JPH04169858A - 力学量センサ - 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］ この発明は、容器内に力学量検出素子を設けると共にダ
ンピングオイルを充填してなる力学量センサに関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、この種の技術として、例えば特開昭６３−９０７
７４号公報に開示された半導体式加速度センサが知られ
ている。

即ち、第５図に示すように、このセンサでは容器２１の
内部に力学量検出素子（振動子）２２が設けられている
。又、容器２１の内部には、その８割程度だけダンピン
グオイル２３が充填されている。この容器２１の内部は
、通路２４ａを有する隔壁２４によって上下二つの領域
に仕切られている。そして、隔壁２４よりも下側の振動
子２２が存在する領域はダンピングオイル２３で満たさ
れており、隔壁２４よりも上側の領域はダンピングオイ
ル２３の部分と空気２５の部分とに別れている。

従って、このセンサでは、振動に起因して隔壁２４より
も上側でダンピングオイル２３が波立っても、その波立
ちが隔壁２４の通路２４ａを通じて減衰され、振動子２
２に対する影響が低減されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来例の加速度センサでは、厳密には、
温度変化により空気２５が膨張・収縮するため、その体
積変化によって容器２１の内部圧力が変化するという問
題があった。このため、加速度センサの測定値に誤差か
生じて検出精度が低下するという虞があった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、温度変化に起因する内部圧力の変化を防
止して高い測定精度を確保することが可能な力学量セン
サを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明においては、容
器内に設けられた力学量検出素子と、容器内にて、少な
くとも力学量検出素子が浸る程度に充填されたダンピン
グオイルと、を備え、ダンピングオイルが充填されてい
ない容器内の上部空間は、大気圧よりも低い所定圧とさ
れている。

［作用］ 上記の構成によれば、容器内のダンピングオイルが充填
されていない部分は大気圧よりも低い所定圧とされてい
るため、温度変化に起因して体積変化が発生することは
ない。又、温度変化に起因してダンピングオイルに多少
の体積変化が生じても、その体積変化が大気圧よりも低
い所定圧の空間で吸収される。よって、力学量検出素子
には温度変化に起因する圧力変化の影響が及ぶことはな
い。

［実施例］ 以下、この発明を加速度センサに具体化した一実施例を
第１図〜第３図に基づいて詳細に説明する。

第１図はこの実施例における横置きタイプの加速度セン
サを示す断面図である。容器１はベース２とキャップ３
とにより構成されている。ベース２はガラスの熱膨張係
数に近いコバール等よりなり、その外縁には段部２ａが
形成されている。又、ベース２には透孔２ｂが形成され
、その透孔２ｂには端子４か組付けられ、ハーメチック
シール５により封止されている。一方、キャップ３の底
には段部３ａが形成され、開口側にはフランジ３ｂが形
成されている。そして、キャップ３がそのフランジ３ｂ
にてベース２の段部２ａに嵌着固定されいてる。

キャップ３の段部３ａには隔壁６が固定され、容器ｌの
内部が上下二つの領域に仕切られている。

この隔壁６はセラミック等によりハニカム状多孔質に形
成されたものである。隔壁６は厚さが「１〜４ｍｍ」、
気孔率が「３０〜７０％」に形成されており、空隙率を
示すメツシュ粗さとしてはｒ＃　１００Ｊ以上のものが
望ましい。

容器１の内部において、ベース２には台座７が設けられ
ている。この台座７はベース２との熱膨張係数を平滑に
するためにパイレックスガラス等により形成されている
。又、台座７には、力学量検出素子（以下単に「素子」
という）８が固着されている。素子８は片持ちばり式に
エツチングしてなるシリコンウェハと、その基端部に配
置された歪みゲージとにより構成されたものである。又
、素子８及び端子４はリード線９により互いに接続され
ている。

そして、容器１の内部には、素子８及び隔壁６が浸る程
度に、即ちこの実施例では、容器１の容積の８０％程度
を満たす程度に、シリコンオイルよりなるダンピングオ
イル１０が充填されている。

このダンピングオイル１０は加速度に対するダンパ効果
（減衰）を素子８に持たせるために封止されたものであ
る。又、容器１の内部において、隔壁６よりも上側の領
域では、ダンピングオイル１０か充填されていない部分
を大気圧よりも低い所定圧の空間である真空空間１１と
している。

上記の加速度センサを製造するには、予めベース２に端
子４、台座７及び素子８等を設けておき、ダンピングオ
イル中にて素子８に加速度を与えながら、センサが所定
範囲の加速度の検出に適するようにファンクショントリ
ミングを行う。続いて、キャップ３を下側にし、ダンピ
ングオイル１０を容積の８０％程度になるように充填す
る。その後、０．０１〜０．３気圧の真空下で、ベース
２とキャップ３とをプロジェクション溶接することによ
り、ダンピングオイル１０を容器１の内部に封止しなが
ら、容器１の内部に真空空間１１を設ける。

次に、上記のように構成された加速度センサの作用につ
いて説明する。

この加速度センサは、例えば自動車に搭載され、車体前
後方向の加速度を検出するのに使用されるものである。

そして、加速度センサでは、容器１の内部でダンピング
オイル１０が充填されていない部分が真空空間１１とな
っており、空気の空間にはなっていない。このため、真
空空間１１では、温度変化に起因して膨張・収縮等の体
積変化が発生することはない。又、温度変化に起因して
ダンピングオイル１０に多少の体積変化が生じても、そ
の体積変化が真空空間１１で吸収される。従って、素子
８には温度変化に起因する圧力変化の影響が及ぶことは
ない。この結果、加速度センサとして、温度変化に起因
する測定精度の低下を抑えることができ、温度変化に対
して高い測定精度を確保することができる。

ここで、温度変化と測定精度との関係について第２図に
グラフで示す。このグラフは本実施例の加速度センサと
従来例の加速度センサとについて、温度変化の大きさに
対する出力電圧の特性の違いを示している。このグラフ
からも明らかなように、本実施例の加速度センサでは、
従来例のそれに比べ、「−３０〜８０℃」の範囲で出力
電圧の変化の傾きか小さい。つまり、温度変化に対する
出力電圧の変化が小さく、温度変化に対して高い測定精
度を確保していることが分かる。

加えて、この実施例の加速度センサでは、ダンピングオ
イル１０の中に設けられた隔壁６がハニカム状多孔質と
なっているので、隔壁６を通じてダンピングオイル１０
の流通が妨けられることはない。しかも、振動によって
ダンピングオイル１０のオイル面が波立っても、その波
立ちが隔壁６によって減衰される。特に、隔壁６がハニ
カム状多孔質であることから、車両の傾きや大きな加速
度変化により、ダンピングオイル１０のオイル面か急激
に傾いても、その時のオイル面の変化が多孔質の隔壁６
によって緩やかに抑えられる。このため、素子８に対す
る波立ちの影響を効果的に低減することができ、その結
果、加速度センサとしての測定精度を向上させることが
できる。

ここで、ダンピングオイル１０の波立ちと測定精度との
関係について第３図にグラフで示す。このグラフは本実
施例の加速度センサと従来例の加速度センサとについて
、加速度の大きさに対する出力電圧の特性の違いを示し
ている。このグラフからも明らかなように、本実施例の
加速度センサでは、従来例のそれに比べて出力電圧の変
化のバラツキが小さいことが分かる。その精度としては
従来例の加速度セ：／すよりも２％程度良くなっている
。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜
に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記実施例では、横置きタイプの加速度センサに
具体化したが、第４図に示すように、縦置きタイプの加
速度センサを設けてもよい。この縦置きタイプの加速度
センサでは、キャップ１３の一側（図面上部）に段部１
３ａが形成され、その段部１３ａにハニカム状多孔質の
隔壁１４が固定されている。

（２）前記実施例では、片持ちぼり式にエツチングして
なるシリコンウェハと、その基端部に配置された歪みゲ
ージとからなる力学量検出素子８を設けたが、それ以外
の構成を有する力学量検出素子を設けてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明によれば、容器内の上部
にて、ダンピングオイルが充填されていない部分を大気
圧よりも低い所定圧としたので、温度変化に起因する圧
力変化を抑え、温度変化に対して高い測定精度を確保す
ることができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明を具体化した一実施例に係る
図面であって、第１図は横置きタイプの加速度センサを
示す断面図、第２図はその加速度センサの温度変化に対
する出力電圧の特性を示すグラフ、第３図は同じく加速
度センサの加速度に対する出力電圧の特性を示すグラフ
である。第４図はこの発明を具体化した別の実施例にお
ける縦置きタイプの加速度センサを示す断面図である。 第５図は従来例における加速度センサを示す断面図であ
る。 図中、■は容器、８は力学量検出素子、１０はダンピン
グオイル、１１は真空空間である。 特許出願人　　　　　トヨタ自動車　株式会社代理人　
弁理士　　恩　１）博　宣（ほか１名）第３図 一１Ｇ　　　　　　　ＯｉＧ 加速度（Ｇ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　容器内に設けられた力学量検出素子と、前記容器内
   にて、少なくとも前記力学量検出素子が浸る程度に充填
   されたダンピングオイルと、を備え、 前記ダンピングオイルが充填されていない前記容器内の
   上部空間は、大気圧よりも低い所定圧とされていること
   を特徴とする力学量センサ。