JP3466197B2 - 加速センサ - Google Patents
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- G—PHYSICS
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
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Description
【発明の詳細な説明】
従来の技術
本発明は請求の範囲第１項の上位概念による、加速セ
ンサの製造方法に関する。
ンサの製造方法に関する。
加速センサは公知である。この加速センサは、例えば
自動車において、車両に作用している加速力を検出しそ
の加速力に応じて制御信号を得るために用いられてい
る。この制御信号は、例えばエアバック、安全ベルトリ
テンショナー等の安全装置を短時間でトリガするために
用いられる。これに対して加速センサはセンサ素子を有
している。このセンサ素子は、所定の方向に作用する発
生した加速に敏感に反応する。これに対しては例えば撓
み振動体として構成される圧電センサ素子が公知であ
る。この圧電素子は発生した加速に基づいて変位する。
この変位によって圧電センサ素子においては圧電作用に
基づき、つまり正と負の電荷キャリヤの移動によって分
極が生じる。この分極はセンサ素子の２つの電極の間で
電圧を生ぜしめる。この電圧信号が取り出されて評価回
路に供給される。それにより圧電センサ素子は重要な電
圧信号を形成し得る。この圧電センサ素子は逆極性に配
置された２つの圧電セラミック材料層からなり、これら
は加速の影響下でセンサ素子の撓みを許容する収容モジ
ュール内で支持されている。公知の加速センサでは、セ
ンサ素子の収容のための装置とセンサ素子の電気的なコ
ンタクトのための装置にコストがかかりそのため製造費
が高くなるという欠点がある。さらにセンサ素子の所定
のセンシング方向の決定も非常に困難である。これに対
してはセンサ素子を組み付け面に対して所定の位置に保
持する補助装置が必要である。
自動車において、車両に作用している加速力を検出しそ
の加速力に応じて制御信号を得るために用いられてい
る。この制御信号は、例えばエアバック、安全ベルトリ
テンショナー等の安全装置を短時間でトリガするために
用いられる。これに対して加速センサはセンサ素子を有
している。このセンサ素子は、所定の方向に作用する発
生した加速に敏感に反応する。これに対しては例えば撓
み振動体として構成される圧電センサ素子が公知であ
る。この圧電素子は発生した加速に基づいて変位する。
この変位によって圧電センサ素子においては圧電作用に
基づき、つまり正と負の電荷キャリヤの移動によって分
極が生じる。この分極はセンサ素子の２つの電極の間で
電圧を生ぜしめる。この電圧信号が取り出されて評価回
路に供給される。それにより圧電センサ素子は重要な電
圧信号を形成し得る。この圧電センサ素子は逆極性に配
置された２つの圧電セラミック材料層からなり、これら
は加速の影響下でセンサ素子の撓みを許容する収容モジ
ュール内で支持されている。公知の加速センサでは、セ
ンサ素子の収容のための装置とセンサ素子の電気的なコ
ンタクトのための装置にコストがかかりそのため製造費
が高くなるという欠点がある。さらにセンサ素子の所定
のセンシング方向の決定も非常に困難である。これに対
してはセンサ素子を組み付け面に対して所定の位置に保
持する補助装置が必要である。
発明の利点
それに対して請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本
発明による加速センサの製造方法によって得られる利点
は、センサ素子が、特に組付け面ないしは基準面に対し
て平行に延在する所定のセンシング方向に正確に配向可
能であると同時にセンサ素子の機械的及び電気的結合が
簡単な形式で可能なことである。モジュールが、評価回
路と接続された、導電材料からなる２つの別個の支持手
段によって形成されることにより、この支持手段を用い
て圧電素子を機械的に固定し電気的にコンタクトさせる
ことが同時に可能となる。従ってそのつどのセンサ素子
の位置の安定化と配向や場合によっては電圧信号取出し
のための付加的な別個の手段はもはや必要なくなる。そ
れにより収容モジュールは非常に簡単に低コストで製造
できる。
発明による加速センサの製造方法によって得られる利点
は、センサ素子が、特に組付け面ないしは基準面に対し
て平行に延在する所定のセンシング方向に正確に配向可
能であると同時にセンサ素子の機械的及び電気的結合が
簡単な形式で可能なことである。モジュールが、評価回
路と接続された、導電材料からなる２つの別個の支持手
段によって形成されることにより、この支持手段を用い
て圧電素子を機械的に固定し電気的にコンタクトさせる
ことが同時に可能となる。従ってそのつどのセンサ素子
の位置の安定化と配向や場合によっては電圧信号取出し
のための付加的な別個の手段はもはや必要なくなる。そ
れにより収容モジュールは非常に簡単に低コストで製造
できる。
本発明の別の有利な実施例によれば、収容モジュール
は押し抜き加工部として構成され、該押し抜き加工部
は、撓み処理によって収容モジュールの最終フォームを
維持する。まず初めに収容モジュールへのセンサ素子の
取り付けの間、収容モジュールと接続される組み付け用
補助ストッパが付加的に存在する。これにより非常に有
利に自動調整される組み付けプロセスでもってセンサ素
子を収容モジュールに取り付けることが可能になる。こ
の場合機械的な補助ストッパの構成によって、正確に繰
り返すことのできるセンサ素子のｘ−ｙ−ｚ軸方向への
配向が実施可能となる。これによりいわゆる有益な製造
手法のもとでしかも僅かな製造コストで加速センサを製
造することが可能になる。この加速センサによれば、セ
ンサ素子のその都度の正確な同じ配向と撓みバーの正確
な同じ構成によって、加速による同じ影響下のもとで限
られた離散範囲内でのセンサ信号が見込まれる。それに
より一方では加速センサの交換性が相互で容易になる。
なぜならこれらはそれぞれ狭い許容偏差範囲内で同じ信
号を供給するからである。また他方では評価回路への加
速センサのマッチングが容易になる。なぜなら制御信号
の比較的大きな離散範囲に基づいてそれぞれの加速セン
サを個別に調整する必要がなくなるからである。
は押し抜き加工部として構成され、該押し抜き加工部
は、撓み処理によって収容モジュールの最終フォームを
維持する。まず初めに収容モジュールへのセンサ素子の
取り付けの間、収容モジュールと接続される組み付け用
補助ストッパが付加的に存在する。これにより非常に有
利に自動調整される組み付けプロセスでもってセンサ素
子を収容モジュールに取り付けることが可能になる。こ
の場合機械的な補助ストッパの構成によって、正確に繰
り返すことのできるセンサ素子のｘ−ｙ−ｚ軸方向への
配向が実施可能となる。これによりいわゆる有益な製造
手法のもとでしかも僅かな製造コストで加速センサを製
造することが可能になる。この加速センサによれば、セ
ンサ素子のその都度の正確な同じ配向と撓みバーの正確
な同じ構成によって、加速による同じ影響下のもとで限
られた離散範囲内でのセンサ信号が見込まれる。それに
より一方では加速センサの交換性が相互で容易になる。
なぜならこれらはそれぞれ狭い許容偏差範囲内で同じ信
号を供給するからである。また他方では評価回路への加
速センサのマッチングが容易になる。なぜなら制御信号
の比較的大きな離散範囲に基づいてそれぞれの加速セン
サを個別に調整する必要がなくなるからである。
本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載され
る。
る。
図面の説明
図１は加速センサの概略的な透視図である。図２は別
の実施形態による加速センサの概略的な透視図である。
図３は収容モジュールの製造ステップを示した図であ
る。図４は完成された収容モジュールを示した図であ
る。図５は加速センサの製造のための組み付けステップ
を示した図である。図６は加速センサ全体を概略的に示
した図である。図７は別の実施形態による加速センサ全
体を示した図である。
の実施形態による加速センサの概略的な透視図である。
図３は収容モジュールの製造ステップを示した図であ
る。図４は完成された収容モジュールを示した図であ
る。図５は加速センサの製造のための組み付けステップ
を示した図である。図６は加速センサ全体を概略的に示
した図である。図７は別の実施形態による加速センサ全
体を示した図である。
実施例
次に本発明を図面に基づき以下に詳細に説明する。
図１には加速センサ全体が符号10で示されている。こ
の加速センサ10は、センサ素子12を有している。このセ
ンサ素子12は２層の圧電セラミックからなる。このセン
サ素子12の層14と16はこの場合層14と16内部の分極方向
18が相互に対向するように配向されている。このセンサ
素子12は全体的に条板形状で構成されている。前記層14
と16の各々はその外側に金属性表面を有している。この
表面はそれぞれ電極20ないし22となる。
の加速センサ10は、センサ素子12を有している。このセ
ンサ素子12は２層の圧電セラミックからなる。このセン
サ素子12の層14と16はこの場合層14と16内部の分極方向
18が相互に対向するように配向されている。このセンサ
素子12は全体的に条板形状で構成されている。前記層14
と16の各々はその外側に金属性表面を有している。この
表面はそれぞれ電極20ないし22となる。
センサ素子12は収容モジュール24内で緊締されてい
る。これに対して収容モジュール24は、相互に接続して
いない２つの機械的支持手段26ないし28を有している。
この支持手段26ないし28は、例えば相応の撓み輪郭を有
する材料条板によって形成されてもよい。この条板は導
電性材料からなる。支持手段26及び28は、対称に構成さ
れ、センサ素子12に対して対称的に配置される。次にこ
れらの正確な構造を支持手段26を用いて詳細に説明す
る。支持手段26はベース体30を有している。このベース
体は実質的に条板状に構成され、上方の端面32と下方の
端面34を有している。この上方の端面32からはセンサ素
子12に対して平行に調整部38が移行するような角度で支
持ステー36が延在している。この支持ステー36と調整部
38は、ベース体30と一体的に構成され、（以下で詳細に
説明する）撓み過程において相応の形状にもたらされ
る。この調整部38は、実質的にプレート状に構成され、
支持手段26の第１のコンタクト領域40を形成している。
この第１のコンタクト領域40は、付着手段42の介在接続
のもとでセンサ素子12の特に電極22と機械的にそして導
電的に接続される。下方の端面34は、支持手段26の第２
のコンタクト領域44を形成する。
る。これに対して収容モジュール24は、相互に接続して
いない２つの機械的支持手段26ないし28を有している。
この支持手段26ないし28は、例えば相応の撓み輪郭を有
する材料条板によって形成されてもよい。この条板は導
電性材料からなる。支持手段26及び28は、対称に構成さ
れ、センサ素子12に対して対称的に配置される。次にこ
れらの正確な構造を支持手段26を用いて詳細に説明す
る。支持手段26はベース体30を有している。このベース
体は実質的に条板状に構成され、上方の端面32と下方の
端面34を有している。この上方の端面32からはセンサ素
子12に対して平行に調整部38が移行するような角度で支
持ステー36が延在している。この支持ステー36と調整部
38は、ベース体30と一体的に構成され、（以下で詳細に
説明する）撓み過程において相応の形状にもたらされ
る。この調整部38は、実質的にプレート状に構成され、
支持手段26の第１のコンタクト領域40を形成している。
この第１のコンタクト領域40は、付着手段42の介在接続
のもとでセンサ素子12の特に電極22と機械的にそして導
電的に接続される。下方の端面34は、支持手段26の第２
のコンタクト領域44を形成する。
第２の支持手段28も完全に類似して構成されており、
そのため図１には示されていないがこれも同じように調
整部38′によって形成される第１のコンタクト領域40′
と第２のコンタクト領域44′を有している。コンタクト
領域40′はこの場合も付着手段42を介してセンサ素子12
の、特に電極20と機械的にそして導電的に接続されてい
る。センサ素子12は調整部38と38′との間で次のように
緊締されている。すなわちセンサ素子12の条板状の構造
に基づいてここでは符号46で表されている自由な撓みバ
ー部分が得られるように緊締されている。
そのため図１には示されていないがこれも同じように調
整部38′によって形成される第１のコンタクト領域40′
と第２のコンタクト領域44′を有している。コンタクト
領域40′はこの場合も付着手段42を介してセンサ素子12
の、特に電極20と機械的にそして導電的に接続されてい
る。センサ素子12は調整部38と38′との間で次のように
緊締されている。すなわちセンサ素子12の条板状の構造
に基づいてここでは符号46で表されている自由な撓みバ
ー部分が得られるように緊締されている。
図１に示されている加速センサ10は以下の機能を実行
する。
する。
加速センサ10は、その支持手段26ないし28と共に図１
には示されていない組み付け面に配設され、そのためセ
ンサ素子12は組み付け面に対して垂直におかれる。ここ
では矢印ａで表される加速の影響下でセンサ素子12はそ
の撓みバー46の部分に所定の変位を受ける。加速ａの大
きさに応じて撓みバー46の変位は小さくなったり大きく
なったりする。この変位のためにセンサ素子12の層14と
16は機械的な応力を受ける。それにより一般的に公知の
圧電作用に基づいて逆極性に配向されている層14と16に
おいては電荷キャリアの遷移が行われる。この電荷キャ
リアの遷移は電極20と22において電圧を生ぜしめる。こ
の発生電圧はこの場合加速ａに比例している。なぜなら
加速ａが大きい場合には撓みバー46の大きな変位が生
じ、それに伴って大きな圧電作用が生じるからである。
電極20,22に生じた電圧は支持手段26ないし28の第１の
コンタクト領域40ないし40′を介して取り出される。支
持手段26と28は、導電性材料からなっているのでセンサ
素子12から生ぜしめられた電圧信号が同時にその第２の
コンタクト領域44ないし44′に印加される。第２のコン
タクト領域44ないし44′からセンサ素子12の電圧信号が
図１には示されていない評価回路に供給される。この評
価回路は、電圧信号の大きさに応じて加速ａの所定の大
きさを検出し、場合によっては制御信号を別の装置、例
えば自動車の支援装置に送出する。
には示されていない組み付け面に配設され、そのためセ
ンサ素子12は組み付け面に対して垂直におかれる。ここ
では矢印ａで表される加速の影響下でセンサ素子12はそ
の撓みバー46の部分に所定の変位を受ける。加速ａの大
きさに応じて撓みバー46の変位は小さくなったり大きく
なったりする。この変位のためにセンサ素子12の層14と
16は機械的な応力を受ける。それにより一般的に公知の
圧電作用に基づいて逆極性に配向されている層14と16に
おいては電荷キャリアの遷移が行われる。この電荷キャ
リアの遷移は電極20と22において電圧を生ぜしめる。こ
の発生電圧はこの場合加速ａに比例している。なぜなら
加速ａが大きい場合には撓みバー46の大きな変位が生
じ、それに伴って大きな圧電作用が生じるからである。
電極20,22に生じた電圧は支持手段26ないし28の第１の
コンタクト領域40ないし40′を介して取り出される。支
持手段26と28は、導電性材料からなっているのでセンサ
素子12から生ぜしめられた電圧信号が同時にその第２の
コンタクト領域44ないし44′に印加される。第２のコン
タクト領域44ないし44′からセンサ素子12の電圧信号が
図１には示されていない評価回路に供給される。この評
価回路は、電圧信号の大きさに応じて加速ａの所定の大
きさを検出し、場合によっては制御信号を別の装置、例
えば自動車の支援装置に送出する。
加速センサ10は、総体的に非常に簡単な構造の点で優
れている。この場合収容モジュール24は、一方ではセン
サ素子12に機械的に固定され、同時に他方では電圧信号
の取り出しのためにセンサ素子12と電気的にコンタクト
する。それにより、撓みバー46の自由な揺動を妨げる電
圧取り出しのための付加的な手段を設ける必要がなくな
る。それと同時に支持手段26ないし28の構成によって、
センサ素子12を組み付け面に対して正確に垂直に延在す
る位置に固定することが可能になる。それにより加速素
子10を用いて組み付け面に対して正確に平行に延在する
センシング方向での検出が可能となる。従って、組み付
け面に対するセンサ素子12の不正確な配向に起因する、
加速ａ検出時の実質的なエラーが根本的に排除される。
これにより、組み付け面の上で加速センサ10がどのよう
に組み込まれてもセンサ素子12のセンシング方向がいつ
でも組み付け面に対して平行に延在することが保証され
る。これによってセンサ素子12の配向が、例えば自動車
の主に前面に向けて作用する加速に対して、例えばエア
バックを適時にトリガしやすくする。
れている。この場合収容モジュール24は、一方ではセン
サ素子12に機械的に固定され、同時に他方では電圧信号
の取り出しのためにセンサ素子12と電気的にコンタクト
する。それにより、撓みバー46の自由な揺動を妨げる電
圧取り出しのための付加的な手段を設ける必要がなくな
る。それと同時に支持手段26ないし28の構成によって、
センサ素子12を組み付け面に対して正確に垂直に延在す
る位置に固定することが可能になる。それにより加速素
子10を用いて組み付け面に対して正確に平行に延在する
センシング方向での検出が可能となる。従って、組み付
け面に対するセンサ素子12の不正確な配向に起因する、
加速ａ検出時の実質的なエラーが根本的に排除される。
これにより、組み付け面の上で加速センサ10がどのよう
に組み込まれてもセンサ素子12のセンシング方向がいつ
でも組み付け面に対して平行に延在することが保証され
る。これによってセンサ素子12の配向が、例えば自動車
の主に前面に向けて作用する加速に対して、例えばエア
バックを適時にトリガしやすくする。
図２には加速センサ10が別の実施形態で示されてい
る。図１と同じ部分には同じ符号が付されており、説明
の重複は省く。図２に示されている加速センサ10では収
容モジュール24の調整部38,38′の間のセンサ素子12が
次のように緊締される。すなわち、調整部38,38′の両
側でそれぞれ１つの撓みバー48が形成されるように緊締
される。図１に示された調整部38に対するセンサ素子12
の片側での変位に対して、図２に示されている実施例で
は調整部38に対する撓みバー48の変位が両側で生じる。
撓みバー46ないし48の長さの選択によってセンサ素子12
の層14,16に使用されている材料の種々の圧電特性が考
慮される。センサ素子12の自由撓みバーが長ければ長い
ほど、加速ａの影響下での変位が大きくなる。変位の規
模はセンサ素子12の所定の機械的応力に作用し、その結
果圧電作用が生じる。すなわちそのつどの材料に内在す
る圧電作用をセンサ素子12の所定の変位にマッチングさ
せることが可能である。
る。図１と同じ部分には同じ符号が付されており、説明
の重複は省く。図２に示されている加速センサ10では収
容モジュール24の調整部38,38′の間のセンサ素子12が
次のように緊締される。すなわち、調整部38,38′の両
側でそれぞれ１つの撓みバー48が形成されるように緊締
される。図１に示された調整部38に対するセンサ素子12
の片側での変位に対して、図２に示されている実施例で
は調整部38に対する撓みバー48の変位が両側で生じる。
撓みバー46ないし48の長さの選択によってセンサ素子12
の層14,16に使用されている材料の種々の圧電特性が考
慮される。センサ素子12の自由撓みバーが長ければ長い
ほど、加速ａの影響下での変位が大きくなる。変位の規
模はセンサ素子12の所定の機械的応力に作用し、その結
果圧電作用が生じる。すなわちそのつどの材料に内在す
る圧電作用をセンサ素子12の所定の変位にマッチングさ
せることが可能である。
図３〜図５には図１に示された加速センサ10の製造の
様子が示されている。図３には加速センサ10の収容モジ
ュール24の製造過程が示されている。第１のステップ52
では金属条板50から輪郭54が打ち抜き加工される。この
輪郭54は後からの収容モジュール24とセンサ素子12の後
からの組み付けに必要な補助構成部の輪郭に相応して選
択される。特にベース体30ないし30′及び調整部38ない
し38′が示されているが、このベース体30はここに示さ
れている撓みバネ56を介して金属条板50に接続されてい
る。金属条板50からはさらにベース体30ないし30′に対
して平行に延在する舌状部58が突出している。この舌状
部58の１つは切欠き60を有しており、それにより鼻梁状
区分62が形成される。
様子が示されている。図３には加速センサ10の収容モジ
ュール24の製造過程が示されている。第１のステップ52
では金属条板50から輪郭54が打ち抜き加工される。この
輪郭54は後からの収容モジュール24とセンサ素子12の後
からの組み付けに必要な補助構成部の輪郭に相応して選
択される。特にベース体30ないし30′及び調整部38ない
し38′が示されているが、このベース体30はここに示さ
れている撓みバネ56を介して金属条板50に接続されてい
る。金属条板50からはさらにベース体30ないし30′に対
して平行に延在する舌状部58が突出している。この舌状
部58の１つは切欠き60を有しており、それにより鼻梁状
区分62が形成される。
第２ステップ64では撓み処理が次のように実施され
る。すなわち調整部38ないし38′をベース体30ないし3
0′に接続させる支持ステー36及び36′が形成されるよ
うに実施される。さらに舌状部58は次のように曲げられ
る。すなわち金属状板50の位置レベルを越えて持ち上が
るように曲げられる。但しこれは金属条板50の表面に対
しては平行になるように行われる。同時に舌状部58の１
つの鼻梁状区分62は舌状部58ないし表面66に対して直角
に曲げられ、ストッパ68が形成される。
る。すなわち調整部38ないし38′をベース体30ないし3
0′に接続させる支持ステー36及び36′が形成されるよ
うに実施される。さらに舌状部58は次のように曲げられ
る。すなわち金属状板50の位置レベルを越えて持ち上が
るように曲げられる。但しこれは金属条板50の表面に対
しては平行になるように行われる。同時に舌状部58の１
つの鼻梁状区分62は舌状部58ないし表面66に対して直角
に曲げられ、ストッパ68が形成される。
第３のステップ70ではベース体30ないし30′がまず軽
く曲げられ、その後で撓みバネ50のアーム72部分にて屈
曲され、それによりこのベース体30ないし30′の端面34
ないし34′が撓みバー50に設けられている突出部74上に
来るように配置される。このベース体30ないし30′の折
り返しにより同時に支持ステー36ないし36′がそれに続
く調整部38ないし38′で折り返される。それにより調整
部38は弾性を伴って調整部38′に当接する。
く曲げられ、その後で撓みバネ50のアーム72部分にて屈
曲され、それによりこのベース体30ないし30′の端面34
ないし34′が撓みバー50に設けられている突出部74上に
来るように配置される。このベース体30ないし30′の折
り返しにより同時に支持ステー36ないし36′がそれに続
く調整部38ないし38′で折り返される。それにより調整
部38は弾性を伴って調整部38′に当接する。
図３に示されている製造ステップ52,64,70は金属条板
50の連続した帯板にて適切な押し抜き工具又は曲げ工具
によって連続して実施可能である。それにより、図４に
示されている予め製作された収容モジュール24を有する
帯板が得られる。この収容モジュール24は、撓みバネ56
を介して機械的にさらに金属条板50に接続される。金属
条板50の長さに応じて、所定数の既製の収容モジュール
24が得られる。この収容モジュール24は所定の位置に存
在する。押し抜き工具と曲げ装置の選択によってここで
は高い取り付け精度が達成可能である。それにより基本
的に非常に簡単に同一構成された多数の収容モジュール
24が得られるものとなる。
50の連続した帯板にて適切な押し抜き工具又は曲げ工具
によって連続して実施可能である。それにより、図４に
示されている予め製作された収容モジュール24を有する
帯板が得られる。この収容モジュール24は、撓みバネ56
を介して機械的にさらに金属条板50に接続される。金属
条板50の長さに応じて、所定数の既製の収容モジュール
24が得られる。この収容モジュール24は所定の位置に存
在する。押し抜き工具と曲げ装置の選択によってここで
は高い取り付け精度が達成可能である。それにより基本
的に非常に簡単に同一構成された多数の収容モジュール
24が得られるものとなる。
図５には総体的に加速センサ10の組み込み過程が示さ
れている。ここでは矢印76で示されている撓みバネ56へ
の押圧の実施によってベース体30は突起74上の接触点で
旋回する。それにより調整部38ないし38′が相互に移動
する。ここにおいて調整部38ないし38′の間に存在する
介在空間にセンサ素子12が適切な方向で挿入される（図
５中央）。センサ素子12はこの場合舌状部58上に位置
し、端面がストッパ68に当接する。センサ素子12にはま
ず調整部38ないし38′に対向する領域に付着手段42が設
けられる。これは例えば導電性の接着剤シールで行って
もよい。センサ素子12が舌状部58の上ないしはストッパ
68に位置付けされた後で撓みバネ56に対する押圧76が減
衰されと、ベース体30ないし30′は戻され、調整部38な
いし38′もセンサ素子12に対して戻る。付着手段42を介
して調整部38ないし38′へのセンサ素子12の機械的かつ
導電的な結合が行われ（図１の第１のコンタクト領域4
0）、それにより付着手段42の相応の硬化の後で固定的
な導電的結合が形成される。
れている。ここでは矢印76で示されている撓みバネ56へ
の押圧の実施によってベース体30は突起74上の接触点で
旋回する。それにより調整部38ないし38′が相互に移動
する。ここにおいて調整部38ないし38′の間に存在する
介在空間にセンサ素子12が適切な方向で挿入される（図
５中央）。センサ素子12はこの場合舌状部58上に位置
し、端面がストッパ68に当接する。センサ素子12にはま
ず調整部38ないし38′に対向する領域に付着手段42が設
けられる。これは例えば導電性の接着剤シールで行って
もよい。センサ素子12が舌状部58の上ないしはストッパ
68に位置付けされた後で撓みバネ56に対する押圧76が減
衰されと、ベース体30ないし30′は戻され、調整部38な
いし38′もセンサ素子12に対して戻る。付着手段42を介
して調整部38ないし38′へのセンサ素子12の機械的かつ
導電的な結合が行われ（図１の第１のコンタクト領域4
0）、それにより付着手段42の相応の硬化の後で固定的
な導電的結合が形成される。
収容モジュール24全体におけるセンサ素子12の正確な
位置は、調整部38ないし38′と舌状部58とストッパ68に
よって定まる。それによりセンサ素子12の正確な配向
が、ｘ−ｙ−ｚ軸方向で可能となる。これにより基準面
（表面66、これは後の組み付け面に相応する）に対する
センサ素子12の幾何学的位置づけが正確に定められる。
さらにこれによって撓みバー46（図１）の長さが決定さ
れる。組付けの終わった加速センサ10は今度は例えば加
熱炉へ供給されて付着手段の硬化が行われる。図５には
示されていない最後の方法ステップでは、加速センサ10
は分断処理によって個別にされる。これに対しては撓み
バネ15のアーム72が例えば押し抜き、レーザー分断、又
はその他の適切な処理ステップによって切断される。ア
ーム72の切断の後では図１に示されたような加速センサ
10が得られる。
位置は、調整部38ないし38′と舌状部58とストッパ68に
よって定まる。それによりセンサ素子12の正確な配向
が、ｘ−ｙ−ｚ軸方向で可能となる。これにより基準面
（表面66、これは後の組み付け面に相応する）に対する
センサ素子12の幾何学的位置づけが正確に定められる。
さらにこれによって撓みバー46（図１）の長さが決定さ
れる。組付けの終わった加速センサ10は今度は例えば加
熱炉へ供給されて付着手段の硬化が行われる。図５には
示されていない最後の方法ステップでは、加速センサ10
は分断処理によって個別にされる。これに対しては撓み
バネ15のアーム72が例えば押し抜き、レーザー分断、又
はその他の適切な処理ステップによって切断される。ア
ーム72の切断の後では図１に示されたような加速センサ
10が得られる。
図６及び図７には加速センサ10を含めた加速センサユ
ニット78全体が示されている。このユニット78は支持基
板80を有している。この支持基板80上には評価回路82が
配設されている。評価回路82は例えば集積された電子回
路を含むチップで形成されてもよい。支持基板80は、例
えばさらなる別の電子構成素子84と端子領域86を有して
いる。評価回路82からは導電性の接続手段88,90が加速
センサ10に案内されている。加速センサ10はその支持手
段26ないし28によって支持基板80に次のように配設され
ている。すなわち第２のコンタクト領域44ないし44′を
形成するベース体30ないし30′の下方端面34ないし34′
が、導体線路として構成された接続手段88,90上に直接
位置するように配設されている。コンタクト領域44ない
し44′と接続手段88ないし90との間の固定的な導電性の
接続は、ろう付け又は導電性接着剤によって行うことが
可能である。センサ素子12の撓みバー46の変位中に生ぜ
しめられた電圧信号はそれによって最短距離で直接支持
手段26ないし28を介して電気的接続手段88ないし90上で
評価回路82へ伝送される。それにより総体的に支持基板
80への加速センサ10の配設に対する組付け配線コストは
非常に僅かで済む。図６に示された加速センサ10の配置
構成によりセンシング方向は、支持基板80の表面（組み
付け面）92に対して正確に平行となる。支持基板80が例
えば自動車の構成部にどのように配置されているかに応
じて、加速センサユニット78全体のセンシング方向を決
定することができる。しかしながら図示されていない実
施例によれば加速センサ10を所定の角度αで表面92上に
配設すること及び／又は表面92に対して所定の角度βで
配設することも可能である。角度α及びβの適切な選択
によって加速センサユニット78のあらゆる任意のセンシ
ング方向が可能となる。それにより加速センサユニット
78を種々のセンシング方向に保持するために簡単に製造
される様々な個々の加速センサ10を支持基板80は備える
ことが可能である。
ニット78全体が示されている。このユニット78は支持基
板80を有している。この支持基板80上には評価回路82が
配設されている。評価回路82は例えば集積された電子回
路を含むチップで形成されてもよい。支持基板80は、例
えばさらなる別の電子構成素子84と端子領域86を有して
いる。評価回路82からは導電性の接続手段88,90が加速
センサ10に案内されている。加速センサ10はその支持手
段26ないし28によって支持基板80に次のように配設され
ている。すなわち第２のコンタクト領域44ないし44′を
形成するベース体30ないし30′の下方端面34ないし34′
が、導体線路として構成された接続手段88,90上に直接
位置するように配設されている。コンタクト領域44ない
し44′と接続手段88ないし90との間の固定的な導電性の
接続は、ろう付け又は導電性接着剤によって行うことが
可能である。センサ素子12の撓みバー46の変位中に生ぜ
しめられた電圧信号はそれによって最短距離で直接支持
手段26ないし28を介して電気的接続手段88ないし90上で
評価回路82へ伝送される。それにより総体的に支持基板
80への加速センサ10の配設に対する組付け配線コストは
非常に僅かで済む。図６に示された加速センサ10の配置
構成によりセンシング方向は、支持基板80の表面（組み
付け面）92に対して正確に平行となる。支持基板80が例
えば自動車の構成部にどのように配置されているかに応
じて、加速センサユニット78全体のセンシング方向を決
定することができる。しかしながら図示されていない実
施例によれば加速センサ10を所定の角度αで表面92上に
配設すること及び／又は表面92に対して所定の角度βで
配設することも可能である。角度α及びβの適切な選択
によって加速センサユニット78のあらゆる任意のセンシ
ング方向が可能となる。それにより加速センサユニット
78を種々のセンシング方向に保持するために簡単に製造
される様々な個々の加速センサ10を支持基板80は備える
ことが可能である。
図７には別の実施例が示されている。この実施例では
図６のものと同じ部分には同じ符号が付され、説明の重
複は省かれている。ここに示されている実施例では加速
センサ10が収容モジュール24と共に支持基板80の表面92
上へ直接載置されている。機械的な接続は例えばろう付
け、溶接等によって行われる。評価回路82に接続される
接続手段88,90との電気的なコンタクトは、接続手段88
と支持手段26ないし接続手段90と支持手段28の間の線路
のボンディングによって行われる。これにより支持基板
80の表面92に対して任意のそれぞれの角度α及び／又は
β（図６参照）で加速素子10を配置することやセンサ素
子12と評価回路82との間で導電的な接続を同時に達成す
ることが可能となる。
図６のものと同じ部分には同じ符号が付され、説明の重
複は省かれている。ここに示されている実施例では加速
センサ10が収容モジュール24と共に支持基板80の表面92
上へ直接載置されている。機械的な接続は例えばろう付
け、溶接等によって行われる。評価回路82に接続される
接続手段88,90との電気的なコンタクトは、接続手段88
と支持手段26ないし接続手段90と支持手段28の間の線路
のボンディングによって行われる。これにより支持基板
80の表面92に対して任意のそれぞれの角度α及び／又は
β（図６参照）で加速素子10を配置することやセンサ素
子12と評価回路82との間で導電的な接続を同時に達成す
ることが可能となる。
図１から図７に示された実施例に基づいて明らかなこ
とは、支持基板80への加速センサ10の機械的及び導電的
結合を同時に行う簡単な構成の収容モジュール24を有す
る加速センサ10を簡単な方法で製造することができるこ
とである。自動的に調整される組み付け過程（これは特
にセンサ素子12に対するｘ−ｙ−ｚ方向での調整部38な
いし38′、舌状部58、ストッパ68の当接部の構成によっ
て可能となる）によって、基準面として用いられる金属
条板50の表面66に対するセンサ素子12の所定の配向が可
能となる。舌状部58とストッパ68は組み付け期間中は機
械的な補助ストッパとしてのみ使用される。この舌状部
58とストッパ68は加速センサ10を分離した後ではなくな
る。これによりセンサ素子12の非常に正確な配置構成、
特にセンサ素子12の撓みバー46の、収容モジュール24全
体に対する長さの選択が可能になる。さらにセンサ素子
12に対する組み付け補助の欠落によって加速センサユニ
ット78における所定の適用中のセンサ素子12の支持基板
80への負担が確実に避けられる。それによりセンサ素子
12の自由な変位が撓みバー46ないし撓みバー48の選択さ
れた長さに応じていつでも可能になる。収容モジュール
24の選択された構造によって、既に組み付け期間の間
に、すなわち付着手段42の硬化前か硬化中にセンサ素子
12の確実な位置固定が達成される。これにより、センサ
素子12を所定の位置に保持する付加的な補助手段は必要
なくなる。この組み付けは総体的にセンサ素子12に対し
て応力的な負担なしで行われる。それによりここでは脆
弱な材料、例えば圧電セラミック等も使用することがで
きる。総体的に非常に高い組み付け精度が、簡単で高精
度な制御の可能な押し抜き及び曲げ行程によって可能と
なる。そのため収容モジュール24に対しては低コストな
材料を使用することができ全体的に加速センサ10に対し
ては僅かな製造コストしかかからない。この加速センサ
10は例えば重量が非常に軽い小さな構成サイズで完成さ
せることもできる。
とは、支持基板80への加速センサ10の機械的及び導電的
結合を同時に行う簡単な構成の収容モジュール24を有す
る加速センサ10を簡単な方法で製造することができるこ
とである。自動的に調整される組み付け過程（これは特
にセンサ素子12に対するｘ−ｙ−ｚ方向での調整部38な
いし38′、舌状部58、ストッパ68の当接部の構成によっ
て可能となる）によって、基準面として用いられる金属
条板50の表面66に対するセンサ素子12の所定の配向が可
能となる。舌状部58とストッパ68は組み付け期間中は機
械的な補助ストッパとしてのみ使用される。この舌状部
58とストッパ68は加速センサ10を分離した後ではなくな
る。これによりセンサ素子12の非常に正確な配置構成、
特にセンサ素子12の撓みバー46の、収容モジュール24全
体に対する長さの選択が可能になる。さらにセンサ素子
12に対する組み付け補助の欠落によって加速センサユニ
ット78における所定の適用中のセンサ素子12の支持基板
80への負担が確実に避けられる。それによりセンサ素子
12の自由な変位が撓みバー46ないし撓みバー48の選択さ
れた長さに応じていつでも可能になる。収容モジュール
24の選択された構造によって、既に組み付け期間の間
に、すなわち付着手段42の硬化前か硬化中にセンサ素子
12の確実な位置固定が達成される。これにより、センサ
素子12を所定の位置に保持する付加的な補助手段は必要
なくなる。この組み付けは総体的にセンサ素子12に対し
て応力的な負担なしで行われる。それによりここでは脆
弱な材料、例えば圧電セラミック等も使用することがで
きる。総体的に非常に高い組み付け精度が、簡単で高精
度な制御の可能な押し抜き及び曲げ行程によって可能と
なる。そのため収容モジュール24に対しては低コストな
材料を使用することができ全体的に加速センサ10に対し
ては僅かな製造コストしかかからない。この加速センサ
10は例えば重量が非常に軽い小さな構成サイズで完成さ
せることもできる。
収容モジュール24は例えば屈曲エッジや溝等の適切な
形状を与えることによって加速の伝達に対する収容モジ
ュール24の剛性をさらなる限界において自由に形成する
ことができる。これにより、衝撃加速（無制限の）の機
械的な伝達と、センサ素子12（撓み振動体）の固有共振
周波数と、支持基板80への組み付けによる機械的緊締と
の間の良好な妥協を得ることが可能となる。収容モジュ
ール24の対称的な構造により、場合によっては生じ得る
センサ素子12への熱伝導も対称的になり、これによって
センサ素子12の層14,16内への熱伝導の理想的なピュロ
エレクトリックな補償が可能となる。収容モジュール24
の材料は、センサ素子12の材料に適合する膨張係数を有
していてもよい。それにより一方ではストレスのない組
み付け、すなわちセンサ素子12の材料の機械的な過負荷
のない組み付けが可能となり、また他方では温度負荷の
もとでのセンサ素子12の材料の劣化が最小となる。総体
的に収容モジュール24に対する材料は、処理の簡単な特
に接着、ろう付け、ボンディングに適する材料から選択
することが可能となる。場合によっては収容モジュール
24の全面的又は部分的な表面処理を行ってもよい。それ
により接着、ろう付け、ボンディング性が向上する。
形状を与えることによって加速の伝達に対する収容モジ
ュール24の剛性をさらなる限界において自由に形成する
ことができる。これにより、衝撃加速（無制限の）の機
械的な伝達と、センサ素子12（撓み振動体）の固有共振
周波数と、支持基板80への組み付けによる機械的緊締と
の間の良好な妥協を得ることが可能となる。収容モジュ
ール24の対称的な構造により、場合によっては生じ得る
センサ素子12への熱伝導も対称的になり、これによって
センサ素子12の層14,16内への熱伝導の理想的なピュロ
エレクトリックな補償が可能となる。収容モジュール24
の材料は、センサ素子12の材料に適合する膨張係数を有
していてもよい。それにより一方ではストレスのない組
み付け、すなわちセンサ素子12の材料の機械的な過負荷
のない組み付けが可能となり、また他方では温度負荷の
もとでのセンサ素子12の材料の劣化が最小となる。総体
的に収容モジュール24に対する材料は、処理の簡単な特
に接着、ろう付け、ボンディングに適する材料から選択
することが可能となる。場合によっては収容モジュール
24の全面的又は部分的な表面処理を行ってもよい。それ
により接着、ろう付け、ボンディング性が向上する。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 フランツ シュミッヒ
ドイツ連邦共和国 72793 プフリンゲ
ン ヘークレンシュトラーセ 52
(72)発明者 ゲラルト ホプフ
ドイツ連邦共和国 72768 ロイトリン
ゲン ヴァイト―シュトス―シュトラー
セ 11
(72)発明者 ローラント フォイヒト
ドイツ連邦共和国 72813 ザンクト
ヨハン ガラーヴェーク ６
(72)発明者 アルバート−アンドレアス ヘーベル
ドイツ連邦共和国 72760 ロイトリン
ゲン シェリングシュトラーセ 43
(72)発明者 ボート ツィーゲンバイン
ドイツ連邦共和国 72766 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 ベルント マイヘーファー
ドイツ連邦共和国 72770 ロイトリン
ゲン ヘッベルシュトラーセ 15
(56)参考文献 特開 平５−133974（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−27785（ＪＰ，Ａ)
実開 平７−36062（ＪＰ，Ｕ)
西独国特許出願公開2846371（ＤＥ,
Ａ１)
国際公開93／13426（ＷＯ，Ａ１)
国際公開91／13364（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01P 15/09
Claims (9)
- 【請求項１】電極（20、22）によってコンタクトされて
いる複数の圧電層（12、14）が備えられているセンサ素
子（12）を有するセンサの製造方法において、 少なくとも１つの支持手段（26、28）を金属条板（50）
から形成し、 前記少なくとも１つの支持手段（26、28）にベース体
（30）および調整部（38、38′）を設け、 前記ベース体（30）と調整部（38、38′）を少なくとも
１つの支持ステー（36、36′）によって接続し、 前記支持手段（26、28）を機械的な接続によって金属条
板（50）とまだ接続させておき、 次のステップで前記調整部（38、38′）を少なくとも１
つの電極（20、22）と接続させ、 次のステップで少なくとも１つの支持手段（26、28）と
金属条板（50）とのあいだの機械的な接続を分断する、 ことを特徴とする、センサの製造方法。 - 【請求項２】前記少なくとも１つの支持手段（26、28）
を金属条板（50）を押し抜き処理や撓み処理することに
よって形成する、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記センサ素子（12）をプレート状の撓み
素子として形成し、 当該センサ素子（12）の両面に電極（20、22）を１つず
つ設け、 各電極（20、22）に前記支持手段（26、28）を１つずつ
設ける、請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】２つの支持手段（26,28）を金属条板（5
0）から形成した後に、２つの調整部（38、38′）を押
し合わせる、請求項３記載の方法。 - 【請求項５】２つの支持手段（26、28）と金属条板（5
0）とを撓みバネ（56）によって機械的に接続し、 調整部（38、38′）と電極（20、22）とを接続するため
に力を加えて、２つの調整部（38、38′）を相互に移動
させ、 センサ素子（12）を当該２つの調整部（38、38′）の間
に設け、 力の減衰によって、２つの調整部（38、38′）をセンサ
素子の電極（20、22）に対して押しつけ、 調整部（38、38′）を電極（20、22）と接続させる、請
求項４記載の方法。 - 【請求項６】前記調整部（38、38′）を電極（20、22）
とろう付けによって接続する、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】２つの調整部（38、38′）を電極（20、2
2）と導電性の接着剤シールによって接着する、請求項
５記載の方法。 - 【請求項８】金属条板（50）から付加的にストッパ（6
8）を形成し、 調整部（38、38′）と電極（20、22）を接続するときに
センサ素子（12）の位置を調整部（38、38′）と相対的
に前記ストッパ（68）によって定める、請求項５から７
までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項９】金属条板（50）と支持手段（26、28）との
間の機械的な接続を分断した後に、ベース体（30）を支
持基板（80）と接続し、 当該支持基板（80）上に評価回路を配置する、請求項１
から８までのいずれか１項記載の方法。
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