JP2007017346A - センサ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂製のケースの熱膨張又は熱収縮によって発生する応力を低減することで、センサ、リード、及びコネクタ端子間の接続部の破損を防止し、信頼性を向上することができるセンサ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の衝突検出センサ装置1は、加速度センサ50と樹脂製のコネクタケース51と金属製のコネクタターミナル52〜55とリード56〜59とから構成されている。コネクタケース51のコネクタターミナル固定部51cには、コネクタターミナル52〜55の被固定部52e〜55eが固定されている。コネクタターミナル固定部51cの体積に対する被固定部52e〜55eの全体積の比率が、所定比率以上になるように設定されている。これにより、コネクタケース51の熱膨張又は熱収縮による応力を低減し、接続部の破損を防止でき、信頼性を向上することができる。
【選択図】図3
【解決手段】本発明の衝突検出センサ装置1は、加速度センサ50と樹脂製のコネクタケース51と金属製のコネクタターミナル52〜55とリード56〜59とから構成されている。コネクタケース51のコネクタターミナル固定部51cには、コネクタターミナル52〜55の被固定部52e〜55eが固定されている。コネクタターミナル固定部51cの体積に対する被固定部52e〜55eの全体積の比率が、所定比率以上になるように設定されている。これにより、コネクタケース51の熱膨張又は熱収縮による応力を低減し、接続部の破損を防止でき、信頼性を向上することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、物理的変位を検出するセンサ装置に関する。
車両の乗員を保護する乗員保護装置としてエアバッグ装置がある。エアバッグ装置は、車両に加わる衝撃を検出するセンサ装置を複数備えている。車両が衝突すると、センサ装置の検出結果に基づいてエアバッグが展開され乗員を保護する。従来、車両に加わる衝撃を検出することができるセンサ装置として、例えば、特開2004−294419号公報に開示されている衝突検知センサ装置がある。
衝突検知センサ装置は、Gセンサと、筐体と、コネクタターミナルと、リードとから構成されている。Gセンサは、加わる加速度の大きさに応じた信号を出力するセンサである。Gセンサは、検知部と、通信部と、電源回路等から構成され、これらは1パッケージ化されている。筐体は、コネクタターミナルを固定するとともに、Gセンサを収容する樹脂製のケースである。筐体には、Gセンサを電気的に外部と接続する金属製のコネクタターミナルが一体成形されている。また、Gセンサを収容するセンサ収容部が形成されている。センサ収容部には、コネクタターミナルの端部が露出しており、Gセンサは、金属製のリードを介して、コネクタターミナルの端部に接合されている。
特開2004−294419号公報
ところで、エアバッグ装置において、衝突検知センサ装置は、エンジンルーム等の温度変化の激しい箇所に設置されている。温度が変化すると、衝突検知センサ装置を構成する各要素は、熱膨張又は熱収縮し、その寸法が変化する。構成要素の中でも、特に、樹脂からなる筐体は線膨張係数が大きく、温度変化にともなう寸法の変化も大きい。筐体の寸法が変化すると、筐体に一体成形されているコネクタターミナルも変位する。このとき、コネクタターミナル間の寸法が変化することで、コネクタターミナルとリードの接合部及びリードとGセンサの接合部に過大な応力が加わり、最悪の場合、これら接合部が破損する可能性がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、樹脂製のケースの熱膨張又は熱収縮によって発生する応力を低減することで、センサ、リード、及びコネクタ端子間の接続部の破損を防止し、信頼性を向上することができるセンサ装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、コネクタ端子固定部の体積に対する被固定部の体積の比率を所定比率以上にすることで、ケースの熱膨張又は熱収縮によって発生する応力が抑えられ、接続部の破損を防止できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
すなわち、請求項1に記載のセンサ装置は、物理的変位を検出するセンサと、固定のための被固定部を有し、外部装置と前記センサとの間で信号を伝達する金属からなるコネクタ端子と、前記被固定部を固定するコネクタ端子固定部を有し、前記コネクタ端子を固定するとともに前記センサを収容する樹脂からなるケースと、前記センサと前記コネクタ端子とを電気的に接続するリードとを備えたセンサ装置において、前記コネクタ端子は、前記コネクタ端子固定部の体積に対する前記被固定部の体積の比率が所定比率以上であることを特徴とするセンサ装置。
請求項2に記載のセンサ装置は、請求項1に記載のセンサ装置において、さらに、前記コネクタ端子は、底部と、前記底部の一端から略垂直に延在し、前記リードを介して前記センサと電気的に接続されるセンサ接続部と、前記底部の他端から前記センサ接続部とは反対側に略垂直に延在し、前記外部装置に電気的に接続される外部装置接続部とからなり、前記被固定部は、少なくとも前記底部であることを特徴とする。
請求項3に記載のセンサ装置は、請求項2に記載のセンサ装置において、さらに、前記底部は、前記センサ接続部側からみた面積が所定面積以上であることを特徴とする。
請求項4に記載のセンサ装置は、請求項2又は3に記載のセンサ装置において、さらに、前記コネクタ端子固定部は、前記底部の前記センサ接続部側の樹脂の体積が所定体積以下であることを特徴とする。
請求項5に記載のセンサ装置は、請求項4に記載のセンサ装置において、さらに、前記コネクタ端子固定部は、前記底部の前記センサ接続部側の樹脂の厚さが所定厚さ以下であることを特徴とする。
請求項1に記載のセンサ装置によれば、樹脂製のケースの熱膨張又は熱収縮によって発生する応力を低減し、センサ、リード、及びコネクタ端子間の接続部の破損を防止することができる。そのため、センサ装置の信頼性を向上することができる。コネクタ端子固定部は、線膨張係数の大きな樹脂で構成されている。これに対し、被固定部は、線膨張係数が樹脂より小さい金属で構成されている。そのため、コネクタ端子固定部の体積に対する被固定部の体積の比率を所定比率以上にすることで、新たな要素を追加したり、材質を変更することなく、樹脂の熱膨張又は熱収縮によって発生する応力を低減することができる。これにより、センサ、リード、及びコネクタ端子間の接続部の破損を防止でき、センサ装置の信頼性を向上することができる。
請求項2に記載のセンサ装置によれば、底部によって、コネクタ端子固定部の体積に対する被固定部の体積の比率を簡単かつ確実に必要とされる比率にすることができる。
請求項3に記載のセンサ装置によれば、被固定部の体積を確実に必要とされる体積にすることができる。
請求項4に記載のセンサ装置によれば、センサ接続部に加わる応力をさらに抑えることができる。底部のセンサ接続部側の樹脂の熱膨張又は熱収縮による応力は、センサ接続部に直接加わる。そのため、底部のセンサ接続部側の樹脂の体積を所定体積以下にすることで、センサ接続部に直接加わる応力をさらに抑えることができる。
請求項5に記載のセンサ装置によれば、底部のセンサ接続部側の樹脂の体積を確実に必要とされる体積にすることができる。
本実施形態は、本発明に係るセンサ装置を、エアバッグ装置の構成要素であり、車両の衝突を検出する衝突検出センサ装置に適用した例を示す。ここで、エアバッグ装置の構成図を図1に示す。
まず、図1を参照してエアバッグ装置の構成について説明する。図1に示すように、エアバッグ装置1は、エアバッグECU2と、通信バス3、4と、衝突検出センサ装置5〜8(センサ装置)と、運転席用フロントエアバッグ9と、助手席用フロントエアバッグ10と、サイドエアバッグ11とから構成されている。そして、エアバッグECU2には、イグニッションスイッチ12を介して、バッテリ13が接続されている。
エアバッグECU2は、内部に設置されているセンサの検出した加速度と、衝突検出センサ装置5〜8の検出した加速度に基づいて、運転席用フロントエアバッグ9、助手席用フロントエアバッグ10、サイドエアバッグ11を展開させる装置である。エアバッグECU2は、車両のほぼ中央部に配設されている。
通信バス3、4は、エアバッグECU2から衝突検出センサ装置5〜8に電源電圧を供給するとともに、エアバッグECU2と衝突検出センサ装置5〜8との間で、指令やデータを送受信するための信号線である。通信バス3、4は、基準ライン3a、4aと、伝送ライン3b、4bとから構成されている。
衝突検出センサ装置5〜8は、車両各部において所定方向の加速度を検出し、エアバッグECU2からのデータ送信要求指令に応じて、通信バス3、4を介して検出結果を加速度データとして送信する装置である。衝突検知センサ5〜8は車両のクラッシュゾーンに配置され、車両前後、又は左右の加速度を検知するセンサである。衝突検出センサ装置5、6は、通信バス3を介してエアバッグECU2に直列接続されている。また、衝突検出センサ装置7、8は、通信バス4を介してエアバッグECU2に直列接続されている。
運転席用フロントエアバッグ9、助手席用フロントエアバッグ10、及びサイドエアバッグ11は、エアバッグECU2からの指示に基づいて展開し、乗員を保護する装置である。運転席フロントエアバッグ9は運転席前方に、助手席フロントエアバッグ10は助手席前方にそれぞれ設置されている。また、サイドエアバッグ11は、運転席及び助手席の側部にそれぞれ設置されている。
本実施形態における衝突検出センサ装置の断面図を図2に、図2におけるA−A矢視断面図を図3に、第1コネクタターミナルの上面図、正面図、側面図を図4に、第2コネクタターミナル及び基準コネクタターミナルの上面図を図5に、リードの上面図、正面図、側面図を図6に示す。そして、図1〜図6を参照し、構成、動作、効果の順で具体的に説明する。
まず、図2〜図6を参照して、衝突検出センサ装置5〜8の具体的構成について説明する。衝突検出センサ装置5〜8は、ともに同じ構成であるため、ここでは、衝突検出センサ装置5について説明する。図2及び図3に示すように、衝突検出センサ装置5は、加速度センサ50(センサ)と、コネクタケース51(ケース)と、第1コネクタターミナル52(コネクタ端子)と、第2コネクタターミナル53(コネクタ端子)と、基準コネクタターミナル54、55(コネクタ端子)と、リード56〜59とから構成されている。
加速度センサ50は、所定方向の加速度を検出し、データ送信要求指令に応じて、検出した加速度データを送信するセンサである。図3に示すように、加速度センサ50は、四角形状であり、対角の隅部に第1端子50aと第2端子50bが、別の対角の隅部に基準端子50c、50dがそれぞれ配置されている。加速度センサ50は、第1端子50aに入力されるデータ送信要求指令を受信し、自らが通信対象であるか否かを判定する。自らが通信対象である場合、検出した加速度データを第1端子50aから送信する。また、第1端子50aに入力されるデータ送信要求指令を第2端子50bから送信する。さらに、第2端子50bに入力されるデータを第1端子50aから送信する。ここで、基準端子50c、50dは、第1端子50a及び第2端子50bを経て伝送される信号の基準となる基準信号をやり取りする端子であり、加速度センサ50の内部で互いに接続されている。
図2及び図3に示すように、コネクタケース51は、第1コネクタターミナル52、第2コネクタターミナル53、及び基準コネクタターミナル54、55を固定するとともに、加速度センサ50を収容する樹脂からなるケースである。コネクタケース51は、第1コネクタケース51aと、第2コネクタケース51bとから構成されている。第1コネクタケース51aには、後述する第1コネクタターミナル52、第2コネクタターミナル53、及び基準コネクタターミナル54、55の被固定部52d〜55dを一体成形によって固定するコネクタターミナル固定部51c(コネクタ端子固定部)が設けられている。また、第1コネクタケース51a及び第2コネクタケース51bには、切欠き部が設けられている。第1コネクタケース51aに第2コネクタケース51bを組付けると、これら切欠き部によって、加速度センサ50を収容する加速度センサ収容部51dが構成される。さらに、コネクタケース51bの端部には、車両取り付け用のボルトが挿通される円筒状の金属ブッシュ51eが一体成型されている。
第1コネクタターミナル52、第2コネクタターミナル53、及び基準コネクタターミナル54、55は、リード56〜59を介して接続される加速度センサ50を、図1における通信バス3に接続するための金属からなる導体である。第1コネクタターミナル52は、加速度センサ50の第1端子50aをエアバッグECU2側の伝送ライン3bに接続する。また、第2コネクタターミナル53は、加速度センサ50の第2端子50bを衝突検出センサ装置6側の伝送ライン3bに接続する。さらに、基準コネクタターミナル54、55は、加速度センサ50の基準端子50c、50dをエアバッグECU2側及び衝突検出センサ装置6側の基準ライン3aにそれぞれ接続する。
図4に示すように、第1コネクタターミナル52は、底部52aと、センサ接続部52bと、接触部52c(外部装置接続部)とから構成されている。底部52aは、矩形部と、矩形部の中央から矩形部に平行に屈曲して延在する屈曲部とからなる板状の部材である。センサ接続部52bは、矩形部の一端部から垂直に延在する板状の部材である。センサ接続部52bの端部には、突起部52dが設けられている。接触部52cは、屈曲部の端部からセンサ接続部52bとは反対側に垂直に延在する狭幅の板状の部材である。底部52a、センサ接続部52b、及び接触部52cは、厚さの均一な板材を形状加工するとともに、曲げ加工することによって構成されている。そして、底部52aと、センサ接続部52b及び接触部52cの底部52a側の一部が、コネクタターミナル固定部51cに一体成形によって固定される被固定部52eを構成している。ここで、被固定部52eにおいて、センサ接続部52bの占める割合は極わずかであり、さらに、接触部52cは狭幅であるため、被固定部52eの体積は、底部52aによってほぼ決まる。
図5に示すように、第2コネクタターミナル53及び基準コネクタターミナル54、55も、第1コネクタターミナル52と同様に、それぞれ底部53a〜55aと、センサ接続部53b〜55bと、接触部53c〜55cとから構成されている。センサ接続部53b〜55bの端部には、突起部53d〜55dがそれぞれ設けられている。底部53a〜55a、センサ接続部53b〜55b、及び接触部53c〜55cは、厚さの均一な第1コネクタターミナル52と同一の板材を形状加工するとともに、曲げ加工することによって構成されている。被固定部53e〜55eの体積は、第1コネクタターミナル52と同様に、底部53a〜55aによってほぼ決まる。第2コネクタターミナル53及び基準コネクタターミナル54、55は、底部53a〜55aの形状を除き、第1コネクタターミナル52と同一形状であるため、説明は省略する。
図2及び図3に戻り説明する。図3に示すように、第1コネクタターミナル52、第2コネクタターミナル53、及び基準コネクタターミナル54、55は、突起部52d〜55dが、加速度センサ50の各辺を挟んで第1端子50a、第2端子50b、及び基準端子50c、50dと対向するように配置されている。さらに、図2に示すように、被固定部52e〜55e(一部図略)が、コネクタターミナル固定部51cに一体成型によって固定されている。具体的には、コネクタターミナル固定部51cの加速度センサ50側の端面から深さlの位置に、底部52a〜55aの上面が位置するように固定されている。つまり、底部52a〜55aのセンサ接続部52b〜55b側には、厚さlの樹脂層が形成されている。
リード56〜59は、加速度センサ50の第1端子50a、第2端子50b、及び基準端子50c、50dを、第1コネクタターミナル52、第2コネクタターミナル53、及び基準コネクタターミナル54、55に、それぞれ接続するための板状の導体である。図6に示すように、リード56は、加速度センサ接続部56aと、コネクタターミナル接続部56bと、これら接続部同士を連結する連結部56cとから構成されている。コネクタターミナル接続部56bには、貫通穴56dが設けられている。リード57〜59も、リード56と同様に、それぞれ加速度センサ接続部57a〜59aと、コネクタターミナル接続部57b〜59bと、連結部57c〜59cとから構成されている。コネクタターミナル接続部57b〜59bには、貫通穴57d〜59dがそれぞれ設けられている。リード57〜59は、リード56と同一形状であるため、説明は省略する。
図3に示すように、リード56の加速度センサ接続部56aは、加速度センサ50の第1端子50aにはんだ付けされている。また、リード56のコネクタターミナル接続部56bは、第1コネクタターミナル52の突起部52eに貫通穴56dを挿通させた状態ではんだ付けされている。リード57の加速度センサ接続部57aは、加速度センサ50の第2端子50bにはんだ付けされている。また、リード57のコネクタターミナル接続部57bは、第2コネクタターミナル53の突起部53eに貫通穴57dを挿通させた状態ではんだ付けされている。リード58、59の加速度センサ接続部58a、59aは、加速度センサ50の基準端子50c、50dにそれぞれはんだ付けされている。また、リード58、59のコネクタターミナル接続部58b、59bは、基準コネクタターミナル54、55の突起部54d、55dに貫通穴58d、59dを挿通させた状態でそれぞれはんだ付けされている。
ここで、コネクタターミナル固定部51cの体積に対する第1コネクタターミナル52、第2コネクタターミナル53、及び基準コネクタターミナル54、55の被固定部52e〜55eの全体積の比率が、所定比率以上になるように設定されている。前述したように、被固定部52e〜55eの体積は、底部52a〜55aによってほぼ決まる。具体的には、底部52a〜55aの全面積が、所定面積以上になるように設定されている。また、底部52a〜55aのセンサ接続部52b〜55b側の樹脂の体積が、所定体積以下になるように設定されている。具体的には、底部52a〜55aのセンサ接続部52b〜55b側の樹脂層の厚さlが、所定体積に対応した所定厚さ以下に設定されている。所定比率及び所定体積は、衝突検出センサ装置5の使用温度範囲を考慮し、コネクタターミナル52〜55とリード56〜59の接続部及びリード56〜59と加速度センサ50の接続部が破損しない最適な値に設定されている。
次に、図1を参照して、エアバッグ装置1の具体的動作について説明する。図1において、イグニッションスイッチ12がオンすると、バッテリ13の出力電圧が供給され、エアバッグECU2は作動を開始する。エアバッグECU2は、通信バス3、4を介して衝突検出センサ装置5〜8に電源電圧を供給する。電源電圧が供給されると、衝突検出センサ装置5〜8は作動を開始する。その後、エアバッグECU2は、衝突検出センサ装置5〜8に対するデータ送信要求指令を通信バス3、4を介して順次シリアル転送する。衝突検出センサ装置5〜8は、データ送信要求指令を受信し、自らが通信対象であるか否かを判定する。そして、自らが通信対象である場合、検出した加速度データをエアバッグECU2に順次シリアル転送する。エアバッグECU2は、内部に設置されているセンサの検出した加速度と、衝突検出センサ装置5〜8の検出した加速度に基づいて、運転席用フロントエアバッグ9、助手席用フロントエアバッグ10、サイドエアバッグ11を展開させ、車両の乗員を保護する。
最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、樹脂製のコネクタケース51の熱膨張又は熱収縮によって発生する応力を低減し、加速度センサ50、リード56〜59、及びコネクタターミナル52〜55間の接続部の破損を防止することができる。そのため、衝突検出センサ装置5の信頼性を向上することができる。コネクタターミナル固定部51cは、線膨張係数の大きな樹脂で構成されている。これに対し、被固定部52e〜55eは、線膨張係数が樹脂より小さい金属で構成されている。そのため、コネクタターミナル固定部51cの体積に対する被固定部52e〜55eの全体積の比率を所定比率以上にすることで、新たな要素を追加したり、材質を変更することなく、樹脂の熱膨張又は熱収縮によって発生する応力を低減することができる。これにより、加速度センサ50、リード56〜59、及びコネクタターミナル52〜55間の接続部の破損を防止でき、衝突検出センサ装置5の信頼性を向上することができる。
また、本実施形態によれば、底部52a〜55aの全面積を所定面積以上にすることで、被固定部52e〜55eの全体積を調整でき、コネクタターミナル固定部51cの体積に対する被固定部52e〜55eの全体積の比率を、簡単かつ確実に所定比率以上にすることができる。
さらに、本実施形態によれば、底部52a〜55aのセンサ接続部側52b〜55bの樹脂層の厚さlを所定厚さ以下にすることで、樹脂の体積を確実に所定体積以下し、センサ接続部52b〜55bに加わる応力をさらに抑えることができる。
なお、本実施形態では、コネクタターミナル固定部51cの体積に対する被固定部52e〜55eの全体積の比率を所定比率以上にする例を挙げているが、これに限られるものではない。たとえば、コネクタターミナル固定部51cの体積に対する被固定部52eの体積のみの比率を所定比率以上にするだけでもよい。その場合でも、同様の効果を得ることができる。
1・・・エアバッグ装置、2・・・エアバッグECU、3、4・・・通信バス、3a、4a・・・基準ライン、3b、4b・・・伝送ライン、5〜8・・・衝突検出センサ装置、50・・・加速度センサ、50a・・・第1端子、50b・・・第2端子、50c、50d・・・基準端子、51・・・コネクタケース、51a・・・第1コネクタケース、51b・・・第2コネクタケース、51c・・・コネクタターミナル固定部、51d・・・加速度センサ収容部、51e・・・金属ブッシュ、52・・・第1コネクタターミナル、53・・・第2コネクタターミナル、54、55・・・基準コネクタターミナル、52a〜55a・・・底部、52b〜55b・・・センサ接続部、52c〜55c・・・接触部、52d〜55d・・・突起部、52e〜55e・・・被固定部、56〜59・・・リード、56a〜59a・・・加速度センサ接続部、56b〜59b・・・コネクタターミナル接続部、56c〜59c・・・連結部、56d〜59d・・・貫通穴、9・・・運転席用フロントエアバッグ、10・・・助手席用フロントエアバッグ、11・・・サイドエアバッグ、12・・・イグニッションスイッチ、13・・・バッテリ
Claims (5)
- 物理的変位を検出するセンサと、固定のための被固定部を有し、外部装置と前記センサとの間で信号を伝達する金属からなるコネクタ端子と、前記被固定部を固定するコネクタ端子固定部を有し、前記コネクタ端子を固定するとともに前記センサを収容する樹脂からなるケースと、前記センサと前記コネクタ端子とを電気的に接続するリードとを備えたセンサ装置において、
前記コネクタ端子は、前記コネクタ端子固定部の体積に対する前記被固定部の体積の比率が所定比率以上であることを特徴とするセンサ装置。 - 前記コネクタ端子は、底部と、前記底部の一端から略垂直に延在し、前記リードを介して前記センサと電気的に接続されるセンサ接続部と、前記底部の他端から前記センサ接続部とは反対側に略垂直に延在し、前記外部装置に電気的に接続される外部装置接続部とからなり、
前記被固定部は、少なくとも前記底部であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。 - 前記底部は、前記センサ接続部側からみた面積が所定面積以上であることを特徴とする請求項2に記載のセンサ装置。
- 前記コネクタ端子固定部は、前記底部の前記センサ接続部側の樹脂の体積が所定体積以下であることを特徴とする請求項2又は3に記載のセンサ装置。
- 前記コネクタ端子固定部は、前記底部の前記センサ接続部側の樹脂の厚さが所定厚さ以下であることを特徴とする請求項4に記載のセンサ装置。
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