JP3210439B2 - 加速度計 - Google Patents

加速度計

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JP3210439B2 JP26352292A JP26352292A JP3210439B2 JP 3210439 B2 JP3210439 B2 JP 3210439B2 JP 26352292 A JP26352292 A JP 26352292A JP 26352292 A JP26352292 A JP 26352292A JP 3210439 B2 JP3210439 B2 JP 3210439B2
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ダブリュ．カワテ ケイス
イー．マンデビル レイモンド
ビー．クリステンセン ダグラス
オウ．サウスワース ロバート
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テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の技術分野は状態センサー
の分野であって、さらに詳しくは、本発明は機械的に運
動可能で、電気信号を発生し、この電気信号を調整する
電気回路手段を含んでいる状態応答手段を有する加速度
計のようなセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】ルドルフに付与された米国特許第４，４
８３，１９４号、コルトンに付与された米国特許第４，
４３５，７３７号、ブロックに付与された再発行米国特
許第３１，５４９号およびピッツァーに付与された米国
特許第３，２４０，０７３号に示されているようなキャ
パシター型加速度計および同様の種々の型式の状態セン
サーは普通航空機および自動車の応用面および同様のも
のに使用され、または使用されるために提案されてい
て、これらのセンサーは衝撃、振動および過酷な温度変
化を受ける傾向があるが、安価で、長期間の用役寿命に
わたって信頼性のある正確な性能特性を発揮するように
なされるのが望ましい。しかし、多くのこれらのセンサ
ーは性能能力が制限され、または過大な費用を要して製
造されている。従って、このようなセンサーは性能にお
いて改善された信頼性を有し、安価に製造され得て広い
範囲の応用面を見出すことができることが望ましい。
【０００３】関連のある加速度計装置が本願譲受人に譲
渡された１９９０年１２月１７日付出願の審査中の米国
特許願一連番号第０７／６２８，２４９号（１８４４
２）に示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
で改良された状態応答センサーを提供し、自動車の応用
面に使用するのに特に適した加速度計のような新規で改
良された状態応答センサーを提供し、改善された信頼性
および応答性を有することを特徴とする加速度計装置を
提供し、改善された温度不感性を有する加速度計装置を
提供し、また小型で、過酷な自動車の環境状態で使用に
耐えるのに適した頑丈な構造の加速度計装置を提供する
ことである。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】簡単に言うと、本発明の新
規で改良された状態応答装置は或る状態の生起に応答し
て最初の電気信号を発生するように運動可能の状態応答
手段を有する加速度計または同様のものを含んでいる。
この状態応答手段は新規な方法で最初の電気信号を増幅
し、較正し、またはその他の調整を行ってその状態に対
応する出力信号を発生する電気回路手段に組合されてい
る。望ましい実施例においては、センサーは新規で有利
な性能特性を有する別個の別々に試験可能の加速度計ユ
ニットを有する加速度計を含んでいて、この加速度計は
有利な方法で別個の別々に試験可能の電気回路手段に対
して配置されて小型な、頑丈な安価な加速度計機構を形
成するようになっている。この機構の構造は、容易に組
立ることができ、また過酷な環境においても長期間の寿
命にわたってこの機構を保護するように確実に信頼性を
有して包囲されるようになっている。
【０００６】本発明の望ましい実施例においては、前述
の別々の加速度計ユニットは一方の面内に形成された凹
部または溝を有する頑丈で剛性的な電気絶縁セラミック
基層を含んでいる。導電性フィルム手段または同様のも
のがこの面上に付着されてこの凹部の内側にあるキャパ
シター検出プレート、この凹部の外側にあるキャパシタ
ーソースプレートコネクターパッド（ｃａｐａｃｉｔｏ
ｒ ｓｏｕｒｃｅ ｐｌａｔｅ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ
ｐａｄ）または同様のものおよび前記検出プレートおよ
びソースプレートコネクターおよび望ましくは前記基層
の面の縁部に沿って形成されるそれぞれのターミナルパ
ッドに接続される回路の通路を形成している。この加速
度計ユニットはさらに頑丈な弾性的金属の平らな導電性
プレート部材を含み、この導電性プレート部材は取付け
部分、キャパシターソースプレート部分（ｃａｐａｃｉ
ｔｏｒ ｓｏｕｒｃｅ ｐｌａｔｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）
および共通平面内にある一体的な弾性ビーム手段を設け
られるようにエッチングその他の加工を施されている。
この部材の取付け部分は基層上のソースプレートコネク
ターに対して導電関係で固定され、このようにしてこの
部材のソースプレート部分を基層の凹部内の検出プレー
ト上に正確に位置決めして第１の軸線に沿う加速力に応
答してこの軸線に沿って検出プレートに接近、離隔する
ように運動可能になしている。このように、この加速度
計ユニットは容易に信頼性を有して均一な性能特性を有
するようになされるのである。間隔片手段がビーム手段
と協働して加速度計ユニットが落下して、またはその他
の過大な、または軸外の加速力を受けた場合にビームに
対する損傷の危険を減少させるようにビーム手段が附形
され、間隔片手段がこの部材のソースプレート部分上に
設けられるのである。基層および部材の材料はまた同じ
熱膨張特性を有するように選択され、ユニットの性能を
さらに改善するようになっている。
【０００７】望ましい実施例においては加速度計装置は
電気絶縁ハウジングベースを有し、この電気絶縁ハウジ
ングベースはこれから直立する一体的なピンを有し、上
述のような加速度計ユニットの基層はそれぞれのピンに
嵌合される溝またはその他の開口を有し、このユニット
をベース上に配置するようになっている。印刷回路盤ま
たは同様のもののような一方の側部に取付けられる信号
調整構成要素を有する信号調整電気回路手段はそれぞれ
のピンに嵌合される対応する開口を設けられている。こ
れらのピンの遠隔端部は、回路手段を加速度計ユニット
内のプレート部材に対して固定されてその上方に位置す
る関係で固定して小型の安価な加速度計機構を形成する
ように杭打ち加工（ｓｔａｋｅ）またはその他の加工に
より頭部を形成（ｈｅａｄｅｄ ｏｖｅｒ）されてい
る。望ましい実施例においては、額縁の形状のガスケッ
トのようなガスケット手段がプレート部材の廻りで基層
上に配置されていて、コップ状のカバーまたは同様なも
のがガスケット手段の上に配置されてプレート部材上を
伸長して上述のキャパシターの検出プレートおよびソー
スプレートの間からの汚損物を除外するようになってい
る。回路ユニットはカバー上に位置している。このカバ
ーは、また所望の場合にはガスケット手段も上述のピン
に嵌合される対応する開口を設けられて、ピンがまたカ
バーおよびガスケット手段を組立てられた関係で加速度
計機構内に位置決めして固定するのに役立つようになさ
れるのが望ましい。銀充填エポキシまたは同様のものの
ような導電性接着剤が配置されて、回路手段および加速
度計ユニットが加速度計機構内に組込まれた後で回路盤
上の信号調整回路構成要素を回路の通路に電気的に接続
するようになされている。望ましい実施例においては、
カバーおよびガスケットは電気回路手段および基層のタ
ーミナル通路の間を伸長する対応する案内孔を有し、導
電性接着剤を内部に受入れて、回路手段を基層上の検出
プレートおよびソースプレートに接続するとともに加速
度計ユニットのキャパシター内の検出プレートおよびソ
ースプレートの間に接着剤の流れるのを阻止するように
なっている。回路盤上に設けられた中空リベットがカバ
ーの孔内に伸長して接着剤に接続されて回路盤をカバー
およびガスケットに対して相対的に位置決めし、回路手
段、カバー、ガスケットおよび基層をベースのピン上に
組立た後で、導電性接着剤がカバーの孔内に導入される
のを可能になすのが望ましい。第２のハウジング部分が
ハウジングベースに固定されて加速度計機構を包囲する
ようになすのが望ましい。
【０００８】望ましい実施例においては、遮蔽手段が加
速度計機構内の電気回路手段および基層を少なくとも一
部分取巻く関係で配置されて、加速度計機構を電磁的な
干渉作用から遮蔽するように配置されていて、この遮蔽
手段はまたハウジングベースのピン上に嵌合される開口
を有し、遮蔽手段を加速度計機構に対して組立てられた
関係に固定するようになされるのが望ましい。この遮蔽
手段は加速度計機構を取巻く立方体を形成するように引
張りまたは折返しを行い得る６つの一体的な側部を有す
る金属シートを含むのが望ましい。
【０００９】このような配置においては、加速度計ユニ
ットおよび電気回路手段はそれぞれ個々に作られ、試験
されるようになされるのである。これらのものはハウジ
ングベース部分に容易に正確に組立てられるようになさ
れていて、導電性接着剤が容易に付与されて回路手段を
基層の回路の通路に信頼性を有して経済的な方法で電気
的に接続するようになされるのである。６つの側部を有
する遮蔽手段が使用される場合には、この遮蔽手段は容
易に回路手段に接地され（ｇｒｏｕｎｄｅｄ）、この遮
蔽手段の一側が容易に下方に折曲げられて、回路手段お
よび基層の回路の通路が装置のハウジング内の導電性接
着剤に電気的に接続された後で電気回路手段上に固定さ
れるようになされるのである。
【００１０】
【実施例】本発明の新規な改良された状態応答加速度計
の他の目的、利点およびその詳細は添付図を参照した以
下の本発明の望ましい実施例の詳細な説明によって明ら
かになる。
【００１１】図を参照すれば、図１および図２０から図
２２までにおける符号１０は本発明の加速度計の望まし
い実施例を示しているが、この加速度計は加速度計ユニ
ット１６および電気回路手段１８ならびにその他のこれ
らのユニット、回路手段およびその他の構成要素を小型
の互いに組立られた関係に固定するための加速度計構成
要素を受入れるように配置された多数の一体的なピン１
４を有するベース、すなわちハウジング部分１２を含む
ように示されている。例えば、この加速度計は電磁的干
渉遮蔽部２０、ガスケット２２、汚損物排除カバー２４
および図２０に示される順序で加速度計ユニットおよび
回路手段に組合される蓋２６を含むのが望ましい。
【００１２】ハウジング、すなわちベース部分１２は図
２および図３に示されるようにコップの形状になされ
て、底部１２．１、側壁部１２．２および開放端部を有
する。３つの一体的なピン１４がコップ形状の内側でベ
ースの底部から直立していて、それぞれのピンはハウジ
ングの開放端部に向って底部から間隔をおかれた肩部１
２．３を有する。他の肩部１２．４はハウジングの側壁
の廻りに伸長してハウジングの開放端部に向き、これの
近くにあるのが望ましい。これらのピンおよびピンの肩
部１２．３は加速度計ユニットおよびその他のピン上に
配置される構成要素に対する３点支持を与え、装置１０
内のこのユニットおよびその他の構成要素を互いに相対
的に位置決めするのに役立つのである。ユニット１６は
ハウジングベースの底部１２．１の上方に懸架されて組
立の間および引続く温度経過の間基層に対する応力を最
少になすようになっている。取付けボス１２．６がハウ
ジングの２つの反対両側から伸長している。ハウジング
はガラス充填ナイロンまたは同様のもののような強力
な、剛性的な容易にモールド成形される電気絶縁材料に
よって形成されるのが望ましく、真鍮または同様の金属
になすのが望ましいアイレット２８がこれらのボスの開
口１２．７内に取付けられて、図３に３０で示されるボ
ルトが選択されたトルクによって引下げられて加速度計
を、振動および同様のものによる所望のトルクを失う傾
向を生じさせないで３２にて図解的に示された自動車ま
たは同様のものの上に緊締するようになされるのであ
る。ターミナル３４がベースの底部１２．１の孔内に嵌
合し、ハウジング部分内の保護スリーブ１２．８内に封
止エポキシ３４．１によって封止されて固定されて、タ
ーミナルの上端部３４．２がピン１４およびハウジング
のピンの肩部１２．３に対して相対的に選択された位置
に配置され、反対側のターミナルの端部３４．３がハウ
ジングからスリーブ１２．８内に伸長するようになって
いる。
【００１３】電磁的干渉遮蔽部２０は立方体を形成する
ように図４および図５に示されるように折返されるよう
に配置された６つの一体的な側部機素２０．１−２０．
６を有する薄い導電性金属プレートを含むのが望まし
い。この立方体の底部に配置される一方の側部機素２
０．１は溝２０．７の形状になすのが望ましい３つの開
口を有し、これらの開口がまたそれぞれの側部機素２
０．２−２０．４内に伸長してピン１４およびハウジン
グ部分１２内のリブ１２．３上に嵌合するようになって
いる。間隙溝２０．８がハウジングベース内のターミナ
ル３４上に嵌合するように設けられていて、他の側部機
素２０．５は２つの部分２０．５ａ，２０．５ｂに分割
され、それぞれが遮蔽部に対する研磨されたコネクター
ターミナルとして役立つようになされた、幅を減少され
た部分２０．９を有する。この遮蔽部の６番目の側部２
０．６は最初図４および図５に実線で示されるように曲
げられないで形成されるが、立方体の底部２０．１の上
方にあるように図４および図５に破線２０．６ａによっ
て示されるように下方に折曲げられるようになってい
る。それぞれの側部機素２０．２−２０．５は７．９４
mm（０．３１２５ｉｎ）程度の高さｈを有するのが望ま
しい。所望の場合には、側部２０．６は理解されるよう
に部分２０．５ａ，２０．５ｂの間を下方に嵌合するよ
うに折返される、破線により示される延長部を含むよう
になされるのである。
【００１４】図６および図７に示される加速度計ユニッ
ト１６は基層３６および平らな金属プレート部材３８を
含んでいる。特に図１７および図１８に示されるよう
に、この基層は、これの一方の面３６．２に形成されて
この面を横切って伸長する溝３６．１のような凹部を有
し、この溝の平らな底部３６．４に対して４５°の角度
でテーパーする溝の縁部３６．３を有する。この基層は
４．３２mm（０．１７０ｉｎ）程度の厚さを有し、溝ま
たはその他の凹部形状は０．０５１mm（０．００２ｉ
ｎ）の深さを有する。この厚さは温度変化の間にユニッ
ト１６を包装時に誘起される応力から絶縁する。導電性
金属フィルム手段または同様のものが基層の面に付着さ
れて溝３６．１の内側の基層の面にキャパシター検出プ
レート３６．５を形成し、また溝の外側の基層の面にキ
ャパシターソースプレートコネクターパッド３６．６を
形成し、またそれぞれ検出プレートおよびソースプレー
トコネクターに接続される回路の通路手段３６．７を形
成している。この回路の通路は図１７に示されるように
基層の面の一側に沿って配置されるターミナルパッド３
６．８まで伸長するのが望ましい。この導電性フィルム
手段はまた検出プレートおよび組合される回路の通路の
廻りに伸長する基層の面上の保護機素４０を形成し、基
層の面の縁部の対応するターミナルパッド４０．１に接
続されるようになされるのが望ましい。対応するターミ
ナルパッド４２もまた以下に説明される目的のために図
示のように機素の面の反対側の縁部に沿って形成される
のが望ましい。基層はまた図示のように溝の形状になす
のが望ましい開口３６．９を設けられて、ハウジング部
分１２内のピン１４およびリブ１２．５上に嵌合するよ
うになっている。基層は２５℃から１００℃までの温度
範囲で５．７６×１０-6cm／cm／℃の熱膨張係数を有す
る９４％アルミニウムセラミック材料によって形成さ
れ、−４０℃から１２５℃までの範囲にわたって比較可
能の熱膨張特性を有するようになすのが望ましい。導電
性フィルム手段は浅い溝の基層の面上に容易に正確に適
応できるように通常のスクリーンプリント技術によって
付着されるのが望ましい。
【００１５】加速度計ユニット１６内の平らな金属プレ
ート部材３８は頑丈な弾性的導電性金属から望ましくは
エッチングまたは同様の方法によって共通の平面内に配
置される取付け部分３８．１、キャパシターソースプレ
ート部分３８．２および一体的な弾性ビーム手段３８．
３を有するように形成されるのである。この部材の取付
け部分は基層上のキャパシターソースプレートコネクタ
ーパッド３６．６に対して導電関係に固定されて、ビー
ム手段がソースプレート３８．２を基層上の検出プレー
ト３６．５から選択された間隔をおかれた関係ｓにて支
持して、キャパシターを形成するようになされるのであ
る。プレート部材の取付け部分は選択された幅の中央部
分３８．１ａを含み、この中央部分がソースプレートコ
ネクター手段またはパッドに対して望ましくは薄い鑞４
４によって固定されて検出プレートに対して相対的に正
確に間隔をおかれるようになされ、中央部分から伸長す
る幅の小さいアーム３８．１ｂを含むようになすのが望
ましい。リベット、導電性エポキシ等のような代替的形
態の導電性固定手段もまた所望により使用できる。ビー
ム手段はそれぞれのアーム１８．１ａ、１８．１から互
いに側部と側部を接した関係で伸長する一対の第１のビ
ーム３８．３を含み、またこれらの２つの第１のビーム
の遠隔端部に連結される第１の部分３８．４ａおよびこ
の第１の部分から伸長してソースプレート３８．２を支
持する第２の部分３８．４ｂを有する第２のビーム３
８．４を含んでいる。プレート部材３８は０．７６mm
（０．０３０ｉｎ）程度の厚さを有するのが望ましい。
このような配置において、ソースプレートは検出プレー
トに対して大体平行な関係で検出プレートに向い、これ
から離隔するように動くようになされて、図７および図
１８にて４６で示される第１の軸線に沿って与えられる
加速力に応答してこの軸線に沿う信号の直線性を向上さ
せるようになされ、これによって上述のキャパシターの
容量を変化させて加速力に対応する電気信号を形成する
ようになされるのである。これらのアーム３８．１ｂに
対して選択された幅、厚さおよび長さは加速力に対する
このユニット１６の応答性を決定する実質的な因子であ
る。
【００１６】所望の場合、前記間隔ｓは図２３に示され
るような方法で改善された均一性および正確性を有して
決定されるのである。すなわち、甚だ薄い導電性金属フ
ィルムが通常の方法で基層３６上に付着されて上述した
ような検出プレート３６．５およびソースプレートコネ
クター３６．６を形成する時には、これらの検出プレー
トおよびソースプレートコネクターの上面は基層の溝３
６．１の深さによって決定される通りの互いに相対的な
正確に望まれるレベルに形成されるのである。次にガラ
スのフリット６２がソースコネクター３６．６の２つの
間隔をおかれた部分の上に付着されるのであるが、この
フリットは或る温度で融解可能の接着ガラスおよび前記
接着ガラスの融解温度にて形状保持性を保つ材料の、正
確に決定された小さい直径のガラスロッド６４を含んで
いる。次にガラスフリットが融解されて冷却され、接着
ガラスがソースプレートコネクター３６．６およびロッ
ドに接着されるようになされるのであるが、このフリッ
ト内の接着ガラスの相対的比率は、フリットが加熱され
て冷却された後で、図２３に示されるようにガラスロッ
ドがソースコネクターに当接して接着ガラスから突出
し、これによって図２３に示されるようにロッドの上側
が理解されるように検出プレート３６．５の上面よりも
高い選択されたレベルで正確に望まれる平面内にあるよ
うになされるのである。次に導電性鑞４４がソースプレ
ートコネクターの残余の部分上および望ましくはガラス
６２およびロッド６４上に付着され、プレート部材の取
付け部分３８．１は、鑞が融解され、冷却される時に緊
締装置（図示せず）によってロッドの頂部に圧下され、
これによって取付けプレート部分３８．１をソースプレ
ートコネクターの上方の正確なレベルにて導電関係でソ
ースプレートコネクターに対して固定して、ソースプレ
ート３８．２が検出プレート３６．５の上方に正確に決
定された間隔ｓに配置されるようになすのである。注目
されることは、ロッド６４がさらに大きい直径を有する
場合には、溝３６．１は基層から省略され得ることであ
る。しかし、この溝３６．１は若干小さい直径のロッド
６４とともに使用されて間隔ｓを決定するために溝と協
働するようになされるのが望ましいのである。
【００１７】本発明によって、ソースプレート３８．２
はこれの遠隔端部にそれぞれ第１のビーム３８．３に隣
接して配置される一対の一体的な間隔片部分３８．５を
設けられている。これらの間隔片部分は第１のビームに
係合して図６および図１７に示されるように第１の軸線
４６に垂直な部材３８の平面内の第２の軸線４８に沿う
ソースプレートの運動を制限するようになっている。こ
のようにして、間隔片部分は加速度計ユニットの落下ま
たは同様のことが生じる間の第１の軸線から外れて与え
られる加速力により第１のビームに対して損傷を生じる
ような第１のビームに対する応力を制限する。附加的な
一体的な間隔片部分３８．６がソースプレート３８．２
上に第２のビームのそれぞれの第１の部分３８．４ａに
隣接する第１のビームの遠隔端部の近くに位置して設け
られるのが望ましい。これらの附加的な間隔片部分は第
２のビームに係合するようになされてソースプレートの
第２の軸線に沿う運動をさらに制限し、これにより加速
度計ユニットが落下し、または同様のことが生じた場合
に第１のビームに対する応力をさらに制限するのであ
る。
【００１８】所望の場合、３８．９で示されるような附
加的な間隔片が取付け部分３８．１に係合するようにな
されて第１および第２の軸線（図１９参照）にそれぞれ
垂直な第３の軸線４９に沿って与えられる加速力に応答
して取付け部分に向くビーム３８．４の撓みを制限する
ようになされる。
【００１９】本発明によって、第１のビームはまた第２
の軸線に沿う加速力による第１のビームに対する損傷を
さらに制限するための望ましい形状が設けられるのであ
る。例えば、第１のビームはその長さの大部分に沿って
選択された幅ｗを設けられるが、３８．７で示されるさ
らに大きい幅まで、望ましくは図示のような拡がりの連
続的に増加する比率で第１のビームの形状がそれぞれの
取付け部分のアーム３８．１ｂに円滑に連結するように
合流するまで拡げられるのである。すなわち、それぞれ
の第１のビームはソースプレートの遠隔端部に隣接する
点からさらに広い寸法に拡がって取付けアームに出会う
まで第１のビームの縁部３８．８に沿って次第に小さく
なる半径を規定するようになされる。所望の場合には、
第１ビーム３８．３はその全長に沿ってテーパーして、
取付け部分に向ってさらに広くなされるが、望ましい実
施例においては、ビーム３８．３は図示のような形状を
有するのである。第１のビームの形状は落下または同様
のことが生じる間に応力の集中を最少にする（応力を低
下させて分布させる）のである。
【００２０】金属プレート部材３８はアロイ（Ａｌｌｏ
ｙ）４２、すなわち４２重量％ニッケルおよび残部が鉄
の公称組成を有する合金によって形成されるのが望まし
い。この合金は２５℃から１００℃までの温度範囲にて
５．７６×１０-6cm／cm／℃の熱膨張係数を有し、基層
３６の熱膨張係数と合致し、また−４０℃から１２５℃
までの範囲で比較可能の膨張特性を有し、加速度計の性
能が改善された温度不感性を示し、また長期間の用役寿
命にわたって広範な循環加熱作用に耐えるようになされ
るのが望ましい。
【００２１】モールド成形ゴムまたは同様のものによっ
て形成されるのが望ましいガスケット２２が図１０から
図１２までに示されるように額縁の形状に形成されるの
が望ましく、またハウジングベース部分のピン１４上に
嵌合するようになされた開口２２．１を設けられるのが
望ましい。このガスケットはまた中央窓２２．２を有
し、この窓の廻りに実質的に形成された隆起部２２．３
を有するのが望ましい。通気装置２２．４がこの窓の隆
起部に形成されている。このガスケットはまた３つの孔
２２．５の２つの列を有し、それぞれの列はガスケット
の２つの反対両側に沿って配置されて、それぞれの孔は
またそれぞれの孔の廻りに単一の隆起部２２．６を設け
られている。これらの孔２２．５は、加速度計ユニット
１６がハウジングベース内のピン１４上に取付けられる
時に、窓２２．２が金属プレート部材３８の廻りに嵌合
して、隆起部２２．３がセラミック基層３６に当接し、
ガスケットの孔２２．５が基層上のそれぞれのターミナ
ルパッド３６．８、４０．１と整合するようになされる
のである。カバー２４はコップの形状になされるのが望
ましく、ガスケット２２の廻りに具合よく嵌合するよう
に寸法決めされて、カバーの側部２４．１が基層３６の
縁部上に下方に向って伸長するようになされている。こ
のような配置にて、カバーの底部２４．５はプレート部
材３８の上方を伸長し、この装置が過大な加速力を受け
た場合に前記第１の軸線４６に沿うプレート部材のソー
スプレート部分の運動を制限するように配置されるので
ある。カバーはハウジングベースのピン１４上に嵌合す
るようになされた開口２４．２および２４．６を設けら
れ、ガスケットの孔２２．５および基層のターミナルパ
ッドに整合するように配置された孔２４．４を有する。
【００２２】カバー２４は比較的低い熱膨張係数を有す
る通常液晶ポリマーと称されるものによって形成され
て、３０％程度のガラス充填物を設けられ、基層３６お
よび金属プレート部材３８の熱膨張係数に合致するよう
に５．７６×１０-6cm／cm／℃の熱膨張係数を有するカ
バーを形成し、加速度計ユニットに対して応力が発生す
るのを回避するとともにカバー２４がこれらの廻りに密
接して嵌合するようになされるのが望ましい。
【００２３】電気回路手段１８は電気絶縁回路盤５０の
一方の側部５０．１に取付けられた集積回路ユニット５
２および同様のもののような信号調整構成要素を有する
前記電気絶縁回路盤５０を含んでいる。この回路手段は
また５０．２にて図解的に示されるようにこの回路盤の
反対の側部に研磨面を設けられている。この信号調整構
成要素は何れかの通常の型式のものになされて、本願譲
受人に共通に譲渡された審査中の１９９１年１１月１日
付出願の米国特許願第 号（１８５４１）
に示されるような温度補償および較正回路構成要素を含
むようになされるのが望ましい。回路手段１８の信号調
整構成要素は何れかの一般的な普通の型式のものである
から、これらの構成要素はここではさらに詳細には説明
されないが、回路手段の構成要素が回路の通路１８．１
を経てキャパシターの検出プレートおよびソースプレー
トに接続されて、加速度計ユニットによって与えられる
最初の電気信号を増幅し、較正し、またはその他の調整
を行うようになされ、また回路の通路１８．３を経て電
磁的干渉遮蔽部２０に接続されるようになされているこ
とが理解される。この回路盤は回路盤の回路の通路１
８．２および１８．３の位置にメッキ貫通孔５４および
５５を設けられている。本発明によって、開口１８．４
が電気回路手段に設けられ、ハウジングベースのピン１
４上に嵌合するようになっている。またアイレットまた
は中空リベット５２’が回路盤（通常の方法で回路の通
路１８．１に緊締され、または鑞付けされる）上に取付
けられて回路盤を通って伸長していて、また回路盤の反
対側５０．２から伸長してカバー２４の対応する孔２
４．４内に嵌合するようになっている。
【００２４】加速度計１０を組立てるに際し、加速度計
ユニット１６が電磁的干渉遮蔽部２０の内側に嵌合さ
れ、ガスケット２２がプレート部材３８の廻りで加速度
計ユニット上に配置され、カバー２４がガスケットの上
に嵌合されるようになされる。カバーは基層３６の内側
の廻りに嵌合し、また遮蔽部２０によって形成された立
方体内に嵌合するようになされる。電気回路手段１８は
またカバー２４の上方に位置するような関係に配置さ
れ、遮蔽部はその側部機素が回路手段の縁部の廻りに伸
長するようになされて、この回路手段上の研磨平面（ｇ
ｒｏｕｎｄ ｐｌａｎｅ）がカバー２４に向くように配
置されるのである。このカバーの形状はガスケットおよ
びカバーを加速度計ユニット１６に対し、また遮蔽部２
０に対して正しく整合させ、回路手段からカバー孔２
２．４内への中空リベットの端部５２．１の延長部が回
路手段をカバーに整合させるようになすようになってい
る。次にこれらの加速度計の副組立体の諸機素がハウジ
ングベース１２内に挿入されて、遮蔽部、基層、ガスケ
ット、カバーおよび回路手段の開口がピン１４に嵌合し
て加速度計機構をハウジングベース内に具合よく位置決
めするようになされるのである。この機構の副組立体の
諸機素の挿入を行う際に、回路手段はハウジングターミ
ナル３４が回路の通路１８．２内のメッキ貫通孔５４内
に嵌合し、また電磁的干渉遮蔽部ターミナル２０．９が
回路の通路１８．３のメッキ貫通孔５５内に嵌合するよ
うに配向されるのである。次にピン１４の遠隔端部が図
２１に１４．１で示されるように杭打ち、またはその他
の加工によって頭部を形成されて、加速度計機構の諸機
素を互いに固定された関係に固定するようになってい
る。
【００２５】研磨遮蔽部（ｇｒｏｕｎｄ ｓｈｉｅｌ
ｄ）の６つの側部２０．６がなお最初の折畳まれていな
い位置にある状態で、回路手段の回路の通路１８．２お
よび１８．３は銀充填エポキシ５８のような導電性材料
によってそれぞれターミナル３４および２０．９に電気
的に接続されて固定されるのである。（図２１参照）さ
らに、中空の分配管５６または同様のものがそれぞれの
中空リベット５２内に挿入され、銀充填エポキシのよう
な導電性接着剤５８が図２２に示されるようにそれぞれ
の中空リベット内に挿入され、基層３６上の検出プレー
トおよびソースプレートのターミナル３６．８および保
護パッド４０．１を回路手段上の回路の通路１８．１に
電気的に接続するようになされている。導電性接着剤５
８が挿入されてガスケットの孔２２．５、カバーの孔２
４．４および中空リベット、すなわちアイレット５２が
導電性接着剤によって実質的に均一に充填された時に、
管５６が引出されるようになすのが望ましい。これらの
リベットは５２．２および５２．３におけるようにテー
パーを付されて接着剤の導入を便利にするようになすの
が望ましい。中空リベット５２は回路盤の両側にて導電
性接着剤を充填されて、図３にてこの回路盤の上側のリ
ベットがパッド４２を基層上に接着して接着剤が硬化し
た後でこの構造体内における回路盤の対称的な支持を与
えるのに役立つようになすのが望ましい。遮蔽部の側部
２０．６がなお持上げられている状態で、電気回路手段
１８は、その記載が参考のために本明細書に組込まれて
いる既述の米国特許願（１８５４１）にさらに充分に説
明されているように、組合された加速度計ユニットに対
して較正され、または調節されるのである。この目的の
ために較正ターミナルパッドが図１３に図解的に示され
ているように回路手段１８上に設けられている。次に電
磁的干渉遮蔽部の６つの側部２０．６が回路手段１８の
上に折返され、所望の場合には接着剤または同様のもの
によって遮蔽部の側部２０．２，２０．４に固定される
のである。所望の場合、側部２０．６が回路手段１８上
に折返される前に、側部の延長部２０．６ａが側部２
０．６の残りの部分に対して９０°折返されるのであ
る。蓋２６は肩部２６．１が外方に向くように配置され
て、接着剤６１または同様のものによって蓋の肩部に配
置されるハウジング部分１２に固定されるが、この蓋は
ハウジングの肩部１２．４上に配置されてハウジングの
内側の加速度計機構に対して間隔をおかれた関係に配置
され、この機構をハウジング内に包囲するようになされ
るのである。
【００２６】このような配置により、加速度計の諸機素
はそれぞれ容易に製造されるようになされるのである。
別個の加速度計ユニット１６が作られて、別々に試験さ
れ、組立てられる装置１０を作るのに使用するための準
備がなされるのである。また別々の回路手段１８が作ら
れて、別々に試験されるようになされるのである。この
回路手段を製造するために行われる手順は製造の間に加
速度計ユニットに障害を与えることがなく、従ってこれ
らのユニットは能率的に製造されるのである。セラミッ
ク機素の面積部分は小さく小型になされるが、その厚さ
は相当の厚さになされて、大なる剛性を与えられ、安価
なセラミック材料のユニットの費用で改良された性能が
得られるのである。電磁的干渉遮蔽部を単一のユニット
として使用することは装置の組立を簡単化し、基層の背
面に対する研磨平面金属化加工の必要性を排除し、加速
度計ユニットキャパシターおよび回路手段１８の間で回
路盤に対して容易に施される研磨平面の利用は安価な費
用で性能を改良させるものと考えられるのである。ガス
ケット２２およびカバー２４は互いに協働して加速度計
ユニットのキャパシター内の検出プレートおよびソース
プレートから汚損物を排除して長期間の用役寿命にわた
って大なる信頼性を与えるのである。回路手段を加速度
計に電気的に接続するのに使用される導電性接着剤を保
持するためのガスケットの案内孔の利用は検出プレート
およびソースプレートの間に接着性汚損物を導入する危
険を排除するのである。また、加速度計の構造は、別個
に作られた加速度計の諸機素が、導電性接着剤が付与さ
れる前にハウジングピンによってともに組立てられて固
定され、接着剤が物理的に別々になされた回路手段およ
び加速度計ユニットの間に大きい確実性を有する電気的
接続を与え、組立られた装置内の回路手段およびユニッ
トの緊締の確実性をさらに向上させるのである。カバー
２４および基層の溝の底部は頂部および底部の制止部と
して役立ち、それぞれ実質的な加速力に応答してソース
プレートの運動を制限するようになされるのである。セ
ラミック基層の浅い溝およびカバー２４の緊密な載置状
態はスクィーズフィルム（ｓｑｕｅｅｚｅ ｆｉｌｍ）
の振動の減衰を与える。カバーの通気装置は、頂部の制
止作用を劣化させるような悪影響を与える恐れのあるガ
スケットの内側の真空または減圧状態を回避させる。基
層の溝および部材の平らなプレートは協働して甚だ小さ
い検出／ソースプレート間隔を均一に得られるのを可能
にし、低い費用で改良された装置の性能を達成できるよ
うになす。さらに、得られた装置は頑丈で小型で装置の
性能を劣化させる振動特性を有しないようになされる。
【００２７】本発明の特定の実施例が本発明を図示する
ことによって説明されたが、本発明は特許請求の範囲内
にある説明された実施例の総ての修正形態および等価物
を包含するものである。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているか
ら、センサーが有利な性能特性を有する別個の別々に試
験可能の加速度計ユニットを有する加速度計を含み、こ
れが有利な方法で別個の別々に試験可能の電気回路手段
に対して配置されて新規な方法で最初の電気信号を増幅
し、較正し、またはその他の調整を行ってその状態に対
応する出力信号を発生するようになされて小型な、頑丈
な安価な、容易に組立ることができ、過酷な環境におい
ても長期間の寿命にわたって確実に信頼性を有する加速
度計機構を提供するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって形成された加速度計ユニットの
平面図。
【図２】図１の装置に使用されるベース部分の平面図。
【図３】図２に示されたベース部分の部分的に断面図に
された側面立面図。
【図４】図１の装置に使用される遮蔽部の機素の平面
図。
【図５】図４に示された遮蔽部の機素の側面立面図。
【図６】図１の装置に使用される加速度計ユニットの平
面図。
【図７】図６のユニットの側面立面図。
【図８】図１の装置に使用されるカバーの平面図。
【図９】図８のカバーの一部分断面図とした側面立面
図。
【図１０】図１の装置に使用されるガスケットの平面
図。
【図１１】図１０のガスケットの側面立面図。
【図１２】図１０のガスケットの底面図。
【図１３】図１の装置に使用される電気回路手段の平面
図。
【図１４】図１３の回路手段の側面立面図。
【図１５】図１３の回路手段の底面図。
【図１６】図１の装置に使用されるハウジングの蓋の平
面図。
【図１７】ガラス瓶６の加速度計ユニットに使用された
基層の拡大尺度の平面図。
【図１８】図１７の線１８−１８に沿う断面図。
【図１９】図６の加速度計に使用されたプレス部材のさ
らに他の拡大尺度の平面図。
【図２０】図１の装置の組立を示すこの装置の分解斜視
図。
【図２１】図１の線２１−２１に沿う拡大尺度の断面
図。
【図２２】図１の装置における導電性接着剤の導入を示
す図２１の線２２−２２に沿うさらに他の拡大尺度の部
分的断面図。
【図２３】図６の線２３−２３に沿う拡大尺度の部分的
断面図。
【符号の説明】
１０ 加速度計 １２ ハウジング、すなわちベース部分 １２．８ 封止エポキシ １４ ピン １６ 加速度計ユニット １８ 電気回路手段 １８．１ 回路の通路 １８．２ 回路の通路 １８．３ 回路の通路 １８．４ 開口 ２０ 電磁的加速遮蔽部 ２２ ガスケット ２４ 汚損物排除カバー ２６ 蓋 ３０ ボルト ３２ 自動車等 ３４ ターミナル ３６ 基層 ３６．１ 溝 ３６．５ 検出プレート ３６．６ ソースプレートコネクター ３６．７ 回路通路手段 ３８ 平らな金属プレート部材 ３８．１ 取付け部分 ３８．２ キャパシターソースプレート部分 ３８．３ 第１のビーム ３８．４ 第２のビーム ３８．５ 間隔片部分 ４０ 保護基層 ４４ 導電性鑞 ４６ 第１の軸線 ４８ 第２の軸線 ４９ 第３の軸線 ５０ 電気絶縁回路盤 ５２ 信号調整集積回路ユニット ５２’ アイレットまたは中空リベット ５４ メッキ貫通孔 ５５ メッキ貫通孔 ５６ 中空の分配管 ６２ ガラスのフリット ６４ ガラスロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケイス ダブリュ．カワテ アメリカ合衆国マサチューセッツ州アト ルボロ フォールズ，バージニア アベ ニュー 12 (72)発明者 レイモンド イー．マンデビル アメリカ合衆国ロードアイランド州カン バーランド，ニコラス ドライブ 17 (72)発明者 ダグラス ビー．クリステンセン アメリカ合衆国マサチューセッツ州アト ルボロ，タングルウッド ドライブ 90 (72)発明者 ロバート オウ．サウスワース アメリカ合衆国ロードアイランド州ポウ タケット，ウエスト フォーリスト ア ベニュー 192 (56)参考文献 特開 昭60−252271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−228966（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−301575（ＪＰ，Ａ) 米国特許4267731（ＵＳ，Ａ) 国際公開91／13364（ＷＯ，Ａ１) 国際公開91／19986（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 15/125 G01P 15/08 G01P 1/02

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の面上にキャパシター検出プレート
    を形成する導電性手段、キャパシターソースプレートコ
    ネクター手段および前記検出プレートおよび前記ソース
    プレートコネクター手段に接続される回路の通路手段を
    有する電気絶縁セラミック基層と、導電性金属プレート
    部材であって、前記ソースプレートコネクター手段に対
    して導電関係に取付けられる取付け部分、キャパシター
    ソースプレート部分および前記取付け部分および前記ソ
    ースプレート部分の間を伸長して前記検出プレートに対
    して間隔をおかれた関係で前記部材の前記ソースプレー
    ト部分を支持してキャパシターを形成し、加速力に応答
    して前記検出プレートに対して相対的に運動可能で電気
    信号を与える一体的弾性ビーム手段を有する前記導電性
    金属プレート部材と、信号調整電気回路手段と、前記基
    層および前記電気回路手段内の開口を通って伸長して前
    記プレート部材に対してこれの上に位置する関係に前記
    電気回路手段を固定する一体的ピンを有するベースと、
    前記電気回路手段および前記基層の間を伸長して前記基
    層上の前記電気回路手段を前記回路の通路手段に電気的
    に接続して前記電気信号を調整し、前記加速力に対応す
    る出力信号を形成する導電性手段とを含んでいる加速度
    計。
  2. 【請求項２】 前記セラミック基層が前記一方の面内に
    ある平らな底部および選択された深さを有する凹部を有
    し、前記検出プレートが前記凹んだ底部の凹部内に形成
    されていて、また前記導電性金属プレート部材が前記取
    付け部分および前記ソースプレート部分および共通のプ
    レート内に配置された前記ビーム手段を有し、前記部材
    の前記取付け部分が前記凹部の外側にて前記ソースプレ
    ートコネクター手段に対してこれの上に位置する関係で
    固定されて、前記部材の前記ソースプレート部分を前記
    凹んだ底部上に前記検出プレートに対して選択された間
    隔をおかれた関係に配置するようになされた請求項１に
    記載された加速度計。
  3. 【請求項３】 前記ビーム手段が前記プレート部材の前
    記取付け部分から離隔するように伸長する一対の第１の
    ビームであって、これらの第１のビームの遠隔端部を前
    記取付け部分から間隔をおかれた位置に配置するように
    なす前記一対の第１のビームと、これらの第１のビーム
    の遠隔端部から前記取付け部分に向って伸長して前記部
    材の前記キャパシターソースプレート部分を前記第１の
    ビームの間に前記検出プレートに対して前記選択された
    間隔をおかれた関係に配置して第１の軸線に沿って与え
    られる加速力に応答して前記第１の軸線に沿って前記検
    出プレートに向って運動可能になす第２のビームを含ん
    でいて、前記部材の前記ソースプレート部分が前記取付
    け部分に隣接する位置でそれぞれの前記第１のビームに
    向って伸長する一体的な間隔片部分を有し、前記第１の
    軸線に垂直な平面内の第２の軸線に沿う加速力に応答し
    て前記第１のビームに係合し前記第１のビームに向う前
    記ソースプレート部分の運動を制限して前記第２の軸線
    に沿う加速力に応答する前記第１のビーム内の応力を減
    少させるようになしている請求項１に記載された加速度
    計。
  4. 【請求項４】 前記ソースプレート部分がこれの遠隔端
    部から前記部材の前記取付け部分に向って伸長する第３
    の間隔片手段を有し、前記第１および第２の軸線に垂直
    な第３の軸線に沿う加速力に応答して前記取付け部分に
    係合し前記第２のビーム手段の応力を制限する請求項３
    に記載された加速度計。
  5. 【請求項５】 前記プレート部材の前記取付け部分が前
    記ソースプレートコネクター手段に鑞付けされた選択さ
    れた幅の中央部分を有し、前記中央部分のそれぞれ反対
    側から互いに離隔するように伸長してそれぞれの前記第
    １のビームに連結される選択された小さい幅のアームを
    有し、前記部材の前記ソースプレート部分が前記部材の
    取付け部分の前記中央部分に対して選択された間隔をお
    かれた関係に配置される遠隔端部を有し、またそれぞれ
    の前記第１のビームがその長さの大部分に沿って選択さ
    れた幅を有し、前記ソースプレート部分の遠隔端部に隣
    接する点から前記取付けプレート部分のそれぞれのアー
    ムまで連続的に増加する比率で次第に大きい幅に拡が
    り、前記第１の軸線に沿う加速力に応答して前記ソース
    プレート部分の選択された運動を可能になすとともに前
    記第２の軸線に沿う加速力による前記第１のビームに対
    する損傷の危険を減少させるようになされている請求項
    ３に記載された加速度計。
  6. 【請求項６】 前記導電性手段が導電性接着剤になされ
    ている請求項１に記載された加速度計。
  7. 【請求項７】 前記プレート部材の廻りで前記基層上に
    配置されるガスケット手段および前記プレート部材の上
    を伸長して前記キャパシターの前記検出プレートおよび
    前記ソースプレート部分の間からの汚損物を排除するカ
    バーを有し、前記ピンが前記カバーの開口を通って伸長
    して前記カバーを前記ガスケット手段に固定して汚損物
    を排除するようになしている請求項６に記載された加速
    度計。
  8. 【請求項８】 前記カバーが第１の軸線に沿って前記検
    出プレートから離隔するように働く加速力に応答して前
    記プレート部材の前記ソースプレート部分の一方向の運
    動を制限するように配置されている請求項７に記載され
    た加速度計。
  9. 【請求項９】 前記カバーの対応する孔に整合されて前
    記導電性手段から前記回路手段までの封止された通路を
    形成する孔を有し、また前記孔を通って伸長して前記電
    気回路手段を前記基層上の前記回路の通路手段に電気的
    に導通させるとともに前記接着剤によって前記プレート
    部材を汚損物から遮蔽するようになされている請求項７
    に記載された加速度計。
  10. 【請求項１０】 前記電気回路手段が信号調整手段を取
    付けられた回路盤を有し、前記信号調整手段に連結され
    た多数の中空リベットが前記回路盤を通って前記カバー
    のそれぞれの孔内に伸長して前記電気回路手段を前記カ
    バー上に位置決めし、前記封止された通路内に伸長して
    いて、前記導電性接着剤が前記中空リベットに対して導
    電関係にてそれぞれの中空リベット内に伸長して前記信
    号調整手段を前記基層上の前記回路の通路に電気的に接
    続するようになされている請求項９に記載された加速度
    計。
  11. 【請求項１１】 一方の面上にキャパシター検出プレー
    トを形成する導電性手段を有する電気絶縁セラミック基
    層と、キャパシターソースプレートコネクター手段と、
    前記検出プレートおよび前記ソースプレートコネクター
    手段に接続される回路の通路手段と、取付け部分、ソー
    スプレート部分および前記取付け部分およびソースプレ
    ート部分の間を伸長する一体的な弾性ビーム手段を有す
    る導電性金属プレート部材を含んでいる加速度計におい
    て、前記ビーム手段が前記プレート部材の前記取付け部
    分から離隔するように伸長する一対の第１のビームであ
    って、これらの第１のビームの遠隔端部を前記取付け部
    分から間隔をおかれた位置に配置するようになす前記第
    １のビームと、前記第１のビームの遠隔端部から前記取
    付け部分に向って伸長して前記部材の前記キャパシター
    ソースプレート部分を前記第１のビームの間で前記検出
    プレートに対して選択された間隔をおかれた関係に配置
    して第１の軸線に沿って与えられる加速力に応答して前
    記第１の軸線に沿って運動可能になす第２のビームを含
    んでいて、前記部材の前記ソースプレート部分は前記取
    付け部分に隣接する位置にてそれぞれの第１のビームに
    向って伸長する一体的間隔片部分を有し、この間隔片部
    分は前記第１の軸線に垂直な平面内の第２の軸線に沿う
    加速力に応答して前記第１のビームに係合し前記第１の
    ビームに向う前記ソースプレート部分の運動を制限して
    前記第２の軸線に沿う加速力に応答する前記第１のビー
    ム内の応力を減少させ、前記プレート部材の前記取付け
    部分は前記基層上の前記ソースプレートコネクター手段
    に対して導電的に上方に位置する関係で固定されて前記
    部材の前記ソースプレート部分を前記検出プレートに対
    して選択された間隔をおかれた関係に配置してキャパシ
    ターを形成し、加速力に応答して前記検出プレートに対
    して相対的に運動可能になされて電気信号を与えるよう
    になされている加速度計ユニット。
  12. 【請求項１２】 前記ソースプレート部分はこれの遠隔
    端部から伸長して前記部材の前記取付け部分に向って伸
    長する附加的な間隔片手段を有し、前記第１および第２
    の軸線に垂直な第３の軸線に沿う加速力に応答して前記
    取付け部分に係合し前記第２のビームの応力を制限する
    ようになす請求項１１に記載された加速度計ユニット。
  13. 【請求項１３】 前記プレート部材の前記取付け部分が
    前記ソースプレートコネクター手段に鑞付けされた選択
    された幅の中央部分を有し、前記中央部分のそれぞれの
    反対側から互いに離隔するように伸長してそれぞれのビ
    ームに連結された選択された小さい幅のアームを有し、
    前記部材の前記ソースプレート部分が前記部材の取付け
    部分の前記中央部分に対して選択された間隔をおかれた
    関係に配置される遠隔端部を有し、それぞれの前記第１
    のビームがその長さの大部分に沿って選択された幅を有
    し、前記ソースプレート部分の遠隔端部に隣接する点か
    ら前記取付けプレート部分のそれぞれのアームまで連続
    的に増加する比率で幅が次第に大きく拡がって、前記第
    １の軸線に沿う加速力に応答して前記ソースプレート部
    分の選択された運動を可能にするとともに前記第２の軸
    線に沿う加速力による前記第１のビームに対する損傷の
    危険を減少させるようになされている請求項１１に記載
    された加速度計ユニット。
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