JP3841541B2

JP3841541B2 - 加速度センサおよび加速度センサの製造方法

Info

Publication number: JP3841541B2
Application number: JP5921298A
Authority: JP
Inventors: 彰一楽満; 貴弘岩本; まどか楽満; 直樹水野
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: JPH11258261A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などに取り付けられ、振り子先端のウエイトの振れを信号に変換して加速度を検出する加速度センサに関し、特に、ウエイトに対して設けられるストッパ部の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケース内部に収容された振り子先端にウエイトを備え、ケースに加速度がかかったときのウエイトの振れを電気信号に変換して加速度を検出する加速度センサにおいて、ウエイトに対してストッパを備えたものとしては、例えば、本出願人による特開平２−２７５３６３号公報や、実開平６−８７８７３号公報などに提案がなされている。
【０００３】
このうち、特開平２−２７５３６３号公報に開示された加速度センサは、図５に示すようなものである。
【０００４】
図示されるように、この加速度センサでは、リーフ１０１先端に取り付けられたウエイト１０２の周囲に弾性材からなるストッパ１０３を備え、ウエイト１０２とケース１０４内面の間の緩衝材としている。なお、リーフ１０１には歪みゲージ１０５が取り付けられ、ウエイト１０２の振れにともなうリーフ１０１の撓みが、電気信号として検出されるようになっている。
【０００５】
また、実開平６−８７８７３号に開示された加速度センサは、図６に示すようなものである。
【０００６】
図示されるように、この加速度センサでは、ダンパオイルを満たした一対の容器１１１、１１２のそれぞれに、先端にウエイト１１３を取り付けたリーフ１１４を、容器１１１、１１２の上端部に固定の支持部材１１５から垂下している。そして、これらのリーフ１１４の両側には、それぞれ一対のストッパ１１６が、支持部材１１５から延びて、リーフ１１４に平行に配設されている。
【０００７】
なお、この加速度センサでは、ウエイト１１３内部に永久磁石１１７が収容されており、ウエイト１１３の振れは、この永久磁石による磁界変化（起電力の発生）として検出され、電気信号に変換されて取り出される。また、容器１１１、１１２のそれぞれに収容された各リーフ１１４は、直交する異なる方向の加速度を検出し得るように、互いに直交する方向に向けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の加速度センサにおいては、ウエイトに対するストッパの取り付けは、機械加工および組み立てによって行われ、この加工および組み立てには非常に高い精度が求められる。
【０００９】
具体的に、図５の加速度センサでは、ウエイト１０２周囲のストッパ１０３とケース１０４内周面との間に設けるクリアランスは所定の極めて小さな値とする必要があるが、リーフ１０１、ウエイト１０２、ストッパ１０３の加工および取り付けに少しでも誤差が生じると、ストッパ１０３とケース１０４間のクリアランスが十分に採れずに加速度センサが機能しなくなってしまうか、ストッパ１０３が緩衝材としての機能を果たせなくなってしまう。また、図６の加速度センサでも、リーフ１１４とストッパ１１６の間のクリアランスが所定の極めて小さな値となっていなかった場合も同様である。
【００１０】
したがって、従来の加速度センサにおいては、このような機械加工および組み立てに非常な労力が必要となり、加速度センサのコストアップの原因となっていた。特に、一つのウエイトで３６０度方向の加速度を検出し得る多軸加速度センサでは、このような高い精度で加工および組み立てを行うためには、構造が複雑化し、部品点数も増大してしまう。
【００１１】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ウエイトの振れを信号に変換して加速度を検出する加速度センサにおいて、ウエイトに対して設けられるストッパを、容易に正しい位置に構成し得る加速度センサまたは加速度センサの製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、分離可能なケースの一方の所定の位置に支持部材を介してウエイトを取り付けるとともに、ケースの他方にこのウエイトの振動範囲を規制するストッパを取り付ける加速度センサの製造方法において、前記ケースの他方において前記ウエイトが収容される部分に可塑状態の弾性材料を充填し、前記ケースの一方の所定の位置に取り付けた前記ウエイトの周囲に型部材を取り付け、このケースの一方を前記ケースの他方に組み付けることにより前記可塑状態の弾性材料に型部材を浸し、この状態で前記弾性材料を固化し、その後、前記ケースの一方を他方から取り外し、前記ウエイトに取り付けた型部材を取り外し、再び前記ケースの一方と前記ケースの他方を組み付けることにより、前記ウエイトの回りに前記型部材の厚み分のクリアランスを持って配置される弾性材料により前記ストッパを構成する。
【００２０】
【発明の作用および効果】
本発明の加速度センサの製造方法では、ウエイトに取り付けた型部材により可塑状態の弾性部材に収容穴の型がとられるが、この型取りにおいては、ウエイトが取り付けられたケースの一方と、弾性部材が充填されたケースの他方がいったん組み立てられた状態となっており、この組み立てられた状態で弾性部材の固化がなされるので、ウエイトから型部材を取り外して、ケースを再び組み立てたときに、収容穴の位置および大きさは自動的に正しいものとなる。したがって、加速度センサのストッパ部の製造は、高い加工および組み立て精度を要求されるにもかかわらず、極めて容易かつ低コストで行い得る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１、図２には、本実施形態の加速度センサを示す。
【００２３】
図示するように、加速度センサの筒状の上部ケース１の下部には、ダイヤフラム２が備えられる。このダイヤフラム２は、上部ケース１と押さえリング３の間に挟み込まれ、この押さえリング３が上部ケース１にネジ４で固定されることにより、上部ケース１下部に固定されるようになっている。
【００２４】
このダイヤフラム２のほぼ中央からは、下方に軸部２Ａが延び出している。この軸部２Ａの先端部は、接続ピン５の基端側に嵌合し、軸部２Ａと接続ピン５とは同軸的に接続されている。また、接続ピン５の先端側は、上部ケース１から下方に突出し、円柱状のウエイト６が同軸的に接続されている。これにより、ウエイト６は、加速度センサに作用した加速度にしたがって、ダイヤフラム２を歪ませながら、前後左右の全周方向に振れることができる。後述するように、このダイヤフラム２の歪みに基づいて加速度が検出される。
【００２５】
なお、接続ピン５には、軸上に形成された軸部２Ａの挿入口５Ａに直交する貫通孔５Ｂが形成されている。そして、軸部２Ａへの接続ピン５の接続時には、この貫通孔５Ｂに接着剤を充填した状態で、挿入口５Ａに軸部２Ａを挿入する。これにより、軸部２Ａは接着剤により挿入口５Ａに固定されるが、このとき余剰の接着剤は貫通孔５Ｂ端部から溢れだし、ダイヤフラム２側に行くことはない。したがって、ダイヤフラム２に接着剤がついてしまって、歪み特性が変わってしまう結果、加速度検出の精度が低下してしまうことはない。
【００２６】
上部ケース１の下部には、底部を備えた筒状の下部ケース７の開口端側が固定される。上部ケース１下部から突出した接続ピン５およびウエイト６は、この下部ケース７内に収容されている。
【００２７】
この下部ケース７の底部には、所定の条件で可塑状態となる弾性材料（例えば樹脂材料）からなるストッパ８が、固化した状態で充填されている。
【００２８】
このストッパ８の上面のほぼ中央には、収容穴８Ａが形成され、ウエイト６の下端側は、この収容穴８Ａ内に、ほぼ同軸上に所定のクリアランスをもって収容されるようになっている。これにより、ウエイト６の振れ幅が過大となりそうなときには、ウエイト６は収容穴８Ａ内周に当接して過大な振れが防止されるとともに、ウエイト６の過大な運動エネルギーは、弾性部材であるストッパ８により速やかに減衰されるようになっている。
【００２９】
なお、この収容穴８Ａは、後述するように、可塑状態とされた弾性材料をウエイト６に被せられた型部材により型取りながら固化することにより形成される。
【００３０】
また、下部ケース７の内部は油室７Ａとなっており、この油室７Ａ内には、下部ケース７側部に開口する注油口７Ｂからダンパオイルが注入される。このダンピングオイルにより、ウエイト６の共振振動を抑制できる。
【００３１】
ダイヤフラム２の軸部２Ａの裏側面２Ｂには、図示されない歪みセンサが取り付けられる。この歪センサは、同じくダイヤフラム裏側面２Ｂ側に設けられた接続基板１０に接続される。さらに、接続基板１０は抵抗アレイ１１に接続され、この抵抗アレイ１１から延び出す端子１２が、上部ケース１の上面を閉鎖する蓋部材１３に固定される。これにより、加速度センサにかかる加速度にしたがったウエイト６の振れによりダイヤフラム２が歪むと、この歪みは、歪センサにより検出され、電気信号に変換されて端子１２から出力される。すなわち、加速度センサに作用した加速度は、端子１２からの電気信号として検出される。
【００３２】
なお、上部ケース１には一対のブラケット１４が取り付けられ、加速度センサはこれらのブラケット１４を介して、例えば自動車の車体など、加速度を検出すべき対象物に固定される。
【００３３】
つぎに、図１、図２に示した加速度センサの作用を説明する。
【００３４】
加速度センサは、加速度検出対象物に取り付けられることにより、検出対象物の加速度運動とともに、ダイヤフラム２の軸部２Ａおよび接続ピン５とともに振り子を構成するウエイト６が前後左右の加速度方向に揺れ、このウエイト６にともなってダイヤフラム２に生じた歪みが、ダイヤフラム裏側面２Ｂに取り付けられた歪みセンサを介して、電気信号として検出される。これにより、加速度検出対象物に作用した加速度の検出が行われる。
【００３５】
このような加速度センサに、許容範囲を超えて大きな加速度が作用したときには、ウエイト６の振れも大きくなるが、この場合、ウエイト６は、その全周方向に配置されたストッパ８にぶつかって、所定の許容範囲（すなわちウエイト６外周とストッパ８の収容穴８Ａ内周との間のクリアランスの大きさ）を超えて振れることはない。また、この場合、ウエイト６が持つ過大な運動エネルギーは、弾性部材であるストッパ８に吸収され、ウエイト６の過大な振動は速やかに減衰される。
【００３６】
この場合、ストッパ８は、所定の条件で可塑状態となる弾性材料で構成されるものであるので、下部ケース７に可塑状態で流し込まれた弾性材料を、収容穴８Ａの型をとりながら固化するだけで形成でき、正確な位置に、正確な大きさで形成することが極めて容易に行い得る。
【００３７】
つぎに、図３にしたがって、図１、図２に示した加速度センサの製造方法（特にストッパ８の製造方法）について説明する。
【００３８】
図３に示すように、ストッパ８の製造においては、まず、下部ケース７の底部に、ストッパ８の原料となる流動体２０が充填されている。ここで、流動体２０は、可塑性材料（例えば熱可塑性樹脂）を流動状態としたもので、所定の条件（例えば冷却、あるいは長時間の放置）により固化するものである。
【００３９】
一方、加速度センサの上部ケース１側の構成は既に組み立てられた状態とされ、さらに、ウエイト６には、型部材であるキャップ部材２１が着脱自在に被せられた状態となっている。このキャップ部材２１は、例えば金属またはポリエチレンのような材質からなるもので、その厚み（特にウエイト６の側部を覆う部分の厚み）が、ストッパ８とウエイト６の間に要求されるクリアランスと等しいものとなっている。
【００４０】
そこで、上部ケース１側（ウエイト６側）と下部ケース７がいったん組み立てられると、ウエイト６のキャップ部材２１が被せられた部分は、流動体２０内に自らの体積分を押しのけて入り込む。この状態で流動体２０を固化することにより、ストッパ８を形成する。すなわち、流動体２０が固化してストッパ８となったときには、キャップ部材２１の外周面に沿った形状に、収容穴８Ａが形成されることになる。なお、ストッパ８は、固化により下部ケース７の底部に固定される。
【００４１】
その後、上部ケース１側を下部ケース７からいったん取り外し、ウエイト６からキャップ部材２１を外した後、再び上部ケース１側を下部ケース７に取り付ければ、加速度センサが完成する。
【００４２】
このように本発明の製造方法では、一つ一つの加速度センサのストッパ８について、キャップ部材２１により型取られた収容穴８Ａが形成されるので、加速度センサが実際に組み立てられたときには、ウエイト６と収容穴８Ａとの間のクリアランスは、ちょうどキャップ部材２１の厚みに等しい所定の大きさとなる。すなわち、ストッパ８の収容穴８Ａは、組み立て状態のウエイト６に被せたキャップ部材２１により流動体２０に型取るだけで、正確な位置に、所定のクリアランスを持って形成できるので、加速度センサのストッパ部の製造は、極めて容易となる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、ウエイト６に被せられる型部材は、キャップ部材２１としたが、本発明はこのような形態に限られるものではない。
【００４４】
例えば図４に示すように、型部材を、ウエイト６の側面にはめ込まれるチューブ２２と、ウエイト６の底面に取り付けられる樹脂部材２３（例えばシリコンゴム）から構成してもよい。この場合、チューブ２２の厚みは、ウエイト６の振れ方向のクリアランスを決定するものであるので、所定のクリアランスの大きさと正確に一致するものとする。
【００４５】
このように、型部材は、流動体２０内に入れられたときに、収容穴８Ａを型取ることができ、その厚みによりウエイト６と収容穴８Ａの間の正確なクリアランスを確保できるとともに、ストッパ８の形成後は、ウエイト６から取り外せるものであれば、いかなる構成のものでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の加速度センサを示す断面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】本発明の実施の形態の製造方法を示す説明図である。
【図４】同じく型部材の他の構成を示す断面図である。
【図５】従来の加速度センサを示す断面図である。
【図６】同じく断面図である。
【符号の説明】
１上部ケース
２ダイヤフラム
２Ａ軸部
３押さえリング
４ネジ
５接続ピン
６ウエイト
７下部ケース
８ストッパ
８Ａ収容穴
１０接続基板
１１抵抗アレイ
１２端子
１３蓋部材
２０流動体
２１キャップ部材
２２チューブ
２３樹脂部材

Claims

分離可能なケースの一方の所定の位置に支持部材を介してウエイトを取り付けるとともに、ケースの他方にこのウエイトの振動範囲を規制するストッパを取り付ける加速度センサの製造方法において、
前記ケースの他方において前記ウエイトが収容される部分に可塑状態の弾性材料を充填し、
前記ケースの一方の所定の位置に取り付けた前記ウエイトの周囲に型部材を取り付け、
このケースの一方を前記ケースの他方に組み付けることにより前記可塑状態の弾性材料に型部材を浸し、
この状態で前記弾性材料を固化し、
その後、前記ケースの一方を他方から取り外し、
前記ウエイトに取り付けた型部材を取り外し、
再び前記ケースの一方と前記ケースの他方を組み付けることにより、前記ウエイトの回りに前記型部材の厚み分のクリアランスを持って配置される弾性材料により前記ストッパを構成することを特徴とする加速度センサの製造方法。