JP3053898B2 - 移動体の加速度及び/又は傾斜の検出センサ - Google Patents

移動体の加速度及び/又は傾斜の検出センサ

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JP3053898B2
JP3053898B2 JP3112825A JP11282591A JP3053898B2 JP 3053898 B2 JP3053898 B2 JP 3053898B2 JP 3112825 A JP3112825 A JP 3112825A JP 11282591 A JP11282591 A JP 11282591A JP 3053898 B2 JP3053898 B2 JP 3053898B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項1の上位概念に
記載の移動体の加速度及び/又は傾斜を検出するセンサ
に関する。
【0002】
【従来の技術】未公開ドイツ特許出願第3939410
号明細書から、例えば自動車等の移動体に固定される熱
感応形加速度及び傾斜センサが既知である。ケーシング
が、回転対称形の中空室を形成し、中空室は上方に向か
って円錐状に先細になっている。中空室は、気泡領域を
除いて完全に液体により充填されている。ケーシングの
内側の被覆プレートの上に、ホイートストーンブリッジ
回路の形のセンサの評価回路の一部を形成する、オーム
抵抗素子として形成されている電気回路素子が設けられ
ている。更に、電気的に加熱可能であり温度に感応する
電気回路素子を厚膜技術により形成することが記載され
ている。センサの動作は、オーム抵抗として形成されて
おり所定の温度に加熱される回路素子の抵抗が、熱放出
量の変化とともに変化することを基礎としている。静止
位置において回路素子は、センサの中の気泡と熱的に接
続している。センサが加速される及び/又は傾斜される
と、気泡が移動し、回路素子は液体流により囲まれる。
熱放出状態の変化により回路素子のオーム抵抗が変化
し、この変化は、評価回路により検出される。このセン
サは、移動体の傾斜及び加速度の閾値検出に特に適して
いる。
【0003】
【発明の効果】従来の技術に対して、請求項1の特徴部
分に記載の構成を有する本発明のセンサは、移動体の傾
斜及び/加速度を特に正確に検出することができる利点
を有する。自動車分野においてこれは、事故の際に乗客
保護装置を使用することを可能にするだけでなく、ナビ
ゲーション装置の使用も可能にする。機械的に動作する
傾斜及び加速度センサに対して本発明のセンサの別の1
つの利点は、摩擦によるヒステリシスが発生して測定特
性に影響を及ぼすことがないことである。
【0004】周囲温度が変動する際に測定抵抗の特性が
互いに同一に変化し抵抗差だけが評価されるのでセンサ
の温度依存性が非常に低いことも利点である。これによ
りセンサを大きい温度範囲内でも使用することができる
からである。使用される液体媒体に対する出力信号の依
存性が低いことも利点である。更に、信号評価のために
必要な回路コストが小さい利点もある。
【0005】その他の本発明の実施例では、大きな利点
が厚膜技術で製造され中空室の内側で隆起している気泡
の中に、オーム抵抗として形成されている電気回路素子
を装着することによりもたらされる。すなわちこれによ
り、抵抗素子が装着されている厚膜の熱容量が小さいの
でセンサが迅速に応動する利点が得られる。更に、評価
回路を有利に集積することを可能にするハイブリッド技
術で安価に製造することができる。センサの測定精度を
抵抗素子の間の間隔の調整により簡単に変化することが
できることは大きな利点である。更に、センサ中空室の
幾何学的寸法と、液体温度とを互いに調整することによ
り、センサの減衰特性を種々の用途に対して非常に簡単
に整合することができる利点もある。センサ中空室にお
ける互いに対向して位置する側面に、それぞれ2つの抵
抗を設け、これらの抵抗を1つのブリッジ回路に接続す
ると特に有利である。図3の回路により、測定ブリッジ
回路の出力信号の振幅を有利に高めることができ、従っ
て、センサの感度を高めることもできる。この回路の別
の1つの利点は、出力信号が周囲温度に無関係であるこ
とである。厚膜技術で抵抗素子を製造することと、これ
らの抵抗を適切に配置することにより、傾斜角範囲及び
感度を有利に変化することができる。
【0006】
【実施例】次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳し
く説明する。
【0007】図1A〜Cにおいて、10によりセンサが
示され、センサ10はケーシング11を有し、ケーシン
グ11は中空室12を形成している。ケーシング11は
例えば直方体又は円筒状であることもあり、又はその他
の適当な形状を有することもある。センサ10の中空室
12の中にはガス14及び液体15が、液体15をガス
14から分離している液体表面が存在する程度に存在す
る。厚膜気泡袋16及び18は、ケーシング11の2つ
の側壁131及び132から出発してセンサ10の中空
室12の中に隆起している。側壁131,132のそれ
ぞれの上に1つ又は複数の厚膜気泡袋16,18が設け
られている。この例においては、厚膜気泡袋16及び1
8の中にそれぞれ2つの抵抗171,172及び19
1,192が集積されており、抵抗171,172及び
191,192は電気的に加熱することができ、これら
の抵抗値は温度とともに変化する。加速度及び傾斜が零
に等しい、センサ10の初期位置においては、又は加速
度及び傾斜が互いに相殺する場合には抵抗171,17
2及び191,192において著しい部分が液体15に
より濡らされている。これは、双方の抵抗171,17
2及び191,192において同一の熱放出状態が支配
していることを意味する。センサ10がその初期位置に
おいて示されている図1のAと異なり、図1のBは、角
度αだけ傾斜しているセンサ10を示す。この場合、抵
抗171,172は、抵抗191,192に比してより
広く液体15により濡らされている。抵抗171,17
2及び191,192における熱放出状態は、初期位置
に比して互いに逆方向に変化し、これにより抵抗17
1,172及び191,192の抵抗値が互いに逆方向
に変化する。抵抗の変化は、傾斜角度αに依存し、評価
回路により検出される。
【0008】図1のCには、センサ10の側壁131の
正面図が示されている。側壁131の形状は、側壁13
1に対向して位置する側壁132に対応している。抵抗
171及び172はそれぞれ厚膜気泡袋16の中に集積
されている。抵抗171及び172は、抵抗171及び
172がセンサ10の静止位置において液体15により
同一の程度に濡らされるように配置されている。21に
より静止位置の液体のレベルが示されており、22によ
り、図1のBに示されている角度αのずれに対応する液
体のレベル面が示されている。
【0009】図2のA〜Cにおいては、円筒状センサ1
0の側壁131の正面図が示されている。側壁131に
対向して位置する側壁132は同一に形成されている。
このセンサ10においては、互いに対向して位置する側
壁131及び132のそれぞれの上で2つの厚膜気泡袋
161及び162が隆起している。厚膜気泡袋161及
び162の中にはそれぞれ2つの抵抗素子171.1,
171.2及び172.1及び172.2が、これらの
抵抗素子がセンサ10の初期位置において同一程度に液
体15により濡らされるように側壁131の上に配置さ
れている。この例においては、抵抗素子171.1,1
71.2及び172.1及び172.2は三日月状かつ
平面状であり、それぞれセンサ10の液体表面に対して
垂直に位置している。これにより、センサ軸の周りの傾
斜も、センサ軸に対して垂直な軸の周り傾斜も検出する
ことができる。センサ10は、側壁の上に抵抗素子を巧
妙な平面形状に形成することにより非常に高い感度で応
答するように構成することができる。図2のA〜Cのセ
ンサ10の動作原理は、図1A〜Cのセンサ10の動作
原理を基礎としている。センサ10がセンサ軸に対して
垂直な軸の周りを傾斜している図1のBとは異なり、図
2のBにおいては、センサ軸の周りを角度αだけ傾斜さ
れているセンサが示されている。センサ10の双方の側
壁131及び132の上に4つの抵抗素子171.1,
171.2及び172.1及び172.2を配置するこ
とによりこのような傾斜角度を検出することができる。
【0010】図2のCにおいては、センサの縦断面図が
示されている。センサ抵抗を備えている側壁131及び
132の間隔を調整することにより、センサ軸に対して
垂直な軸の周りの傾斜に対してセンサ10の感度を調整
することができる。間隔が大きいほど、測定精度も高
い。更に、センサ10の減衰特性を、センサ中空室12
の幾何学的寸法と、液体15の粘度とにより調整するこ
とができる。
【0011】図3のAにおいては、図1のA〜Cのセン
サのセンサブリッチ回路30が示されている。この装置
は実質的に2つの並列に接続されている分岐31及び3
2から成り、分岐31及び32にはそれぞれ、側壁13
1の抵抗171又は172と、側壁132の抵抗191
又は192との2つの抵抗が直列接続されている、すな
わち一方の分岐31には抵抗171及び191が直列接
続され、他方の分岐32には抵抗192及び172が直
列接続されている。双方の分岐には一定の電圧Uが印加
されている。抵抗171,172及び191及び192
は、これらの抵抗を流れる電流により加熱される。抵抗
171,172,191及び192の抵抗値は温度に依
存する。測定信号として、点1と点2との間で出力電圧
Uaがタップして取出される。点1は、分岐31の上に
かつ抵抗171と抵抗191との間に位置する。点2は
第2の分岐32の上にかつ抵抗192と抵抗172との
間に位置する。電圧Uaは、抵抗171に対する抵抗1
91の相対的な抵抗値変化が、抵抗192に対する抵抗
172の相対的な抵抗値変化に正確に同一な場合に零と
なる。抵抗171及び172はセンサ中空室12の一方
の側壁131の上にあり、抵抗191及び192はセン
サ中空室12の他方の側壁132の上にあり、1つの側
壁の上の2つの抵抗が、図1のCに示されているように
配置されているので、センサ軸に対して垂直な軸の周り
をセンサ10が傾斜すると、抵抗171及び172の合
成抵抗値と抵抗191及び192の合成抵抗値とは互い
に逆に変化する。これにより測定信号Uaの振幅が高め
られる。センサブリッチ回路30のすべての抵抗は一定
の電圧により加熱され、すべての抵抗の特性は、周囲温
度が変化すると同一に変化し、更に温度差は評価される
ので、この回路装置は周囲温度には可成り無関係であ
る。
【0012】図2のBに示されているようにセンサ軸の
周りのセンサ10の傾斜を検出するために、気泡袋上に
配置されている4つの抵抗を、図3のBに示されている
ように接続しなければならない。この場合、互いに逆に
変化する抵抗171.1及び172.1は分岐31の上
に直列接続され、対応する抵抗191.1及び192.
1は分岐32の上に直列接続されている。測定信号の評
価は、図3のAに示されている回路と同一の原理に従っ
て行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】静止位置におけるセンサの縦断面図および角度
αだけ傾斜しているこのセンサの縦断面図ならびにセン
サの正面図を示す。
【図2】別のセンサの静止位置における側壁の正面図お
よび角度αだけ傾斜しているセンサの正面図ならびにセ
ンサの縦断面図である。
【図3】図1のセンサの回路装置の回路図および図2の
センサの回路装置の回路図である。
【符号の説明】
10 センサ 11 ケーシング 12 中空室 131,132 側壁 14 ガス 15 液体 16 厚膜気泡袋 18 厚膜気泡袋 161,162,181,182 厚膜気泡袋 171,172,191,192 抵抗 30 センサブリッジ回路 31,32 ブリッジ回路の分岐
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボト ツィーゲンバイン ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン リ ヒャルト シュトラウス ヴェーク 21 (72)発明者 ギュンター シュテッヒャー ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスブル ク ゼーシュトラーセ 64 (56)参考文献 実開 平1−167670(JP,U) 実開 平1−137412(JP,U) 特表 平1−501415(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 15/02 G01C 9/06 G01C 9/18 - 9/22 G01P 15/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空室を形成しているケーシングと、中
    空室の中に完全には充填されずに存在する液体と、評価
    回路の構成素子として、電気的に加熱可能で温度に対し
    て感応する電気回路素子とを有する、例えば自動車等の
    移動体の加速度及び/又は傾斜を検出するセンサにおい
    て、ケーシング(11)の中空室(12)の中に互いに
    対向して位置する少なくとも2つの加熱可能で温度に対
    して感応する電気回路素子(17,19)が、移動体の
    加速度及び傾斜が零に等しいか又は加速度の作用と傾斜
    の作用とが互いに相殺している初期位置にセンサ(1
    0)がある場合には液体(15)により互いに同一に濡
    らされ、移動体の加速度及び/又は傾斜により少なくと
    も2つの回路素子(17,19)の濡れ状態が、加速度
    の作用と傾斜の作用とが相殺しない場合には異なること
    を特徴とする移動体の加速度及び/又は傾斜を検出する
    センサ。
JP3112825A 1990-05-18 1991-05-17 移動体の加速度及び/又は傾斜の検出センサ Expired - Lifetime JP3053898B2 (ja)

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DE19939094C1 (de) * 1999-08-18 2001-09-27 Infineon Technologies Ag Neigungsmesser und Verwendung eines Halbleitersensors als Neigungsmesser
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DE3939410A1 (de) * 1989-11-29 1991-06-06 Bosch Gmbh Robert Sensor

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