JP2000304763A - 加速度センサユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板をカバー部材の内部に収納した場合
において、測定精度を高めることができる加速度センサ
ユニットを提供する。 【解決手段】加速度センサ３１をケース本体３のセンサ
収納用凹部５に嵌合させて収納する。回路基板５３に
は、加速度センサ３１から出力された加速度信号を処理
する信号処理回路を実装する。回路基板５３を、ケース
本体３のセンサ収納用凹部５と対向する位置に配置す
る。カバー部材５９を、回路基板５３とケース本体３の
センサ収納用凹部５が形成された部分とを包み込むよう
にケース本体３に対して嵌合させる。ケース本体３と回
路基板５３との間に、開口部の全部または大部分を塞ぐ
部分を備え且つケース本体３と電気的に接続された金属
製の中間シールドプレート３９を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度センサが金
属製のケースに収納されている構造の加速度センサユニ
ットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の加速度センサユニットでは、加速
度に応じた加速度信号を出力する加速度センサを金属製
のケース本体のセンサ収納用凹部に収納し、センサ収納
用凹部を覆うようにケース本体にカバー部材を嵌めた構
造を有している。ケース本体とカバー部材とは電気的に
接続されており、ケース本体とカバー部材とにより加速
度センサの周囲を囲むシールド構造体が構成されてい
る。またケース本体の収納用凹部と対向する位置に、加
速度センサから出力された加速度信号を処理する信号処
理回路を備えた回路基板を配置し、この回路基板をカバ
ー部材の内部に収納した構造も提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら回路基板
をカバー部材の内部に収納すると、回路基板をカバー部
材の内部に収納しない場合と比べて、センサユニットの
出力精度が悪くなる場合があることが分かった。発明者
が検討した結果、回路基板上に実装された電子部品から
発生するノイズが加速度センサの出力に影響を与えてい
る場合があることが分かった。

【０００４】本発明の目的は、回路基板をカバー部材の
内部に収納した場合において、測定精度を高めることが
できる加速度センサユニットを提供することにある。

【０００５】本発明の他の目的は、機械的な強度が高い
加速度センサユニットを提供することにある。

【０００６】本発明のさらに他の目的は、少ない部品点
数で確実に回路基板を所定の位置に位置決めすることが
できる加速度センサユニットを提供することにある。

【０００７】本発明の別の目的は、組み立てが容易な加
速度センサユニットを提供することにある。

【０００８】本発明のさらに別の目的は、ケーブルの芯
線と回路基板の電極部との接続部に無理な力が加わらな
い構造を少ない部品点数で簡単に実現できる加速度セン
サユニットを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明が改良の対象とす
る加速度センサは、加速度に応じた加速度信号を出力す
る加速度センサと、加速度センサが嵌合された状態で収
納されるセンサ収納用凹部を備えた金属製のケース本体
と、加速度センサから出力された加速度信号を処理する
信号処理回路を備え回路基板と、ケース本体に取付けら
れる金属製のカバー部材とから構成される。回路基板
は、ケース本体のセンサ収納用凹部と対向する位置に配
置されてケース本体に対して固定されている。そしてカ
バー部材は、回路基板とケース本体のセンサ収納用凹部
が形成された部分とを包み込むようにケース本体に対し
て嵌合される。そしてカバー部材とケース本体とは、電
気的に接続されている。

【００１０】本発明では、ケース本体回路基板との間
に、センサ収納用凹部の開口部の全部または大部分を塞
ぐ部分を備え且つケース本体と電気的に接続された金属
製の中間シールドプレートを配置する。このような中間
シールドプレートを配置すると、回路基板に実装された
電子部品から発生したノイズの大部分は、中間シールド
プレートに吸収されてしまうため、内部で発生するノイ
ズにより測定精度が悪くなるのを確実に防止できる。

【００１１】自動車に取付けられる加速度センサユニッ
トのように、激しい振動が長期間にわたって加わるもの
では、振動に対する機械的強度を高める必要がある。ケ
ース本体のセンサ収納用凹部に収納された加速度センサ
は、嵌合構造や接着剤によりセンサ収納用凹部内に位置
決め固定されている。しかしながら長期間にわたって振
動が加わり続けると嵌合部では摩耗が発生し、また接着
剤層で剥離が発生する。このような事態が発生すると、
加速度センサの測定精度が悪くなるばかりでなく、加速
度センサが寿命に至ってしまうおそれがある。そこで中
間シールドプレートをケース本体に対して固定された状
態で加速度センサの一部と接触して加速度センサの中間
シールドプレートに向かう方向への移動を阻止するよう
に構成すると、嵌合部で摩耗が発生するのを阻止するこ
とができ、また接着剤層で剥離が発生するのを阻止する
ことができ、測定精度が低下するのを防止できるだけで
なく、加速度センサユニットの寿命を大幅に延ばすこと
ができる。

【００１２】回路基板の中間シールドプレートと対向す
る側の面（裏面）には、電子部品が実装される場合があ
ったり、また半田付け部や回路パターンが形成される場
合ある。そのため回路基板の裏面と中間シールドプレー
トとの間には所定の間隙を形成する必要がある。このよ
うな間隙を形成するためには、スペーサ部材を回路基板
の裏面と中間シールドプレートとの間に配置すればよ
い。しかしながらこのようなスペーサ部材を用いると、
部品点数が増加するだけでなく、組み立てが面倒にな
る。そこで中間シールドプレートに回路基板に向かって
突出して回路基板の一部と接触する複数のスペーサ用突
出部を一体に設けると、別個にスペーサ部材を用意する
ことなく、回路基板と中間シールドプレートの主たる表
面との間に所望の間隙を形成するこができるだけでな
く、組み立てが面倒になることがない。回路基板と中間
シールドプレートとをケース本体に対して固定する態様
は任意であるが、次のようにすると、共通の取付部材を
用いて簡単に回路基板と中間シールドプレートとをケー
ス本体に対して固定することができる。具体的には、ま
ずケース本体には、センサ収納用凹部の開口部を囲む端
面に開口する複数のネジ孔を形成する。また中間シール
ドプレートには複数のネジ孔と整合する複数のプレート
貫通孔を形成する。さらに中間シールドプレートの複数
のプレート貫通孔の周囲に位置する部分をプレス加工に
より押し出して前述の複数のスペーサ用突出部を形成す
る。そして回路基板には複数のネジ孔と複数のプレート
貫通孔と整合する複数の基板貫通孔とを形成する。その
上で、整合した複数のネジ孔と複数のプレート貫通孔と
複数の基板貫通孔とに複数のネジをそれぞれ挿入して中
間シールドプレート及び回路基板をケース本体に対して
固定する。

【００１３】加速度センサユニットからの出力は、リー
ド線等のケーブルを介して外部に出力される。加速度セ
ンサユニットには、常に振動が加わっているため、この
振動でケーブルが揺れて、ケーブルの芯線と回路基板の
接続用電極との間の接続部にストレスが加わると、接続
部で接続不良が発生する。そのためケーブルの接続部側
の端部は、回路基板に対して位置的に固定された状態に
あるのが好ましい。このような状態を作るためには、ま
ずケース本体に回路基板に接続されるケーブルの端部が
挿入されるケーブル挿入口とこのケーブル挿入口と連通
し且つセンサ収納用凹部と同じ方向に向かって開口して
ケーブルの端部を収納するケーブル端部収納用凹部を形
成する。そして中間シールドプレートにはケーブル端部
収納用凹部内に収納されてケーブルの端部を挟持する一
対の挟持片を備えたケーブル端部挟持部材を一体に設け
るのが好ましい。このようにすると簡単な構造で、しか
も部品点数を増やすことなく、ケーブルの端部を回路基
板に対して固定状態にすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の加速
度センサユニットの実施の形態の一例の縦断面図であ
り、図２は図１の例の半部を断面にした右側面図であ
り、図３は図１のIII −III 線断面図である。この加速
度センサユニット１は、アルミニューム製のケース本体
３を備えている。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、ケース本体
３の平面図及び一部切り欠き右側面図である。このケー
ス本体３は、後述する加速度センサ３１が嵌合された状
態で収納されるセンサ収納用凹部５と一対のフランジ部
７，７とを備えており、一対のフランジ部７，７には取
付用の貫通孔８，８が形成されている。センサ収納用凹
部５は、ケース本体３の底壁部９と底壁部９から起立す
る４つの側壁部１１，１３，１５及び１７とによって囲
まれている。ケース本体３のセンサ収納用凹部５の開口
部を囲む端面１９（側壁部１１〜１７の各端面）は平坦
になっている。そしてケース本体３には、対向する一対
の側壁部１１及び１３の両端部の位置に端面１９に向か
って開口する４つのネジ孔２１が形成されている。また
対向する一対の側壁部１５及び１７には、対向する位置
に後に説明する中間シールドプレート３９の一対の接触
片が嵌合される一対の段部２３，２３が形成されてい
る。さらにケース本体３の側壁部１１には、上方と右側
方に向かって開口する切り欠き部２４が形成されてお
り、この切り欠き部２４の底部には、後に説明するケー
ブルＣの端部が挿入されるケーブル挿入口２５とこのケ
ーブル挿入口２５と連通し且つセンサ収納用凹部５と同
じ方向に向かって開口してケーブルＣの端部を収納する
ケーブル端部収納用凹部２７が形成されている。そして
ケーブル端部収納用凹部２７の内部には、対向する一対
の段部２９，２９が形成されている。

【００１５】図１に示すように、センサ収納用凹部５に
収納された加速度センサ３１は、特願平８−２８８０８
０号（特開平１０−１３２８４５号公報）等に示され圧
電タイプの加速度センサである。この加速度センサ３１
は、圧電セラミック基板３３と、金属製のダイアフラム
ユニット３５と、合成樹脂製の枠体３７とから構成され
ている。圧電セラミック基板３３の表面（図１で見た下
面）上には、三軸方向の加速度を検出するための電極パ
ターンが形成されており、またその裏面（図１で見た上
面）には電極パターンと対向する対向電極パターンが形
成されている。そして圧電セラミック基板３３の表面と
裏面に形成した電極パターン間の各部分は適宜に分極処
理されている。ダイアフラムユニット３５は、真鍮を切
削加工して形成した一体成形品である。ダイアフラムユ
ニット３５は、圧電セラミック基板３３の裏面が接合さ
れるダイアフラム部３５ａと、ダイアフラム部３５ａの
中央部に設けられた重錘３５ｂと、ダイアフラム部３５
ａの外周部を支持する環状のベース部３５ｃとから構成
される。さらに枠体３７は、ダイアフラムユニット３５
をインサートとしてインサート成形により一体成形され
ている。図１及び図３に示すように枠体３７には圧電セ
ラミック基板３３上の電極と電気的に接続された６本の
端子３８…が支持されている。これらの端子３８…は、
インサート成形により枠体３７に支持させてもよいが、
３本の端子３８を別の支持部材に支持させて、この支持
部材を枠体３７に嵌合させるようにしてもよい。なお加
速度センサ３１は、センサ収納用凹部５内に嵌合しただ
けでもよいが、センサ収納用凹部５の内壁面と枠体３７
とを接着剤で接合してもよい。

【００１６】ケース本体３の端面１９の上には、金属製
の中間シールドプレート３９が配置されている。中間シ
ールドプレート３９は、ケース本体３のセンサ収納用凹
部５の開口部５ａを囲む端面１９と回路基板５３との間
に配置されている。図３及び図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す
ように、中間シールドプレート３９は、ほぼ矩形状のプ
レート本体４１と、一対の接触片４３，４３と、ケーブ
ル端部挟持部材４５と、４つのスペーサ用突出部４７…
が一体に形成された構造を有している。プレート本体４
１には、長手方向に並ぶように２つの貫通孔４９及び５
１が形成されている。図３に示すように、貫通孔４９及
び５１は加速度センサ３９の枠体３７から突出する６本
の端子３８を回路基板５３に向かって突出させる目的で
形成されている。また貫通孔５１は、ケーブルＣの芯線
を回路基板５３に導く機能も有している。プレート本体
４１の貫通孔４９と貫通孔５１との間に位置する部分４
１ａは、センサ収納用凹部５の開口部５ａの大部分を塞
ぎ且つ特にダイアフラムユニット３５とほぼ完全に対向
している。

【００１７】一対の接触片４３，４３は、ケース本体３
に形成した一対の段部２３に嵌合されている。またケー
ブル端部挟持部材４５は、ケース本体３の側壁部１１に
形成したケーブル端部収納用凹部２７内に収納されてケ
ーブルＣの端部を挟持する一対の挟持片４５ａ，４５ａ
と、これら一対の挟持片４５ａ，４５ａを支持する支持
体４５ｂとから構成されている。一対の挟持片４５ａ，
４５ａの下側端面は、ケーブル端部収納用凹部２７内の
一対の段部２９［図４（Ａ）］と所定の間隔をあけて対
向している。なお一対の挟持片４５ａ，４５ａには、ケ
ーブルＣの端部をある程度きつく挟持するため、ケーブ
ルＣの端部が嵌合された後に両者を近付けるかしめ加工
が施される。

【００１８】また中間シールドプレート３９のプレート
本体４１には、４隅に形成された４つのスペーサ用突出
部４７…の中心部に４つのプレート貫通孔４６…が形成
されている。実際上は、中間シールドプレート３９の４
つのプレート貫通孔４６…の周囲に位置する部分がプレ
ス加工により押し出されて４つのスペーサ用突出部４７
…が形成されている。４つのスペーサ用突出部４７…
は、回路基板５３に向かって突出して、先端部が回路基
板５３の一部と接触することにより、中間シールドプレ
ート３９のプレート本体４１と回路基板５３の裏面との
間に所定の間隙を形成している。図１に示されるよう
に、回路基板５３の裏面（中間シールドプレート３９と
対向する面）には、チップ部品が実装されている。その
ため４つのスペーサ用突出部４７…の突出寸法は、これ
らのチップ部品が中間シールドプレート３９と接触しな
い程度に定められている。また、図５（Ａ）に示すよう
に、中間シールドプレート３９のプレート本体４１に
は、３つの貫通孔４８…が形成されている。これらの貫
通孔４８…には、加速度センサ３１の枠体３７の上側端
部から突出する突起が嵌合されている。

【００１９】図１及び図２に示すように、回路基板５３
には、加速度センサ３１から延びる端子３８…に接続さ
れて加速度センサ３１の出力信号を処理する信号処理回
路が実装されている。また回路基板５３の四隅には、４
つのプレート貫通孔４６…と整合する４つの基板貫通孔
５５（図１）が形成されている。そしてケース本体３に
形成した４つのネジ孔２１…と、プレート本体４１に形
成した４つのプレート貫通孔４６…と回路基板５３に形
成した４つの基板貫通孔５５…が整合または整列するよ
うに、ケース本体３の上に、中間シールドプレート３９
と回路基板５３が配置され、これらのネジ孔と貫通孔に
４本のネジ５７が挿入されて、中間シールドプレート３
９と回路基板５３とがケース本体３に対して固定されて
いる。

【００２０】図１及び図２に示すように、ケーブルＣの
各芯線は回路基板５３を貫通して、回路基板５３の表面
上に形成された半田付け電極に半田付け接続されてい
る。組み立ての際には、予めケーブルＣの一方の端部
を、ケース本体３に形成されたケーブル挿入口２５から
ケーブル端部収納用凹部２７に挿入し、ある程度の長さ
ケーブルＣの端部をケーブル端部収納用凹部２７から引
き出しておく。そしてケーブルＣの芯線を回路基板５３
の電極に半田付けした後、ケーブルＣの端部を中間シー
ルドプレート３９のケーブル端部挟持部材４５の一対の
挟持片４５ａに挟持させる。その後、中間シールドプレ
ート３９と回路基板５３とをケース本体３に固定する。
回路基板５３を装着する際に、加速度センサ３１の端子
３８…の端部が、回路基板５３の図示しない貫通孔に挿
入され、回路基板５３がケース本体３に対して固定され
た後に、端子３８…の端部が回路基板５３の表面の電極
に半田付け接続される。ケース本体３の端面１９上に中
間シールドプレート３９が配置されて、中間シールドプ
レート３９はケース本体３と電気的に接続された状態に
なり、ケース本体３とともにシールド機能を発揮する。
中間シールドプレート３９は、主して回路基板５３に実
装された信号処理回路の信号が加速度センサ３１の出力
に影響を与えるのを阻止している。また中間シールドプ
レート３９は、加速度センサ３１の枠体３７の端面と接
触して、加速度センサ３１がセンサ収納用凹部５から抜
け出るのを阻止している（すなわち中間シールドプレー
ト３９のプレート本体４１の表面と直交する方向に加速
度センサ３１が移動するのが阻止されている）。

【００２１】ケース本体３には、金属製のカバー部材５
９が嵌合されている。カバー部材５９は、回路基板５３
とケース本体３のセンサ収納用凹部５が形成された部分
とを包み込むようにカップ状または一面開口状に形成さ
れている。カバー部材５９は接着剤を用いてケース本体
３の外面に接合されている。そしてカバー部材５９とケ
ース本体３とは、中間シールドプレート３９の接触片４
３とカバー部材５９とが接触することと、カバー部材５
９に設けた突出片６１（図２）がケース本体３の外面と
接触することにより相互に電気的に接続されている。

【００２２】なお上記の例では、圧電型の加速度センサ
が用いられているが、加速度センサの構造は任意であ
り、上記の例に限定されるものではない。また上記の例
では、端子３８を用いて加速度センサ３１と回路基板５
３との電気的な接続を行っているため、中間シールドプ
レート３９に貫通孔４９及び５１を形成してあるが、リ
ード線等を用いて電気的な接続を行う場合には、中間シ
ールドプレート３９の形状をケース本体３のセンサ収納
用凹部５の開口部５ａを全体的に覆うことができる形状
にすることが可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ケース本体と回路基板
との間に、センサ収納用凹部の開口部の全部または大部
分を塞ぐ部分を備え且つケース本体と電気的に接続され
た金属製の中間シールドプレートを配置したので、回路
基板に実装された電子部品から発生したノイズの大部分
は、中間シールドプレートに吸収され、内部で発生する
ノイズにより測定精度が悪くなるのを確実に防止できる
利点がある。

【００２４】また中間シールドプレートをケース本体に
対して固定された状態で加速度センサの一部と接触して
加速度センサの中間シールドプレートに向かう方向への
移動を阻止するように構成すれば、加速度センサの移動
を阻止することができ、測定精度の低下を防止できるだ
けでなく、加速度センサユニットの寿命を大幅に延ばす
ことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速度センサユニットの実施の形態の
一例の縦断面図であル。

【図２】図１の例の半部を断面にした右側面図である。

【図３】図１のIII −III 線断面図である。

【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、ケース本体の平面図及び
一部切り欠き側面図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は中間シールドプレートの平面
図、正面図及び右側面図である。

【符号の説明】

１ 加速度センサユニット ３ ケース本体 ５ センサ収納用凹部 ２５ ケーブル挿入口 ２７ ケーブル端部収納用凹部 ３１ 加速度センサ ３９ 中間シールドプレート ５３ 回路基板 ５９ カバー部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速度に応じた加速度信号を出力する加
   速度センサと、 前記加速度センサが嵌合された状態で収納されるセンサ
   収納用凹部を備えた金属製のケース本体と、 前記ケース本体の前記センサ収納用凹部と対向する位置
   に配置されて前記ケース本体に対して固定され、前記加
   速度センサから出力された加速度信号を処理する信号処
   理回路を備えた回路基板と、 前記回路基板と前記ケース本体の前記センサ収納用凹部
   が形成された部分とを包み込むように前記ケース本体に
   対して嵌合される金属製のカバー部材とを具備し、 前記カバー部材と前記ケース本体とが電気的に接続され
   ている加速度センサユニットにおいて、 前記ケース本体と前記回路基板との間に、前記センサ収
   納用凹部の開口部の全部または大部分を塞ぐ部分を備え
   且つ前記ケース本体と電気的に接続された金属製の中間
   シールドプレートが配置されていることを特徴とする加
   速度センサユニット。
2. 【請求項２】 前記中間シールドプレートは、前記ケー
   ス本体に対して固定された状態で前記加速度センサの一
   部と接触して前記加速度センサの前記中間シールドプレ
   ートに向かう方向への移動を阻止している請求項１に記
   載の加速度センサユニット。
3. 【請求項３】 前記中間シールドプレートには前記回路
   基板に向かって突出して前記回路基板の一部と接触する
   複数のスペーサ用突出部が一体に設けられていることを
   特徴とする請求項１に記載の加速度センサユニット。
4. 【請求項４】 前記ケース本体には前記端面に開口する
   複数のネジ孔が形成されており、 前記中間シールドプレートには前記複数のネジ孔と整合
   する複数のプレート貫通孔が形成されており、 前記中間シールドプレートの前記複数のプレート貫通孔
   の周囲に位置する部分がプレス加工により押し出されて
   前記複数のスペーサ用突出部が形成されており、 前記回路基板には前記複数のネジ孔と前記複数のプレー
   ト貫通孔と整合する複数の基板貫通孔が形成されてお
   り、 整合した前記複数のネジ孔と前記複数のプレート貫通孔
   と前記複数の基板貫通孔とに複数のネジがそれぞれ挿入
   されて前記中間シールドプレートと前記回路基板が前記
   ケース本体に対して固定されていることを特徴とする請
   求項１，２または３に記載の加速度センサユニット。
5. 【請求項５】 前記ケース本体には、前記回路基板に接
   続されるケーブルの端部が挿入されるケーブル挿入口と
   該ケーブル挿入口と連通し且つ前記センサ収納用凹部と
   同じ方向に向かって開口して前記ケーブルの端部を収納
   するケーブル端部収納用凹部が形成されており、 前記中間シールドプレートには前記ケーブル端部収納用
   凹部内に収納されて前記ケーブルの端部を挟持する一対
   の挟持片を備えたケーブル端部挟持部材が一体に設けら
   れている請求項１に記載の加速度センサユニット。