JPH03269363A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関を備えた自動車等の走行加速度を測
定または検出するための加速度センサに関するものであ
る。

（従来の技術） 第５図ないし第１５図は、従来の加速度センサの構成を
示している。これらの図において、１０１は基台であり
、その表面中央部に位置決め穴１０２を有する環状突起
１０３が形成されている。１０４は振動板であり、その
中央部が基台１０１の環状突起１０３に溶接等の手段に
より固定されている。１０５は振動板１０４の上面に固
定されたセンサ出力用の圧電セラミック素子である。圧
電セラミック素子１０５は、第１０図に示すように、中
心部に丸穴１０６を有するドーナツ状に形成され、表面
がセンサ出力用のプラス電極１０７と圧電素子駆動用の
プラス電極１０８とに環状に２分割されている。

圧電セラミック素子１０５は、その裏面全体のマイナス
電極１０９が、振動板１０４の中央部に形成された環状
ビード１１０の外周に丸穴１０６を嵌め込んだ状態で、
振動板１０４の表面に導通接着されている。

１１１は焦電キャンセル用の圧電セラミック素子であり
、第１１図に示すように、圧電セラミック素子１０５の
プラス電極１０７と同じ面積で、同様に中心部に丸穴１
１２を有しており、表面のプラス電極１１３と、裏面の
マイナス電極１１４とを有している。圧電セラミック素
子１１１は、表面のプラス電極１１３側を振動板１０４
の裏面に、その中央部に形成された環状ビード１１５の
外周に丸穴１１２を嵌め込んだ状態で導通接着されてい
る。

振動板１０４は、第１２図および第１３図に示すように
、金属円板に中心部に基台１０１の位置決め穴１０２と
同径の位置決め穴１１６を有し、その回りに同心円状に
環状ビード１１０および１１５が、それぞれ表面および
裏面に径を順次大きくして形成されている。

振動板１０４は、第１４図および第１５図に示すように
。

その周縁に上向きのフランジ１１７を形成して加速度セ
ンサの出力アップを図るようにしてもよい。

圧電セラミック素子１０５のプラス電極１０７と圧電セ
ラミック素子１１１のマイナス電極１１４は、それぞれ
リードフレーム１１８．１１９に半田１２０．１２１に
より接続され、絶縁埋込みリードビン１２２および回路
基板１２３を介してセンサ出力用リードビン１２４へと
接続されている。これは、周囲温度の影響を受けて焦電
現象によってセンサ出力用圧電セラミック素子１０５の
プラス電極１０７に発生した電荷をキャンセルする役目
を果たすものである。

１２５は圧電セラミック素子駆動用のリードピンであり
、リードフレーム１２６を介して圧電セラミック素子１
０５のプラス電極１０８に半田１２７により接続されて
いる。１２８は回路基板１２３の電源供給用リードビン
であり、１２９はグランド用リードビンであり、それぞ
れ回路基板１２３に接続されている。

１３０、１３１は回路基板１２３を支持するための絶縁
埋込みリードビンである。回路基板１２３には、インピ
ーダンス変換回路や出力増幅回路、濾波回路等が設けら
れている。

リードビンのうち１２２．１２４．１２５．１２８．１
３０゜１３１は、基台１０１に封着ガラス１３２等の手
段により絶縁ハーメチック固定され、グランド用リード
ビン１２９だけがロウ付は等の手段により導通接続され
ている。１３３は基台１０１の位置決め穴１０２を封着
するための封着ガラスである。電源の供給は、電源供給
用リードピン１２８およびグランド用リードビン１２９
を通じて行われる。

１３４はキャップであり、その周縁のフランジ１３５− ４− が基台１０１に全周にわたって抵抗溶接または冷間圧接
等の手段によって固定されている。これにより、圧電セ
ラミック素子１０５．１１１および回路基板１２３を内
蔵する空間部１３６が密閉されている。

このような構成からなる加速度センサは、基台１０１に
形成された取付穴１３７を介してボルト１３８およびワ
ッシャ１３９により自動車の車体等に取り付けて使用さ
れる。

次に上記従来例の動作について説明する。自動車等の走
行により発生した加速度は、基台１０１を介して振動板
１０４に伝えられ、振動板１０４に撓みを与える。振動
板１０４の撓みは、圧電セラミック素子１０５および１
１１に引張力と圧縮力とを交互に与えるため、圧電セラ
ミック素子１０５および１１１に電荷が発生する。この
電荷は、回路基板１２３のインピーダンス変換回路で電
圧に変換され、必要な帯域および最適な出力レベルにな
るように濾波回路および増幅回路を通って出力され、セ
ンサ出力が得られる。

また、圧電セラミックは、温度変化に対しても同様に電
荷を発生する焦電現象を有するので、これを減少するた
めに、この加速度センサは圧電セラミック素子１０５お
よび１１１を互いに逆極性同士で接続してあり、発生電
荷がキャンセルされるようになっている。

また、自動車等に使用される加速度センサは、特に高い
精度および品質が要求されるので、確実に動作するかど
うかをコントローラ側でチエツクできるように、圧電セ
ラミック素子１０５のプラス電極がセンサ出力用の電極
１０７と素子駆動用の電極１０８とに２分割されており
、コントローラ側の発信回路から駆動用電極に適当な信
号を入力することにより、センサ出力用電極１０７にそ
れに対応した駆動出力が現われ、センサの故障診断がで
きるようになっている・ このように上記従来の加速度センサでも、自動車等にお
ける加速度の測定または検出を行うことができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の加速度センサでは、圧電セラ
ミック素子１０５．１１１のそれぞれ一方の電極１０９
．１１３が基台１０１に導出されているため、基台１０
１やキャップ１３４を介して、ノイズを拾いやすいとい
う欠点があった。また、従来の加速度センサを車体に取
り付けた場合、車体自体が拾ったノイズもセンサ特性に
影響を及ぼしやすいという欠点があった。

また、組み付は作業上において、各リードピン１２４、
１２５．１２８．１２９のそれぞれにハーネスを接続し
なければならず、組み付は作業が非常に面倒になるとい
う問題があった。

本発明は、このような従来の欠点を解決するものであり
、外部ノイズの影響を受けにくい加速度センサを提供す
ると共に、加速度センサとしての品質を低下させること
なく、使用にあたっての組み付は作業が非常に簡単な加
速度センサを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するため、圧電セラミック素
子の正、食面電極を基台から電気的に絶縁するというバ
ランスタイプの構造とすると共に、圧電セラミック素子
と回路基板部とを金属ケースで全面覆うことによって電
磁波などの外部ノイズをシールドする構成とし、さらに
、配線用コネクタと固定部とを一体成形として成る外部
ケースに組み付け、かつ外部への取付用の固定部を一体
成形した構造としたものである。

（作　用） 本発明によれば、加速度感知部である圧電セラミック素
子の正、食面電極が、基台から絶縁されているバランス
タイプ構造および全面金属シールド構造としているため
外部ノイズの影響を受けにくいという効果を有すると共
に、コネクタ一体構造としているために、相手方のコネ
クタを装着するだけで加速度センサ本体部との接続が完
了するので、使用に当たっての組み付は作業が極めて簡
単になる。さらに、外部への取付用の固定部を一体成形
しているのでネジ化めするだけで車輌への組み付けが完
了するので、車輌への取り付けが極めて簡単になる。

７− （実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す加速度センサの平面図
、第２図は同加速度センサの１−１線に沿う断面図、第
３図は同加速度センサの■−■線に沿う断面図、第４図
（イ）、（口）は振動板の平面図及び断面図である。

これらの図に示す加速度センサのうち振動板１に成形さ
れている圧電セラミック素子２および３の位置決め用環
状突起４，５およびセンタ六６については従来例と同じ
であるため説明を省略する。

第１図ないし第４図において、７はサブ基台であり、そ
の表面のほぼ中央部に環状突起８を有する。サブ基台７
は、ターミナル９，１０と共に基台１１に一体成形され
ている。１はサブ基台７の環状突起８に固定された振動
板であり、その表面に、センサ出力用の圧電セラミック
素子２が固定され、その裏面に焦電キャンセル用の圧電
セラミック素子３が固定されている。圧電セラミック素
子２はその裏面のマイナス電極が振動板１の表面に導通
接着され、圧電セラミック素子３は、その表面プラス電
極が振動板１の裏面に導通接着されている。

圧電セラミック素子２のセンサ出力用プラス電極１２と
圧電セラミック３のマイナス電極は、それぞれリードフ
レーム１３．　１４および回路基板１５を介してセンサ
出力用ターミナル１６へと接続されている。

１７、　１８はそれぞれリードフレーム１３．　１４と
圧電セラミック素子２および３との半田付は部を示す。

１９は回路基板１５の電源供給用ターミナル、２０はグ
ランド用ターミナルであり、それぞれ回路基板１５に接
続されている。ターミナル１６，　１９．　２０は、い
ずれもコネクタ２１に一体成形されている．２２は回路
基板■５を支持するためのピンである。２３は金属シー
ルドケースであり、コネクタ２１および固定部２４と一
体成形された外部ケース２５および基台１１と接着など
によって固定されている。２６は金属シールドケース２
３に圧入固定され、外部ケース２５と接着部２７で接着
固定された上部ケースである。２８は振動板ｌから切起
しで形成された端子であり、半田付は部２９などの手段
によって、リードフレーム３０に接続されている。

以上の構成から成る加速度センサは、固定部２４と一体
成形された金属部３１により補強されたネジ穴部３２を
ネジ止めして車体に装着されることになる。

上記実施例における加速度センサ本体部の動作について
は、従来のものと同じである。すなわち、自動車等の走
行により発生した加速度は、外部ケース２５．基台１１
およびサブ基台７を介して振動板ｌに伝えられ、振動板
１に撓みを与える。振動板１の撓みは、圧電セラミック
素子２および３に引張力と圧縮力とを交互に与えるため
、圧電セラミック素子２および３に電荷が発生する。こ
の電荷は、回路基板１５のインピーダンス変換回路で電
圧に変換され、必要な帯域および最適な出力レベルにな
るように濾波回路および増幅回路を通って出力され、セ
ンサ出力が得られる。

（発明の効果） 本発明は上記実施例から明らかなように、圧電セラミッ
ク素子の正、食面電極を基台から電気的に絶縁するとい
うバランス構造としていることおよび、圧電セラミック
素子と回路基板部とを金属ケースでシールドしているこ
とのために、センサ特性が外部ノイズの影響を受けにく
くなり、特性の安定した極めて信頼性の高い加速度セン
サを提供できるものである。

また、加速度センサにコネクタを一体化したので、組み
付は作業時には、このコネクタに対になった相手側のコ
ネクタを差し込むだけで接続ができ、組み付は作業が極
めて簡単になる。

さらに、センサの車輌への組み付けがセンサ固定部をネ
ジ止めするだけで完了するので極めて簡単になり、その
実用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における加速度センサの平面
図、第２図は同センサで第１図のＩ−Ｉ線に沿う断面図
、第３図は同センサで第１図および第２図に示す■−■
線に沿う断面図、第４図（イ）は同センサの振動板の平
面図、（ロ）は断面図、第５図は従来の加速度センサの
平面図、第６図は第５図のＶｌ−ＶＩ線に沿う断面図、
第７図は第５図１− １２− の■−■線に沿う断面図、第８図は同センサにおける主
要部の平面図、第９図は同センサにおける主要部の正面
断面図、第１０図は同センサにおけるセンサ出力用圧電
セラミック素子の平面図、第１１図は同センサにおける
焦電キャンセル用圧電セラミック素子の平面図、第１２
図は同センサにおける振動板の平面図、第１３図は第１
２図に示す振動板の断面図、第１４図は同センサにおけ
る振動板の別の例を示す平面図、第１５図は第１４図に
示す振動板の断面図である。 １　・・・振動板、　２，３・・・圧電セラミック素子
、　４，５・・・位置決め用環状突起、６・・・センタ
穴、　７・・・サブ基台、　８・・・環状突起、９．１
０・・・ターミナル、１１・・・基台、１２・・・セン
サ出力用プラス電極、１３．１４．３０・・・　リード
フレーム、１５・・・回路基板、１６・・・センサ出力
用ターミナル、１７．１８．２９・・・半田付は部、１
９・・・電源供給用ターミナル、２０・・・グランド用
ターミナル、　２１・・・コネクタ、２２・・・ピン、
２３・・・金属シールドケース、２４・・・固定部、２
５・・・外部ケース、２６・・・上部ケース、２７・・
・接着部、２８端子、３１・・・金属部、３２・・・ネ
ジ穴部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加速度センサにおいて、樹脂を介して基台に固定
   したサブ基台により振動板を電気的に基台から絶縁せし
   め、圧電素子、回路基板を金属ケースによってシールド
   し、この金属ケースを包含する形状で配線コネクタを一
   体成形した外部ケースをもつことを特徴とする加速度セ
   ンサ。
2. （２）外部への取付用の固定部を一体成形してなること
   を特徴とする請求項（１）記載の加速度センサ。