter vorgesehen sein.
Das Keramikgehäuse 172 hat mehrere interne Anschlüsse 176 und mehrere externe Anschlüsse 177. Die internen Anschlüsse 176 sind innerhalb des Keramikgehäuses 172 vorgesehen. Die externen Anschlüsse 177 sind an der Wandfläche des Keramikgehäuses 172 vorgesehen. Jeder externe Anschluss 177 dient zum Ausgeben eines Sensorsignals jedes Sensors 104, 105, 131, 132 und zur Energieversorgung jedes Sensors 104, 105, 131, 132. Der interne Anschluss 176 und der externe Anschluss 177 sind innerhalb des Keramikgehäuses 172 durch eine interne Verdrahtung elektrisch verbunden.
Der Sockel 128 ist direkt auf der Bodenfläche 178 des Keramikgehäuses 172 montiert. Der erste Block 102 hat eine abgeschrägte Ecke, die durch die geneigte Fläche 107 und die andere Seitenfläche 111 ausgebildet wird, und hat Elektrodenpads 179, die an der abgeschrägten Ecke für Drahtbonden bzw. Drahtverbinden angeordnet sind. Die anderen Blöcke 103, 129, 130 sind ähnlich. Zum Beispiel ist jedes Elektrodenpad 180 des zweiten Blocks 103 durch Drahtbonden elektrisch mit jedem internen Anschluss 176 des Keramikgehäuses 172 verbunden. Infolgedessen wird der zweite Sensor 105 mit Energie versorgt und kann ein Sensorsignal ausgeben.
Der zweite Sensor 105 besteht aus einem Sensorelement 181 und einem ASIC 182. Der dritte Sensor 131 besteht aus einem Sensorelement 183 und einem ASIC 184. Jedes Sensorelement 181, 183 ist ein Z-Achsen-Kreiselsensorelement. Jedes Sensorelement 181, 183 ist als ein offenes Gehäuse bzw. Paket konfiguriert. Jedes Sensorelement 181, 183 kann eine WLP-Struktur haben und kann im Vakuum auf Chipebene hermetisch abgedichtet sein. In diesem Fall muss das Innere des Keramikgehäuses 172 nur hermetisch abgedichtet sein und muss sich nicht in einem Vakuum befinden. Es ist kein Getterfilm erforderlich.
Jeder ASIC 182, 184 betreibt jedes Sensorelement 181, 183, um ein Signal zu erzeugen. Das Sensorelement 181, 183 und die ASIC 182, 184 sind durch Drahtbonden elektrisch mit der Elektrode der geneigten Fläche 112, 133 verbunden. Die Konfigurationen des ersten Sensors 104 und des vierten Sensors 132 sind ebenfalls dieselben wie zuvor beschrieben.
Das Keramikgehäuse 172 ist darin mit x-Achsen-, y-Achsen- und z-Achsen-Beschleunigungssensoren vorgesehen. Der Z-Achsen-Beschleunigungssensor kann auf jeder geneigten Fläche 107, 112, 133, 138 des Blocks 102, 103, 129, 130 als Mittel zum Realisieren eines Dreiachsen-Beschleunigungssensors montiert sein. Alternativ können zwei Dreiachsen-Beschleunigungssensors auf der Bodenfläche 178 des Keramikgehäuses 172 montiert sein. Auch in anderen Konfigurationen reicht es aus, wenn ein Sensor zum Erfassen einer dreiachsigen Beschleunigung vorhanden ist. In beiden Formen wird das Beschleunigungssensorelement durch das WLP unter nahezu atmosphärischem Druck hermetisch abgedichtet. Die elektrische Verdrahtung erfolgt wie beim Kreiselsensorelement durch Drahtbonden.
Mit der vorherigen Konfiguration ist die IMU 156 in der Lage, eine sechsachsige Trägheitskraft zu erfassen. Die IMU 156 wird zum Beispiel auf einer Leiterplatte eines Selbstlokalisierungssystems mittels Lot befestigt. Die IMU 156 kann den Einfluss von Belastung bzw. Spannungen von außen nicht nur durch die Blöcke 102, 103, 129, 130, sondern auch durch den synergistischen Effekt des hochfesten Keramikgehäuses 172 stärker blockieren. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass der Nullpunkt aufgrund von Belastung schwankt, und die sechsachsige Trägheitskraft kann mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Das Keramikgehäuse 172 dieses Ausführungsbeispiel entspricht einem Montagematerial, und die Bodenfläche 178 entspricht einer Installationsfläche.
(Zwölftes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Abschnitte beschrieben, die sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen unterscheiden. Wie in 35 gezeigt, ist der Sockel 128 in einer Chevron-Form montiert bzw. angeordnet, wobei die andere Seitenfläche 137 und die eine Endfläche 134 des dritten Blocks 129 als Referenz dienen.
Insbesondere berührt die eine Endfläche 113 des zweiten Blocks 103 die andere Seitenfläche 137 des dritten Blocks 129. Die eine Endfläche 134 des dritten Blocks 129 und die andere Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 sind bündig auf derselben Ebene angeordnet.
Daher dient ein Teil der einen Endfläche 113 des zweiten Blocks 103 und ein Teil der anderen Seitenfläche 137 des dritten Blocks 129 als der Positionierungsabschnitt 127.
Die andere Seitenfläche 111 des ersten Blocks 102 berührt sowohl die eine Endfläche 134 des dritten Blocks 129 als auch die andere Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103. Ein Teil der anderen Seitenfläche 142 des vierten Blocks 130 berührt die eine Endfläche 108 des ersten Blocks 102. Ein Teil der einen Endfläche 139 des vierten Blocks 130 berührt einen Teil der anderen Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103.
Daher ist der Positionierungsabschnitt 127 durch einen Teil der anderen Seitenfläche 111 und die eine Endfläche 108 des ersten Blocks 102 und einen Teil der anderen Seitenfläche 116 des zweiten Blocks 103 definiert. Des Weiteren bilden ein Teil der einen Endfläche 134 des dritten Blocks 129 und ein Teil der anderen Seitenfläche 142 und die eine Endfläche 139 des vierten Blocks 130 den Positionierungsabschnitt 127 aus.
Wie zuvor beschrieben, müssen der erste Block 102 und der zweite Block 103 nicht auf einer geraden Linie angeordnet sein. Ebenso müssen der dritte Block 129 und der vierte Block 130 nicht auf einer geraden Linie angeordnet sein.
Als eine Abwandlung können bei dem Zusammenbau bzw. der Anordnung der Blöcke 102, 103, 129, 130, die in 35 gezeigt sind, die geneigte Fläche 107 des ersten Blocks 102 und die geneigte Fläche 112 des zweiten Blocks 103 so angeordnet sein, dass diese einander zugewandt sind. In diesem Fall kann die geneigte Fläche 133 des dritten Blocks 129 so angeordnet sein, dass diese dem zweiten Block 103 zugewandt ist, und die geneigte Fläche 138 des vierten Blocks 130 kann so angeordnet sein, dass sie dem ersten Block 102 zugewandt ist.
(Dreizehntes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Abschnitte beschrieben, die sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen unterscheiden. Wie in 36 gezeigt, haben die Blöcke 102, 103, 129, 130 unterschiedliche Größen. Zum Beispiel nimmt die Größe in der Reihenfolge des ersten Blocks 102, des zweiten Blocks 103, des dritten Blocks 129 und des vierten Blocks 130 zu. Der Sockel 128 ist zum Beispiel mit dem ersten Block 102 als Referenz montiert bzw. angeordnet. Die Größen der Blöcke 102, 103, 129, 130 können geeignet bestimmt werden.
(Vierzehntes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Abschnitte beschrieben, die sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen unterscheiden. Wie in 37 gezeigt, haben die Blöcke 102, 103, 129, 130 die gleiche Größe, und der Sockel 128 ist mit dem zweiten Block 103 als eine Referenz montiert bzw. angeordnet. In diesem Fall berühren sich der erste Block 102, der dritte Block 129 und der vierte Block 130 nicht. Es sei angemerkt, dass die Blöcke 102, 103, 129, 130 unterschiedliche Größen haben können.
(Fünfzehntes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Abschnitte beschrieben, die sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen unterscheiden. Wie in 38 gezeigt, haben die Blöcke 102, 103, 129, 130 unterschiedliche Größen, und der Sockel 128 ist durch Verwendung des ersten Blocks 102 als eine Referenz montiert bzw. angeordnet. In diesem Fall berühren sich der zweite Block 103, der dritte Block 129 und der vierte Block 130 nicht.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise wie folgt abgewandelt werden, ohne vom Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Zum Beispiel kann jeder Sensor 104, 105, 131, 132 als ein Mehrachsen-Sensor anstelle eines Einachsen-Sensors konfiguriert sein.
Die Anzahl der auf jeder geneigten Fläche 107, 112, 133, 138 jedes Blocks 102, 103, 129, 130 angeordneten Sensoren ist nicht auf einen beschränkt. Jeder Block 102, 103, 129, 130 kann einen Z-Achsen-Beschleunigungssensor sowie einen Z-Achsen-Kreiselsensor aufweisen. Dadurch ist es auch möglich, einen Sechsachsen-Trägheitskraftsensor aufzubauen.
Jede der Endflächen 108, 109 des ersten Blocks 102 kann gegebenenfalls nicht die Form eines gleichschenklig-rechtwinkligen Dreiecks haben. Das heißt, die geneigte Fläche 107 des ersten Blocks 102 muss nicht in einem Winkel von 45° in Bezug auf die Installationsfläche 106 des Montagematerials 101 geneigt sein.
Jede geneigte Fläche 107, 112, 133, 138 jedes Blocks 102, 103, 129, 130 kann in Bezug auf die Installationsfläche 106 geneigt sein. Daher kann jeder Block 102, 103, 129, 130 eine Form haben, bei der jede geneigte Fläche 107, 112, 133, 138 nicht nur in einem spitzen Winkel und senkrecht zu der Installationsfläche 106 geneigt ist, sondern auch in einem stumpfen Winkel. Mit anderen Worten kann jeder der Blöcke 102, 103, 129, 130 in einer Trapezform oder einer beliebigen Form anstelle eines dreieckigen Prismas ausgebildet sein.
Der Sockel 128 kann so montiert bzw. angeordnet sein, dass eine Endfläche und die andere Endfläche der Blöcke 102, 103, 129, 130 einander zugewandt sind. Alternativ kann der Sockel 128 so montiert bzw. angeordnet sein, dass eine geneigte Fläche und die andere Seitenfläche der Blöcke 102, 103, 129, 130 einander zugewandt sind.
Die Anzahl der Blöcke, die den Sockel 128 ausbilden, ist nicht auf zwei oder vier beschränkt und kann größer als zwei sein. Der Sockel 128 kann nicht nur mit einer geraden Anzahl von Blöcken, sondern auch mit einer ungeraden Anzahl von Blöcken montiert bzw. angeordnet sein.
Der Sockel 128 kann Blöcke mit geneigten Flächen enthalten, die in die gleiche Richtung ausgerichtet sind.
Obwohl die vorliegende Offenbarung gemäß den Beispielen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorherigen Beispiele oder Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung enthält verschiedene Abwandlungen und Variationen innerhalb des Umfangs von Entsprechungen. Außerdem liegen als die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt sind, auch andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich mehr, weniger oder nur eines einzelnen Elements, innerhalb des Wesens und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020 [0001]
JP 185625 [0001]
US 2014/0013843 A [0004]

Claims

Mehrachsen-Trägheitskraftsensor, aufweisend: ein Montagematerial (101, 159, 172), das eine Installationsfläche (106, 165, 178) hat; eine Mehrzahl von Blöcken (102, 103, 129, 130), die auf der Installationsfläche des Montagematerials angeordnet ist und jeweils geneigte Flächen (107, 112, 133, 138) haben, die in Bezug auf die Installationsfläche geneigt sind; und eine Mehrzahl von Sensoren (104, 105, 131, 132), die jeweils auf den geneigten Flächen der Mehrzahl von Blöcken angeordnet sind, um eine Trägheitskraft entsprechend den Hauptachsen zu erfassen, wobei die Mehrzahl von Blöcken einen Positionierungsabschnitt (127) hat, der relativ eine Position eines Kontaktpartners in Kontakt mit zumindest einem oder mehreren der Mehrzahl von Blöcken bestimmt, und einen Sockel (128) ausbildet, durch eine Anordnung der Mehrzahl von Blöcken, wo Positionen relativ zueinander basierend auf dem Positionierungsabschnitt bestimmt werden und wo die geneigten Flächen in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind, und die Mehrzahl von Sensoren jeweils auf den geneigten Flächen des Sockels angeordnet sind, so dass die Hauptachsen in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind, um Vektorkomponenten der Trägheitskraft entsprechend den Hauptachsen zu erfassen.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach Anspruch 1, wobei der Sockel durch punktsymmetrisches Anordnen der Mehrzahl von Blöcken in Bezug auf einen Bezugspunkt auf der Installationsfläche des Montagematerials konfiguriert ist.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mehrzahl von Sensoren ein Einachsen-Kreiselsensor ist, bei dem die Hauptachse parallel zu einer Z-Achsen-Richtung ist, die senkrecht zu der geneigten Fläche ist, um eine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achsen-Richtung herum als die Trägheitskraft zu erfassen.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mehrzahl von Sensoren ein Einachsen-Beschleunigungssensor ist, bei dem die Hauptachse parallel zu einer Z-Achsen-Richtung ist, die senkrecht zu der geneigten Fläche ist, um eine Beschleunigung in der Z-Achsen-Richtung als die Trägheitskraft zu erfassen.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl von Blöcken eine dreieckige Endfläche (108, 109, 113, 114, 134, 135, 139, 140), die mit der geneigten Fläche verbunden ist, und eine Seitenfläche (110, 111, 115, 116, 136, 137, 141, 142) hat, die mit der geneigten Fläche und der dreieckigen Endfläche verbunden ist, und der Sockel so angeordnet ist, dass die geneigte Fläche eines der Mehrzahl von Blöcken der geneigten Fläche des anderen Blocks zugewandt ist, die Endfläche eines der Mehrzahl von Blöcken der Endfläche des anderen Blocks zugewandt ist, die Seitenfläche eines der Mehrzahl von Blöcken der Seitenfläche des anderen Blocks zugewandt ist, die geneigte Fläche eines der Mehrzahl von Blöcken der Endfläche des anderen Blocks zugewandt ist, die geneigte Fläche eines der Mehrzahl von Blöcken der Seitenfläche des anderen Blocks zugewandt ist, oder die Endfläche eines der Mehrzahl von Blöcken der Seitenfläche des anderen Blocks zugewandt ist.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Blöcken ohne Raum dazwischen angeordnet ist.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl von Blöcken eine dreieckige Endfläche (108, 109, 113, 114, 134, 135, 139, 140), die mit der geneigten Fläche verbunden ist, und eine Seitenfläche (110, 111, 115, 116, 136, 137, 141, 142) hat, die mit der geneigten Fläche und der Endfläche verbunden ist, und der Sockel in einer Chevron-Form ausgebildet ist, durch eine Anordnung der Mehrzahl von Blöcken, so dass die Endfläche eines der Mehrzahl von Blöcken der Seitenfläche des anderen Blocks zugewandt ist, oder die Seitenfläche eines der Mehrzahl von Blöcken der Seitenfläche des anderen Blocks zugewandt ist.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl von Blöcken eine dreieckige Endfläche (108, 109, 113, 114, 134, 135, 139, 140), die mit der geneigten Fläche verbunden ist, und eine Seitenfläche (110, 111, 115, 116, 136, 137, 141, 142) hat, die mit der geneigten Fläche und der Endfläche verbunden ist, und der Sockel eine rechteckige Parallelepipedform hat, bei der die Seitenfläche eines der Mehrzahl von Blöcken und die Seitenfläche des anderen Blocks miteinander in Kontakt sind.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Endfläche der Mehrzahl von Blöcken die Form eines gleichschenklig-rechtwinkligen Dreiecks hat.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach Anspruch 9, wobei die geneigte Fläche einer schrägen Seite des gleichschenklig-rechtwinkligen Dreiecks entspricht.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei alle der Mehrzahl von Blöcken die gleiche Form haben.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Mehrzahl von Blöcken einen Verbindungsabschnitt (155) hat, der mit dem Kontaktpartner in Kontakt mit zumindest einem oder mehreren der Mehrzahl von Blöcken zu verbinden ist.
Mehrachsen-Trägheitskraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Mehrzahl von Blöcken eine elektronische Komponente (117) hat, die auf der geneigten Fläche vorgesehen ist.