JPH05215763A - 物理量の測定センサ - Google Patents

物理量の測定センサ

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JPH05215763A
JPH05215763A JP4283137A JP28313792A JPH05215763A JP H05215763 A JPH05215763 A JP H05215763A JP 4283137 A JP4283137 A JP 4283137A JP 28313792 A JP28313792 A JP 28313792A JP H05215763 A JPH05215763 A JP H05215763A
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JP
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physical quantity
mass member
measuring sensor
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detection
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JP4283137A
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Michel Christen
クリスタン ミシェル
Raymond Froidevaux
フルワドゥボー レイモン
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Asulab AG
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    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/097—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by vibratory elements
    • G—PHYSICS
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    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 物理量の測定センサにおいて、検出方向軸線
からはずれた成分を有する衝撃に対して検出手段を効果
的に保護する。 【構成】 測定センサ１は、フレーム構造２と、質量部
材３６と、フレーム構造２に固定された質量部材３６の
ための支持手段８と、支持手段８に固定された検出手段
２０とを具備する。支持手段８は物理量の作用のもとに
検出方向軸線ＸSに沿って弾性的に変形可能であり、検
出手段２０は支持手段８の変形に応じて物理量を表わす
信号を供給する。測定センサ１は更に、少くとも一つの
成分が検出方向軸線ＸS にほぼ垂直をなす平面内にある
力に対して検出手段２０を保護するための手段５０，５
２，５４，５６を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は力、例えば加速度に敏感
な検出手段が設けられた弾性的に変形可能な支持部を具
備する物理量の測定センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような測定センサは最も基本的な形
態において、フレーム構造に片持梁状に取り付けられ且
つ全体的に矩形断面の梁状をなす変形可能な支持部を具
備する。いわゆる検出方向軸線（ｓｅｎｓｉｎｇ ａｘ
ｉｓ）に沿って撓むように設けられたこのような変形可
能な支持部は検出手段を形成する水晶振動子を具備し、
この水晶振動子は支持部に中央区域において直接固定さ
れる。この支持部はまた、フレーム構造に取り付けられ
た支持部の端部と反対側の端部に固定されたサイズモ系
質量部材（ｓｅｉｓｍｉｃ ｍａｓｓ）を具備する。斯
くして、加速度のような力が作用すると質量部材が移動
せしめられて、質量部材は支持部および支持部に結合さ
れた水晶振動子を変形させる。このような変形は水晶振
動子の振動の変化を引き起こし、この振動の変化は加え
られた力の量（大きさ）を表わす信号を構成する。この
ような信号はその後、適切な電子回路によって処理され
る。
【０００３】本発明は特に、更に、検出方向軸線に垂直
をなす成分を有する力を発生する可能性がある事故的な
衝撃に対して上述の検出手段を保護するための保護手段
を具備する測定センサに関する。
【０００４】この種の測定センサは繊細かつ精密な測定
器具であって、その検出手段は極めて脆いために簡単に
損傷を受けやすいということが知られている。このよう
な損傷は、例えば車両上に測定センサを組み付けるとき
に測定センサを取り扱う間において、または測定センサ
を交換する間において、または測定センサの作動を検査
するための試験を行う間において、最も頻繁に発生す
る。このような損傷は特に、検出手段がその検出方向軸
線と平行ではない力を受けたときに発生する。この状況
は例えば、質量部材が支持部の長手方向軸線に沿った加
速度を受け、かつ検出手段が曲げ歪用に適合された水晶
振動子によって形成されている場合に相当する。このよ
うな加速度は検出手段に対して、検出手段が適合できな
いような予期されぬ引張り作用を引き起こし、その結果
検出手段はたちまちその破壊点に達して故障してしまう
ことになる。
【０００５】このような検出手段の劣化は測定センサの
外部からは見えない。また、このような測定センサは一
般的に自動車または他の旅客輸送機械に備え付けられる
ようになっており、そこにおいて測定センサは、車両の
基本的な構成要素の挙動に直接的に関係した情報、従っ
て旅客の安全に直接的に関係した情報を供給するように
なっている。従って、上述したような検出手段の劣化は
望ましくなく、また深刻な結果を引き起こす恐れがあ
る。
【０００６】衝撃に対する保護構造を具備した加速度計
を形成するセンサが、特に仏国特許ＦＲ−Ａ−２，４９
０，８２８号により公知である。この仏国特許ＦＲ−Ａ
−２，４９０，８２８号によれば、加速度計のケースは
偶発的かつ事故的な衝撃を吸収するためのシリコンゴム
で被覆されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような被覆は衝撃
の一部を吸収して衝撃を減衰させるが、このような被覆
では或る閾値を越えた加速度の伝達を避けることができ
ず、従ってこのような被覆は検出手段のための特に信頼
性の高い保護システムを構成しない。更に、このような
加速度計のケースは上述の保護層を壊すことなしには分
解されることができず、その結果このような加速度計の
修理は時間がかかり且つ費用の高い作業となってしま
う。
【０００８】従って本発明の目的は、検出手段のための
保護手段が備えられた測定センサであって、この保護手
段は単純な構造を有し、かつ保護手段は、測定センサが
測定センサの検出方向軸線からはずれた成分を有するど
のような強度レベルの衝撃または加速度を受けても効果
的であるような測定センサを提供することによって、上
述した従来技術に関する欠点を克服することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、物理量の測定センサであって、フレ
ーム構造を具備し、更に、フレーム構造に対して移動さ
れることが可能なサイズモ系質量部材を具備し、更に、
フレーム構造に固定された上述の質量部材のための支持
手段を具備し、この支持手段は物理量の作用により検出
方向軸線に沿って弾性的に変形可能となっており、更
に、支持手段に固定された検出手段を具備し、この検出
手段は、変形量に応じて物理量を表わす信号を供給する
ようになっており、更に、検出方向軸線にほぼ垂直をな
す平面内に位置する成分を有する力に対して検出手段を
保護するための保護手段を具備している。
【００１０】本発明による測定センサは、保護手段が、
上述の力が加えられている間には上述の平面内で支持手
段に対して質量部材を逆動可能に移動させることを可能
にすると共に、上述の力が加えられていないときには上
述の支持手段に対して質量部材を位置決めすることを可
能にするようになっている、ことによって特徴付けられ
る。
【００１１】斯くしてこの測定センサが、例えば衝撃を
受けている間において測定センサの検出方向軸線からは
ずれた成分を有する加速度のような力を受けたときに、
サイズモ系質量部材は支持手段から連結を解除され、そ
の結果検出手段が応力を受けないようにし、かつ検出手
段の破損を引き起こす恐れのあるいかなるエネルギも検
出手段に伝達されないようにしている。
【００１２】本発明の有利な特徴によれば保護手段は、
質量部材が検出方向軸線に垂直な平面内で逆動可能に並
進移動されることを可能にする戻し手段を具備する。
【００１３】また特記すべき点として、保護手段は、検
出方向軸線に垂直な平面内における質量部材の移動を制
限する当接手段を具備するという点が挙げられる。本発
明の他の特徴および利点は、限定しない実施例として示
される本発明の実施例に関する以下の詳細な説明および
添付図面から明らかになるであろう。
【００１４】
【実施例】図１を参照すると、その全体を参照符号１に
よって表わす本発明による測定センサの好ましい実施例
が示されている。このような測定センサ１は、互いに同
様の形態をなす二つのシェル２ａ及び２ｂから形成され
るフレーム構造２を具備する。二つのシェル２ａ及び２
ｂは締結手段、例えば図１においてその内の一つのみが
図示されているねじ４によって組み立てられるようにな
っている。フレーム構造２は機能ユニット６を収容する
ようになっており、この機能ユニット６は支持手段８を
具備する。支持手段８の一部分１０は、測定されるべき
物理量の作用下で弾性的に変形可能となっている。
【００１５】支持手段８はフレーム構造２に取り付けら
れる。この支持手段８は、フレーム構造２のシェル２ａ
及び２ｂに夫々設けられた穴（図示しない）内に係合す
る二つのピン１２によってフレーム構造２上に固定的に
配置される。これらのピン１２は支持手段８内に設けら
れた対応するオリフィス１４と協働する。この特定の実
施例では支持手段８は、クランプ１８によりフレーム構
造２上に機械的に取り付けられるようになっている基部
１６を具備する。
【００１６】全体的に細長い形状をなす部材１０が基部
１６から片持梁状に延びており、この部材１０は特に、
基部１６に対して弾性的に変形されるようになってい
る。この細長い部材１０は矩形断面を有する梁の形態を
とっている。この梁１０は、検出手段２０に応力を加え
るために、検出方向軸線ＸS に沿う外力の作用下で梁１
０の主表面に対し垂直な方向に撓むように設けられてい
る。なお、検出手段２０の詳細については後述する。
【００１７】この実施例では支持手段８は、細長い部材
１０を包囲する閉じた枠組を形成するように互いに結合
された二つのアーム２２を具備する。二つのアーム２２
は共通の平面内で延びており、かつ基部１６からほぼ部
材１０の自由端部に向かう細長い部材１０の延設方向に
ほぼ平行をなす方向に延びている。次いでこれら二つの
アーム２２は、全体的に馬蹄形をなす結合部２４によっ
て互いに結合されている。一方の位置決め用穴１４は支
持手段８の結合部２４内に設けられており、他方の位置
決め用穴１４は基部１６内に設けられている。
【００１８】機能ユニット６はまた、二つの水晶振動子
から構成される二つの検出手段２０を具備する。これら
二つの水晶振動子２０は、細長い部材１０の中央区域に
おいて且つ細長い部材１０の両側に二重音叉（ｄｏｕｂ
ｌｅ ｔｕｎｉｎｇ ｆｏｒｋ）状に装着される。各水
晶振動子２０は関連するプリント回路基板２６に電気的
に接続され、プリント回路基板２６上には種々の電子部
品２８が組み付けられている。なお、図面中では電子部
品２８の一つのみが示されている。プリント回路基板２
６および電子部品２８は電子回路３０を構成する。
【００１９】プリント回路基板２６は基部１６内に打ち
込まれたスタッド３２により支持手段８上に取り付けら
れることがわかるであろう。また、各水晶振動子２０が
装着される箇所において細長い部材１０は各水晶振動子
２０の下方に、各水晶振動子２０が自由に振動すること
を可能ならしめる一つの横方向の開口３４を具備するこ
とがわかるであろう。
【００２０】公知のように水晶振動子２０は図示しない
振動回路または共振回路に接続される。この振動回路の
共振周波数は水晶振動子２０の変形量の関数として、従
って部材１０の変形量の関数として変化する。共振回路
は、電子回路３０内で処理および解析される信号を供給
する。電子回路３０は部材１０の変形量の関数として変
化する信号を供給する。この実施例ではサイズモ系質量
部材（ｓｅｉｓｍｉｃｍａｓｓ）３６が部材１０の自由
端部に取り付けられ、このサイズモ系質量部材３６は、
測定センサ１が加速度を受けたときに枠組に対して移動
せしめられるようになっている。
【００２１】以下の記載では図２および図３をも参照す
ると、質量部材３６は二つの半質量部材３６ａおよび３
６ｂを具備し、各半質量部材３６ａ，３６ｂは支持手段
８の一側および他側に夫々延びており、これら二つの半
質量部材３６ａおよび３６ｂは３個のピン３８によって
互いに連結されている。これらのピン３８は半質量部材
３６ａおよび３６ｂ内に釣合い良く分配されており、か
つこれらのピン３８は互いに対して約１２０°の角度で
角度的に分離して配置されている。各ピン３８はその中
央部にカラー４０を有し、このカラー４０は、二つの半
質量部材３６ａおよび３６ｂの対面する表面４４ａおよ
び４４ｂを直接支持する二つの肩部４２を形成する。カ
ラー４０はその幅によって、二つの半質量部材３６ａ，
３６ｂ間の自由空間Ｅを画定するスペーサを構成してい
る。梁１０および支持手段８の馬蹄形部分２４が空間Ｅ
内に部分的に延びている。二つのアーム２２と馬蹄形部
分２４とによって形成される枠組と、梁１０との間に残
された凹部は、その中をカラー４０がクリアランスを有
して延びる通路を形成する。
【００２２】更に、特に図１および図２からわかるよう
に、梁１０の自由端部は広幅部分４６を有し、この広幅
部分４６上に半質量部材３６ａの表面４４ａの部分４８
が直接載る。更に、広幅部分４６はその中心にオリフィ
ス５０を有する。このオリフィス５０は少くとも表面部
分４８と反対向きに、特に他方の半質量部材３６ｂの表
面４４ｂと対面する向きに開口している。
【００２３】半質量部材３６ｂの内部には盲収容部５２
が設けられ、この盲収容部５２は、梁１０の広幅部分４
６内に設けられたオリフィス５０と対面するように開口
している。収容部５２は圧縮コイルばね５４を収容し、
この圧縮コイルばね５４は盲収容部５２の底部上で支持
される。圧縮コイルばね５４は、盲収容部５２内に少く
とも部分的に収容されたボール５６を付勢する。斯くし
てボール５６は部材１０、より詳細には部材１０の広幅
部分４６と、圧縮コイルばね５４の端部との間にはさま
れる。
【００２４】また、特に図３からわかるように、圧縮コ
イルばね５４は、オリフィス５０内に部分的に収容され
たボール５６に作用する戻し手段を形成する。更に、ば
ね５４の付勢力によりボール５６がオリフィス５０内に
侵入することは、支持手段８上、より詳細には梁１０上
での支持手段８に対するサイズモ系質量部材３６の位置
決め手段を形成する。
【００２５】本発明による測定センサの作動は次の通り
である。図２および図３において実線で示されるような
標準的な作動状態では、サイズモ系質量部材３６は、ボ
ール５６とばね５４とオリフィス５０とによって形成さ
れる位置決め手段により梁１０に対して固定された状態
に維持され、従って支持手段８に対して固定された状態
に維持されている。この姿勢において、本発明による測
定センサ１がその検出方向軸線ＸS に沿った応力を受け
たときには質量部材３６は常にフレーム構造２に対して
この検出方向軸線ＸS に沿って移動せしめられ、その結
果梁１０が変形されるので水晶振動子２０が変形され、
水晶振動子２０は受けた力を表わす信号を発生する。
【００２６】上述した質量部材３６の移動が、フレーム
構造２の二つのシェル２ａ，２ｂ内に夫々設けられた二
つのキャビティ５８ａおよび５８ｂが配置されることに
よって減衰制動される点に注意されたい。サイズモ系質
量部材３６が検出方向軸線ＸS からはずれた成分を有す
る力、特に主要な成分が検出方向軸線ＸS にほぼ垂直を
なす平面内にある衝撃によって生ずる加速度を受けたと
きには、サイズモ系質量部材３６は、サイズモ系質量部
材３６を検出方向軸線ＸS に垂直な平面内でこのような
力の向きに梁１０に沿って並進運動するように移動させ
ようとする力Ｆを受ける。
【００２７】このときサイズモ系質量部材３６の並進移
動は、ボール５６とオリフィス５０間の連結を介してば
ね５４を圧縮しようとする。このようなばね５４の圧縮
はボール５６を検出方向軸線ＸS に平行な方向に移動さ
せてボール５６を盲収容部５２内に少くとも部分的に引
っ込ませ、その結果サイズモ系質量部材３６は梁１０か
ら連結を解除されて、当接手段を形成する制動キャビテ
ィ５８ａおよび５８ｂの円筒壁に支持されるようにな
る。斯くして、衝撃が加えられた間に外力によってサイ
ズモ系質量部材３６が受けたエネルギは運動エネルギに
変換され、この運動エネルギはフレーム構造２に伝達さ
れ、フレーム構造２は、梁１０および梁１０に備えられ
た鋭敏な部材が損傷を受けないようにこの運動エネルギ
を吸収する。
【００２８】衝撃が止んだときには、サイズモ系質量部
材３６の外周部と制動キャビティ５８ａ及び５８ｂの円
筒壁との間に設けられた間隙（クリアランス）は、オリ
フィス５０内に位置するボール５６の頂部がこのキャビ
ティの周縁部を越えて移動しないようにすることがで
き、その結果ボール５６の頂部は圧縮コイルばね５４の
ばね力の作用によりオリフィス５０の内部に向けて戻さ
れることになる。このような配置は、質量部材３６を逆
動可能に並進移動させることができる戻し手段、特に衝
撃を受けた後に質量部材３６をその作動位置に戻すこと
ができる戻し手段を形成する。
【００２９】従って、本発明による測定センサ１は、衝
撃が加えられた間にはサイズモ系質量部材３６が検出方
向軸線ＸS に垂直な平面内で支持手段８に対して、特に
梁１０に対して逆動可能に移動するのを許容することを
可能にすると共に、衝撃がないときには質量部材３６を
位置決めすることを可能にする保護手段を具備すること
がわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】検出手段の保護装置の各構成要素を示す、本発
明による測定センサの分解斜視図である。
【図２】本発明による測定センサの検出手段を保護する
手段と協働するサイズモ系質量部材が備えられた図１の
測定センサの支持部の平面図であって、サイズモ系質量
部材は、その標準的な作動位置に対応する第１の位置が
実線で示されており、衝撃を受けてその衝撃を吸収した
後の移動位置と称される位置に対応する第２の位置が一
点鎖線で示されている。
【図３】図２のIII −III 線に沿ってみた断面図であっ
て、本発明による測定センサのフレーム構造上の支持部
の位置決め手段と関連してフレーム構造の一部が一点鎖
線で示されている。
【符号の説明】
１…測定センサ ２…フレーム構造 ６…機能ユニット ８…支持手段 １０…細長い部材（梁） １６…基部 ２０…検出手段（水晶振動子） ２２…アーム ３０…電子回路 ３６…質量部材 ３６ａ，３６ｂ…半質量部材 ５０…オリフィス ５２…盲収容部 ５４…ばね ５６…ボール ＸS …検出方向軸線

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物理量の測定センサであって、フレーム
    構造と、フレーム構造に対して移動されることが可能な
    サイズモ系質量部材と、フレーム構造に固定された該質
    量部材のための支持手段とを具備し、該支持手段は物理
    量の作用のもとに検出方向軸線（ＸS ) に沿って弾性的
    に変形可能となっており、更に、支持手段に固定された
    検出手段を具備し、該検出手段は、支持手段の変形に応
    じて物理量を表わす信号を供給するようになっており、
    更に、少くとも一つの成分が検出方向軸線（ＸS ) にほ
    ぼ垂直をなす平面内にある力に対して検出手段を保護す
    るための保護手段を具備し、該保護手段は、衝撃が加え
    られている間には質量部材が上記平面内で支持手段に対
    して逆動可能に移動することを可能にすると共に、衝撃
    が加えられていないときには質量部材を位置決めするこ
    とを可能にするようになっている、物理量の測定セン
    サ。
  2. 【請求項２】 保護手段は、検出方向軸線に垂直な平面
    内における質量部材の逆動可能な並進移動を可能にする
    戻し手段を具備する、請求項１に記載の物理量の測定セ
    ンサ。
  3. 【請求項３】 保護手段は、検出方向軸線に垂直な平面
    内における質量部材の移動を制限する当接手段を具備す
    る、請求項１に記載の物理量の測定センサ。
  4. 【請求項４】 フレーム構造は質量部材がその中に懸架
    される制動キャビティを具備し、当接手段は該キャビテ
    ィの内壁によって形成される、請求項３に記載の物理量
    の測定センサ。
  5. 【請求項５】 該保護手段は更に、上記戻し手段と協働
    する位置決め手段を具備する、請求項２に記載の物理量
    の測定センサ。
  6. 【請求項６】 該保護手段は戻し手段を形成するばねを
    具備し、該ばねはオリフィス内に部分的に収容されたボ
    ール上に作用する、請求項５に記載の物理量の測定セン
    サ。
  7. 【請求項７】 該オリフィスが支持手段内に形成され、
    ばね及びボールが質量部材内に収容される、請求項６に
    記載の物理量の測定センサ。
  8. 【請求項８】 ボールが支持手段とばねとの間に配置さ
    れる、請求項７に記載の物理量の測定センサ。
  9. 【請求項９】 支持手段は基部を具備し、一方では片持
    梁状の細長い部材が該基部から延びており、他方では該
    細長い部材の周りに閉じた枠組を形成するように互いに
    結合された二つのアームが該基部から延びており、上記
    検出手段が該細長い部材によって担持される、請求項１
    に記載の物理量の測定センサ。
  10. 【請求項１０】 該細長い部材は膨大された自由端部を
    有し、該自由端部内にオリフィスが形成される、請求項
    ９に記載の物理量の測定センサ。
  11. 【請求項１１】 サイズモ系質量部材は互いに連結され
    た二つの半質量部材を具備し、各半質量部材は支持手段
    の一側および他側に夫々延びている、請求項１に記載の
    物理量の測定センサ。
JP4283137A 1991-10-21 1992-10-21 物理量の測定センサ Pending JPH05215763A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9113067 1991-10-21
FR9113067A FR2682766B1 (fr) 1991-10-21 1991-10-21 Capteur de mesure d'une grandeur physique.

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