JP2008203072A - 角速度および加速度検出用複合センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、周囲の温度が変化しても、半田付け部分に応力が負荷されるということはなく、また半田付けの組立工数も少なくすることができる角速度および加速度検出用複合センサを提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の角速度および加速度検出用複合センサは、電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、ＧＮＤコネクタ端子７７および取付支柱７９における回路基板６５に挿入される一端側を並設したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に自動車の車体制御装置の中で、車体の挙動を検知するために用いられる角速度および加速度検出用複合センサに関するものである。

従来の加速度検出用センサは、図１４に示すような構成となっていた。図１４において、１は加速度検出手段で、この加速度検出手段１は外側面に加速度出力部２を設けている。３は加速度処理回路で、この加速度処理回路３は前記加速度検出手段１における加速度出力部２にリード線４を介して電気的に接続され、そして前記加速度検出手段１におけるアナログからなる出力信号をデジタルからなる出力信号に変換するものである。また、前記加速度処理回路３には、電源電極５、出力電極６およびＧＮＤ電極７を設けている。８は回路基板で、この回路基板８は上面に前記加速度処理回路３を設けている。９はケースで、このケース９は内底面に前記加速度検出手段１および回路基板８を載置するとともに、外側面に外方へ突出するように電源コネクタ端子１０、一対の加速度出力コネクタ端子１１およびＧＮＤコネクタ端子１２を設けている。また、前記加速度処理回路３における電源電極５はケース９における電源コネクタ端子１０にリード線１３を介して電気的に接続され、かつ出力電極６は加速度出力コネクタ端子１１にリード線１３を介して電気的に接続され、さらにＧＮＤ電極７はＧＮＤコネクタ端子１２にリード線１３を介して電気的に接続されている。

以上のように構成された従来の加速度検出用センサについて、次にその動作を説明する。

加速度検出用センサに加速度が負荷されると、その加速度に応じたアナログからなる出力信号が加速度検出手段１からリード線４を介して加速度処理回路３に入力される。そして、この加速度処理回路３により、アナログからなる出力信号をデジタルからなる出力信号に変換し、そしてリード線１３を介して加速度出力コネクタ端子１１から外部に出力するものである。

上記した従来の加速度検出用センサは、加速度処理回路３における電源電極５、出力電極６およびＧＮＤ電極７とケース９における電源コネクタ端子１０、加速度出力コネクタ端子１１およびＧＮＤコネクタ端子１２とをリード線１３を介して接続するようにしているため、周囲の温度変化によって、加速度処理回路３における電源電極５、出力電極６およびＧＮＤ電極７とケース９における電源コネクタ端子１０、加速度出力コネクタ端子１１およびＧＮＤコネクタ端子１２が、取付方向および熱膨張係数の違いにより互いに異なる方向に膨張収縮したとしても、リード線１３が容易に変形することにより、電源電極５、出力電極６、ＧＮＤ電極７、電源コネクタ端子１０、加速度出力コネクタ端子１１およびＧＮＤコネクタ端子１２の半田付け部分にはその応力は加わらないものであった。

また、上記従来の加速度検出用センサは、ケース９の内底面に加速度検出手段１を設けた構成としているが、加速度検出手段１の替わりに、角速度検出手段（図示せず）を設けて、角速度検出用センサを構成することもできるものである。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−１７２６７８号公報

しかしながら、上記した従来の構成においては、加速度処理回路３における電源電極５、出力電極６およびＧＮＤ電極７とケース９における電源コネクタ端子１０、加速度出力コネクタ端子１１およびＧＮＤコネクタ端子１２とをリード線１３を介して接続する構成としているため、リード線１３は、まず一端側を前記電源電極５、出力電極６およびＧＮＤ電極７に半田付けし、その後、他端側を前記ケース９における電源コネクタ端子１０、加速度出力コネクタ端子１１およびＧＮＤコネクタ端子１２に半田付けする必要があり、その結果、加速度検出用センサの組立工数が増大するという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、周囲の温度が変化しても、半田付け部分に応力が負荷されるということはなく、また半田付けの組立工数も少なくすることができる角速度および加速度検出用複合センサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有するとともに角速度を検出する角速度検出手段と、電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有するとともに加速度を検出する加速度検出手段と、前記角速度検出手段、加速度検出手段および出力電極からの出力信号を処理する処理回路を載置するとともに電源電極孔、出力電極孔、ＧＮＤ電極孔および複数の取付孔を設けた回路基板と、この回路基板を収納するとともに、この回路基板における電源電極孔に挿通されて半田付けされる電源コネクタ端子と、出力電極孔に挿通されて半田付けされる出力コネクタ端子と、ＧＮＤ電極孔に挿通されて半田付けされるＧＮＤコネクタ端子と、取付孔に挿通されてかしめ固定される取付支柱とを設けたケースとを備え、前記電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱の回路基板に挿入される一端側を並設したもので、この構成によれば、電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱の回路基板に挿入される一端側を並設しているため、角速度および加速度検出用複合センサの周囲の温度が変化しても、電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱は同一の方向に膨張、収縮することになり、その結果、回路基板に発生する内部応力は小さくなるため、電源電極孔と電源コネクタ端子、出力電極孔と出力コネクタ端子およびＧＮＤ電極孔とＧＮＤコネクタ端子との半田付け部分には応力が加わりにくくなり、これにより、回路基板と、ケースにおけるコネクタ端子との電気的な接続にリード線を使用しなくても良いため、角速度および加速度検出用複合センサの組立工数も少なくすることができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱の熱膨張係数を略同一としたもので、この構成によれば、電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱の熱膨張係数を略同一としているため、角速度および加速度検出用複合センサの周囲の温度が変化しても、電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱の熱変化による寸法変化量は略同一となるもので、これにより、電源電極孔と電源コネクタ端子、出力電極孔と出力コネクタ端子およびＧＮＤ電極孔とＧＮＤコネクタ端子との半田付け部分にはさらに応力が加わりにくくなるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、電源コネクタ端子、出力コネクタ端子およびＧＮＤコネクタ端子を黄銅で構成するとともに、取付支柱を銅で構成したもので、この構成によれば、電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子を黄銅で構成しているため、耐食性が良く、これにより、コネクタ端子の性能を長期にわたって安定化させることができ、また、取付支柱は銅で構成しているため、曲げ加工性が良く、これにより、かしめやすくなるため、ケースに回路基板を確実に取り付けることができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の角速度および加速度検出用複合センサは、電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有するとともに角速度を検出する角速度検出手段と、電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有するとともに加速度を検出する加速度検出手段と、前記角速度検出手段、加速度検出手段および出力電極からの出力信号を処理する処理回路を載置するとともに電源電極孔、出力電極孔、ＧＮＤ電極孔および複数の取付孔を設けた回路基板と、この回路基板を収納するとともに、この回路基板における電源電極孔に挿通されて半田付けされる電源コネクタ端子と、出力電極孔に挿通されて半田付けされる出力コネクタ端子と、ＧＮＤ電極孔に挿通されて半田付けされるＧＮＤコネクタ端子と、取付孔に挿通されてかしめ固定される取付支柱とを設けたケースとを備え、前記電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱の回路基板に挿入される一端側を並設しているため、角速度および加速度検出用複合センサの周囲の温度が変化しても、電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱は同一の方向に膨張、収縮することになり、その結果、回路基板に発生する内部応力は小さくなるため、電源電極孔と電源コネクタ端子、出力電極孔と出力コネクタ端子およびＧＮＤ電極孔とＧＮＤコネクタ端子との半田付け部分には応力が加わりにくくなり、これにより、回路基板と、ケースにおけるコネクタ端子との電気的な接続にリード線を使用しなくても良いため、角速度および加速度検出用複合センサの組立工数も少なくすることができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における角速度および加速度検出用複合センサについて、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における角速度および加速度検出用複合センサの分解斜視図、図２は同角速度および加速度検出用複合センサの斜視図、図３は同角速度および加速度複合センサにおける角速度検出手段の分解斜視図、図４は同角速度検出手段の側断面図、図５は同角速度検出手段における振動子の斜視図、図６は同角速度検出手段の振動子における第１の腕部の断面図、図７は同角速度検出手段における振動子ケースの斜視図、図８は同角速度検出手段における振動子ケースを裏側から見た斜視図、図９は同角速度検出手段を裏側から見た斜視図、図１０は同角速度センサにおける収納部の斜視図、図１１は同角速度センサにおける収納部を下側から見た斜視図、図１２は同角速度および加速度複合センサにおける加速度検出手段の裏面図である。

図１〜図１２において、２１は角速度検出手段で、この角速度検出手段２１は図３に示すように、振動子２２と、この振動子２２を収納する振動子ケース２３と、この振動子ケース２３を閉塞する蓋２４と、前記振動子ケース２３を収納する収納部２５と、この収納部２５を覆うように設けられたカバー２６とにより構成されている。また、前記振動子２２は図５に示すように、第１の腕部２７、第２の腕部２８および第１の腕部２７と第２の腕部２８の一端を接続する接続部２９とにより構成されている。そしてまた、前記振動子２２は図６に示すように、Ｓｉからなる基材３０の上面の全面にわたってＰｔとＴｉの合金薄膜からなる共通ＧＮＤ電極３１を設け、さらにこの共通ＧＮＤ電極３１の上面にＰＺＴ薄膜からなる圧電層３２を設けている。さらにまた、前記音叉形状の振動子２２は、図５に示すように、上面の略中央の内側に位置して、圧電層３２の上面に一対の第１の駆動電極３３ａを設けるとともに、略中央の外側に位置して圧電層３２の上面に一対の第２の駆動電極３３ｂを設けている。また、この振動子２２は、上面の先端側に位置して、圧電層３２の上面に一対の検出電極３４を設けるとともに、第１の駆動電極３３ａおよび第２の駆動電極３３ｂより根元側に位置して、圧電層３２の上面にモニター電極３５を設けている。

そしてまた、前記振動子２２における接続部２９の表面に位置して、圧電層３２の表面にＧＮＤ電極３６を設けている。また、前記振動子ケース２３はセラミックにより構成され、そしてこの振動子ケース２３は内底面から外底面にわたってセラミックと配線用導体の層構造からなる多層回路基板３７を設けており、そしてこの多層回路基板３７の上面には、図９に示すように、第１の配線用電極３８と第２の配線用電極３９を設けている。また、多層回路基板３７の上面には、図４に示すように、前記第１の配線用電極３８と金あるいはアルミニウムからなるワイヤー線４０により電気的に接続されたＩＣ４１を設けるとともに、第２の配線用電極３９と電気的に接続されたコンデンサ４２を設けている。そして前記ＩＣ４１は振動子ケース２３の内側に収納されるとともに、振動子２２における検出電極３４から出力される出力信号を処理するものである。また、前記振動子ケース２３における多層回路基板３７の外底面には図８に示すように、６つの銀からなるケース電極４２を設けるとともに、図７に示すように、多層回路基板３７の上面の外周にわたってセラミックからなる側壁４３を設けており、そしてこの側壁４３の上面にコバールからなる金属枠４４を設けている。

さらに、前記振動子ケース２３における内底面には図７に示すように、段差部４５を設けており、かつこの段差部４５には、図５に示す振動子２２における接続部２９を固着するとともに、この接続部２９を固着した両側に位置して第３の配線用電極４６を設けており、そしてこの第３の配線用電極４６は、ワイヤー線４０を介して振動子２２における第１の駆動電極３３ａ、第２の駆動電極３３ｂ、検出電極３４、モニター電極３５およびＧＮＤ電極３６と電気的に接続している。そして、前記振動子ケース２３における開口部は振動子ケース２３の内側が真空雰囲気となるように蓋２４により封止している。前記収納部２５には、前記振動子ケース２３が収納されるとともに、一端が前記振動子２２における第１の駆動電極３３ａ、第２の駆動電極３３ｂあるいは検出電極３４と電気的に接続される少なくとも３つの端子４７の他端を一体に埋設している。４８は前記収納部２５の略中央に位置して収納部２５における角速度の検知軸と略平行に設けられ、かつ前記振動子ケース２３を載置する載置部で、この載置部４８には前記端子４７の一端側を埋設するとともに、この載置部４８から前記端子４７の一端側の先端部４９を露出させている。

また、収納部２５の外底面には、図１１に示すように、６つの電極用凹部５１を設けており、そしてこの電極用凹部５１に、収納部２５に一体に埋設した端子４７の他端側の先端部を露出させることにより、電源電極５２、ＧＮＤ電極５３、出力電極５４および３つの固定用電極５５を設けている。そしてまた、前記６つの端子４７には、図４に示すように、略中央にそれぞれＺ形状の屈曲部５６を設け、この屈曲部５６により振動子ケース２３が収納部２５に対して変位するように構成している。さらに、収納部２５の外底面には、図９に示すように、３つの凹部５７を設けている。また、前記カバー２６には、図３に示すように、開口部側に３つの係止爪５８を設け、かつこの係止爪５８を図１１に示す収納部２５における凹部５７でかしめ固定することにより、図９に示すように、ＧＮＤ電位接続部５９を収納部２５の外底面に設けている。

６０は加速度検出手段で、この加速度検出手段６０は図１２に示すように、内部に可動電極板（図示せず）および固定電極板（図示せず）を設けるとともに、この可動電極板（図示せず）および固定電極板（図示せず）と一端が電気的に接続された電源電極６１、Ｘ軸加速度出力電極６２、Ｙ軸加速度出力電極６３およびＧＮＤ電極６４を底面に設けている。６５は回路基板で、この回路基板６５は、上面に角速度検出手段２１および加速度検出手段６０を設けるとともに、処理回路６６を設けており、そしてこの処理回路６６により、前記角速度検出手段２１における出力電極５４からの角速度信号出力および加速度検出手段６０におけるＸ軸加速度出力電極６２とＹ軸加速度出力電極６３からの加速度信号出力を処理している。

また、前記回路基板６５には、一辺側に上方から下方にわたって、一直線上にスルホール電極からなる第１の出力電極孔６７、第２の出力電極孔６８、電源電極孔６９、ＧＮＤ電極孔７０および調整電極孔７１を設けており、そして前記第１の出力電極孔６７および第２の出力電極孔６８は、処理回路６６を介して前記角速度検出手段２１における出力電極５４ならびに加速度検出手段６０におけるＸ軸加速度出力電極６２およびＹ軸加速度出力電極６３と電気的に接続している。そしてまた、前記回路基板６５における電源電極孔６９は角速度検出手段２１における電源電極５２および加速度検出手段６０における電源電極６１と電気的に接続するとともに、ＧＮＤ電極孔７０は、角速度検出手段２１におけるＧＮＤ電極５３および加速度検出手段６０におけるＧＮＤ電極６４と電気的に接続している。そしてまた、前記回路基板６５には４つの頂点の近傍に位置して取付孔７２を設けている。

７３は有底筒状の樹脂製のケースで、このケース７３は前記回路基板６５を内側に収納するとともに上部に開口部７３ａを設けており、さらに熱膨張係数が１９．３×１０^-6［１／℃］の黄銅からなる電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、ＧＮＤコネクタ端子７７および調整コネクタ端子７８の各々の一端側が内側に一直線上に整列するように設けられるとともに、他端側が外方へ突出するように一体に設けられている。そして、前記ケース７３における電源コネクタ端子７４の一端側は、前記回路基板６５における電源電極孔６９に挿通されて半田付けにより固定されるとともに、第１の出力コネクタ端子７５の一端側は、第１の出力電極孔６７に挿通されて半田付けにより固定されている。さらに、第２の出力コネクタ端子７６の一端側は第２の出力電極孔６８に挿通されて半田付けにより固定され、そしてこれと同様に、ＧＮＤコネクタ端子７７はＧＮＤ電極孔７０に挿通されて半田付けにより固定され、さらに、調整コネクタ端子７８は調整電極孔７１に挿通されて半田付けにより固定されている。また、前記ケース７３における内底面の４つの頂点の近傍に位置して、熱膨張係数が１６．７×１０^-6［１／℃］の銅からなる取付支柱７９を一体に設けており、そしてこの取付支柱７９の先端の円筒部８０を回路基板６５の取付孔７２に挿入した後、円筒部８０をかしめることにより、ケース７３に回路基板６５を固定している。８１は樹脂製の蓋で、この蓋８１は前記ケース７３における開口部７３ａを封止しているものである。

上記した本発明の一実施の形態においては、電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６およびＧＮＤコネクタ端子７７を黄銅で構成しているため、耐食性が良く、これにより、コネクタ端子の性能を長期にわたって安定化させることができ、また、取付支柱７９は銅で構成しているため、曲げ加工性が良く、これにより、かしめやすくなるため、ケース７３に回路基板６５を確実に取り付けることができるという効果が得られるものである。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度および加速度検出用複合センサについて、次にその組立方法を説明する。

まず、予め準備した図１３（ａ）に示すＳｉからなる基材３０の上面に図１３（ｂ）に示すように、ＰｔとＴｉの合金薄膜からなる共通ＧＮＤ電極３１を蒸着により形成し、その後、図１３（ｃ）に示すように、共通ＧＮＤ電極３１の上面にＰＺＴ薄膜からなる圧電層３２を蒸着により形成する。

次に、図１３（ｄ）に示すように、圧電層３２の上面にＴｉとＡｕの合金薄膜からなる形成途上電極３５ａを蒸着により形成し、その後、図１３（ｅ）に示すように、所定の形状になるように、共通ＧＮＤ電極３１、圧電層３２および形成途上電極３５ａの不要な箇所を除去し、圧電層３２の上面に第１の駆動電極３３ａ、第２の駆動電極３３ｂ、検出電極３４、モニター電極３５およびＧＮＤ電極３６を形成する。

次に、共通ＧＮＤ電極２３側に電圧を印加するとともに、第１の駆動電極３３ａ、第２の駆動電極３３ｂ、検出電極３４、モニター電極３５およびＧＮＤ電極３６を接地することにより、圧電層３２を分極する。

次に、基材２２における不要な箇所を除去することにより、図１３（ｆ）に示すように、個片の振動子２２を形成する。

次に、予め準備したセラミックからなる絶縁体（図示せず）と配線用導体（図示せず）からなる多層回路基板３７および段差部４５の上面に、Ａｕからなる第１の配線用電極３８、第２の配線用電極３９および第３の配線用電極４６を形成し、その後、多層回路基板３７の下面にＡｇからなるケース電極４２を形成する。

次に、多層回路基板３７の上面の外周にわたってセラミックからなる側壁４３を形成し、その後、この側壁４３の上面にコバールからなる金属枠４４を固着する。

次に、ＩＣ４１をケース２３における多層回路基板３７の略中央の上面に実装し、その後、このＩＣ４１における電極（図示せず）と多層回路基板３７における第１の配線用電極３８をワイヤー線４０を介してワイヤーボンディングにより電気的に接続する。

次に、コンデンサ４２をケース２３における第２の配線用電極３９にはんだ付けする。

次に、音叉型の振動子２２における接続部２９の下面をケース２３の段差部４５の上面に固着し、その後、振動子２２の上面に形成された第１の駆動電極３３ａ、第２の駆動電極３３ｂ、検出電極３４、モニター電極３５およびＧＮＤ電極３６とケース２３における第３の配線用電極４６をアルミニウムからなるワイヤー線４０を介してワイヤーボンディングにより電気的に接続する。

次に、振動子ケース２３の開口部に、金属製の蓋２４をシーム溶接により窒素雰囲気中で固着する。

次に、予め折り曲げることにより屈曲部５６を設けた６つの端子４７を成形金型（図示せず）に設置した後、成形金型（図示せず）に溶融している樹脂を流し込み、端子４７の一端側を埋設する載置部４８を、端子４７の一端側における先端部４９が載置部４８から露出するように形成するとともに、端子４７の他端を一体に埋設する収納部２５を、この収納部２５における外底面から端子４７における他端側が露出するように形成し、さらに、収納部２５における外底面に電極用凹部５１および凹部５７を形成する。

次に、収納部２５における載置部４８にケース２３を載置した後、載置部４８における裏面側からはんだ付けすることにより、端子４７における一端側の先端部４９に振動子ケース２３におけるケース電極４２を電気的に接続する。

次に、収納部２５における電極用凹部５１に位置して、端子４７における他端側を折り曲げて、収納部２５の外底面に電源電極５２、ＧＮＤ電極５３、出力電極５４および３つの固定用電極５５を形成する。

次に、金属製のカバー２６を収納部２５にかぶせた後、カバー２６の開口部側に設けた３つの係止爪５８を収納部２５の外底面に設けた３つの凹部５７に位置させてかしめ固定することにより、ＧＮＤ電位接続部５９を収納部２５の外底面に形成する。

次に、前記角速度検出手段２１を回路基板６５の上面に、角速度検出手段２１における電源電極５２、出力電極５４、ＧＮＤ電極５３および固定用電極５５が回路基板６５に電気的に接続されるように載置する。

次に、予め準備した加速度検出手段６０を回路基板６５の上面に、加速度検出手段３１における電源電極６１、Ｘ軸加速度出力電極６２、Ｙ軸加速度出力電極６３およびＧＮＤ電極６４が回路基板６５と電気的に接続されるように載置する。

次に、回路基板６５の上面に処理回路６６を載置した後、回路基板６５をリフロー炉（図示せず）に通過させることにより、回路基板６５の上面に角速度検出手段２１、加速度検出手段６０および処理回路６６を半田付けする。

次に、予め、電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、ＧＮＤコネクタ端子７７および調整コネクタ端子７８をインサート成形することによりケース７３を形成した後、ケース７３における取付支柱７９、電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、ＧＮＤコネクタ端子７７および調整コネクタ端子７８に、それぞれ回路基板６５における取付孔７２、電源電極孔６９、第１の出力電極孔６７、第２の出力電極孔６８、ＧＮＤ電極孔７０および調整電極孔７１を挿通させる。

次に、取付支柱７９における円筒部８０をかしめることにより、ケース７３に回路基板６５を固定した後、第１の出力電極孔６７、第２の出力電極孔６８、電源電極孔６９、ＧＮＤ電極孔７０および調整電極孔７１に、それぞれケース７３における第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、電源コネクタ端子７４、ＧＮＤコネクタ端子７７および調整コネクタ端子７８を半田付けすることにより、電気的に接続する。

最後に、ケース７３の開口部７３ａを蓋８１で閉塞する。

上記した本発明の一実施の形態においては、電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、ＧＮＤコネクタ端子７７および取付支柱７９の回路基板６５に挿入される一端側を並設しているため、角速度および加速度検出用複合センサの周囲の温度が変化しても、電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、ＧＮＤコネクタ端子７７、調整コネクタ端子７８および取付支柱７９は同一の方向に膨張、収縮することになり、その結果、回路基板６５に発生する内部応力は小さくなるため、電源電極孔６９と電源コネクタ端子７４、第１の出力電極孔６７と第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力電極孔６８と第２の出力コネクタ端子７６およびＧＮＤ電極孔７０とＧＮＤコネクタ端子７７との半田付け部分には応力が加わりにくくなり、これにより、回路基板６５と、ケース７３における電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、ＧＮＤコネクタ端子７７および調整コネクタ端子７８との電気的な接続にリード線を使用しなくても良いため、角速度および加速度検出用複合センサの組立工数も少なくすることができるという効果が得られるものである。

次に、上記した本発明の一実施の形態における角速度および加速度検出用複合センサについて、その動作を説明する。

まず、外部に設けた電源（図示せず）により、電源コネクタ端子７４、回路基板６５を介して処理回路６６により交流電圧に変換し、この交流電圧を角速度検出手段２１における振動子２２の第１の駆動電極３３ａおよび第２の駆動電極３３ｂに印加する。また、同様に、駆動電極３５を回路基板６５におけるＧＮＤ電極孔７０、ＧＮＤコネクタ端子７７を介して接地すると、振動子２２が屈曲振動する。この状態において、振動子２２の長手方向の中心軸回りに角速度ωで角速度検出手段２１が回転すると、振動子２２にＦ＝２ｍｖ×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、検出電極３４に発生する電荷からなる出力信号を出力電極５４を介して回路基板６５における処理回路６６により出力電圧に変換し、第１の出力コネクタ端子７５および第２の出力コネクタ端子７６を介して相手側のコンピュータ（図示せず）に入力することにより、角速度を検出するものである。また、同様に、加速度検出手段３１における可動電極板（図示せず）および固定電極板（図示せず）に電源コネクタ端子７４、電源電極６１および電源電極２７を介して５Ｖを印加した状態において、加速度検出手段６０の平面に水平な方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向に加速度が加わると、可動電極板（図示せず）が移動することになり、可動電極板（図示せず）と固定電極板（図示せず）との間に設けたコンデンサの容量が変化する。そして、この容量の変化を加速度検出手段６０の内部で出力電圧に変換し、Ｘ軸方向の加速度をＸ軸加速度出力電極６２、回路基板６５、第１の出力コネクタ端子７５および第２の出力コネクタ端子７６を介して相手側コンピュータ（図示せず）に入力することにより、Ｘ軸方向の加速度を検出するものである。また、同様に、Ｙ軸方向の加速度をＹ軸加速度出力電極６３、回路基板６５、第１の出力コネクタ端子７５および第２の出力コネクタ端子７６を介して相手側コンピュータ（図示せず）に入力することにより、Ｙ軸方向の加速度を検出するものである。そして、相手側コンピュータ（図示せず）により、車体に加わる角速度、Ｘ軸方向の加速度およびＹ軸方向の加速度を解析することにより、車体の挙動を分析するものである。

ここで、角速度および加速度検出用複合センサの周囲の温度が常温である２５℃〜８５℃まで変化する場合を考えると、本発明の一実施の形態における角速度および加速度検出用複合センサにおいては、電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６およびＧＮＤコネクタ端子７７の熱膨張係数が１９．３×１０^-6［１／℃］であり、一方、取付支柱７９の熱膨張係数は１６．７×１０^-6［１／℃］であって、両者は熱膨張係数を略同一としているため、一端側の全長が２．１６ｍｍである電源コネクタ端子７４、第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力コネクタ端子７６、ＧＮＤコネクタ端子７７の熱変化による寸法変化量は２．５×１０^-3ｍｍであり、一方、同じく全長２．１６ｍｍである取付支柱７９の熱変化による寸法変化量は２．１６×１０^-3ｍｍという具合に、両者は略同一となるもので、これにより、電源電極孔６９と電源コネクタ端子７４、第１の出力電極孔６７と第１の出力コネクタ端子７５、第２の出力電極孔６８と第２の出力コネクタ端子７６およびＧＮＤ電極孔とＧＮＤコネクタ端子との半田付け部分にはさらに応力が加わりにくくなるという効果が得られるものである。

本発明に係る角速度および加速度検出用複合センサは、周囲の温度が変化しても、電源電極孔と電源コネクタ端子、出力電極孔と出力コネクタ端子およびＧＮＤ電極孔とＧＮＤコネクタ端子との半田付け部分には応力が加わりにくく、かつ組立工数も少なくすることができるという効果を有するものであり、特に自動車の車体制御装置の中で、車体の挙動を検知するために用いられる角速度および加速度検出用複合センサとして有用なものである。

本発明の一実施の形態における角速度および加速度検出用複合センサの分解斜視図 同角速度および加速度検出用複合センサの斜視図 同角速度および加速度複合センサにおける角速度検出手段の分解斜視図 同角速度検出手段の側断面図 同角速度検出手段における振動子の斜視図 同角速度検出手段の振動子における第１の腕部の断面図 同角速度検出手段における振動子ケースの斜視図 同角速度検出手段における振動子ケースを裏側から見た斜視図 同角速度検出手段を裏側から見た斜視図 同角速度センサにおける収納部の斜視図 同角速度センサにおける収納部を下側から見た斜視図 同角速度および加速度複合センサにおける加速度検出手段の裏面図 本発明の一実施の形態の角速度および加速度検出用複合センサにおける角速度検出手段の組立工程図 従来の加速度検出用センサの斜視図

符号の説明

２１ 角速度検出手段
５２，６１ 電源電極
５３，６４ ＧＮＤ電極
５４，６２，６３ 出力電極
６０ 加速度検出手段
６５ 回路基板
６６ 処理回路
６７ 第１の出力電極孔
６８ 第２の出力電極孔
６９ 電源電極孔
７０ ＧＮＤ電極孔
７１ 調整電極孔
７２ 取付孔
７３ ケース
７４ 電源コネクタ端子
７５ 第１の出力コネクタ端子
７６ 第２の出力コネクタ端子
７７ ＧＮＤコネクタ端子
７８ 調整コネクタ端子
７９ 取付支柱

Claims (3)

1. 電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有するとともに角速度を検出する角速度検出手段と、電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極を有するとともに加速度を検出する加速度検出手段と、前記角速度検出手段、加速度検出手段および出力電極からの出力信号を処理する処理回路を載置するとともに電源電極孔、出力電極孔、ＧＮＤ電極孔および複数の取付孔を設けた回路基板と、この回路基板を収納するとともに、この回路基板における電源電極孔に挿通されて半田付けされる電源コネクタ端子と、出力電極孔に挿通されて半田付けされる出力コネクタ端子と、ＧＮＤ電極孔に挿通されて半田付けされるＧＮＤコネクタ端子と、取付孔に挿通されてかしめ固定される取付支柱とを設けたケースとを備え、前記電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱の回路基板に挿入される一端側を並設した角速度および加速度検出用複合センサ。
2. 電源コネクタ端子、出力コネクタ端子、ＧＮＤコネクタ端子および取付支柱の熱膨張係数を略同一とした請求項１記載の角速度および加速度検出用複合センサ。
3. 電源コネクタ端子、出力コネクタ端子およびＧＮＤコネクタ端子を黄銅で構成するとともに、取付支柱を銅で構成した請求項１記載の角速度および加速度検出用複合センサ。

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