| 【発明の名称】 |
半導体加速度センサ |
| 【発明者】 |
【氏名】野原 一也
【氏名】谷口 直博
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| 【要約】 |
【課題】誤って落下しても半導体センサ部の撓み部が破損することを防止できる半導体加速度センサを提供する。
【解決手段】筒軸１１ａを有した筒本体１１を設け、その筒本体１１の基端部１１ｂから筒軸１１ａに対する略直交方向へ突設されたフランジ部１２が加速度の被検知機器３に装着面１２ａにて装着されるボディ１と、加速度印加時に撓みを生じる撓み部を設けその撓み部が片持ち支持されるとともに、基端部１１ｂ側の筒本体１１に収容された半導体センサ部とを備え、半導体センサ部が被検知機器３に印加された加速度を撓み部の撓みに基づいて検知する半導体加速度センサにおいて、落下したときの衝撃力を吸収する衝撃吸収部１２ｂが、前記フランジ部１２に設けられた構成にしてある。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 筒軸を有した筒本体を設け、その筒本体の基端部から筒軸に対する略直交方向へ突設されたフランジ部が加速度の被検知機器に装着面にて装着されるボディと、加速度印加時に撓みを生じる撓み部を設けその撓み部が片持ち支持されるとともに、基端部側の筒本体に収容された半導体センサ部とを備え、半導体センサ部が被検知機器に印加された加速度を撓み部の撓みに基づいて検知する半導体加速度センサにおいて、落下したときの衝撃力を吸収する衝撃吸収手段が、前記フランジ部に設けられたことを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項２】 前記衝撃吸収手段は、ゴム弾性を有したゴムからなる衝撃吸収部でもって形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体加速度センサ。
【請求項３】 前記衝撃吸収手段は、前記フランジ部に設けられた環状溝に嵌合するとともに前記装着面から突出して弾性を有した環状リングでもって形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体加速度センサ。
【請求項４】 前記半導体センサ部は、前記撓み部が前記ボディの筒軸方向の加速度を検知するよう前記筒本体に配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいづれかに記載の半導体加速度センサ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車又は家電製品等の被検知機器に装着されて、その被検知機器に負荷された加速度を検知する半導体加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の半導体加速度センサとして、図７及び図８に示す構成のものが存在する。このものは、筒軸Ａ11を有した筒本体Ａ1を設け、その筒本体Ａ1の基端部Ａ12から筒軸Ａ11に対する略直交方向へ突設されたフランジ部Ａ2が加速度の被検知機器（図示せず）に装着面Ａ21にて装着されるボディＡと、加速度印加時に撓みを生じる撓み部（図示せず）を設けその撓み部が片持ち支持されるとともに、基端部Ａ12側の筒本体Ａ1に収容された半導体センサ部Ｂとを備えている。
【０００３】さらに詳しくは、半導体センサ部Ｂは支持部で片持ち支持された撓み部が、筒本体Ａ1の筒軸Ａ11方向に対する略直交方向へ支持部から延設され、筒軸Ａ11方向の加速度が印加されたとき撓んでその撓みに基づいて加速度を検知する。すなわち、筒軸Ａ11方向の加速度のみを検知して、筒軸Ａ11方向に対して互いに直交する他の２軸の加速度を検知しない。そして、半導体センサ部Ｂが基端部Ａ12側の筒本体Ａ1に収容されているので、重心が基端部Ａ12側へ位置することになる。
【０００４】また、ボディＡのフランジ部Ａ2は、筒本体Ａ1と一体形成された樹脂により、筒本体Ａ1の基端部Ａ12から筒軸Ａ11に対する両直交方向へそれぞれ突設され、貫通孔Ａ22を有した金属ブッシュＡ23が設けられて、装着孔Ａ22に挿通される雄ねじＣをねじ締めすることによって装着面Ａ21が当接した状態で、加速度を検知される被検知機器に装着される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体加速度センサでは、半導体センサ部Ｂが被検知機器に印加された加速度を撓み部の撓みに基づいて検知できる。
【０００６】しかしながら、このものを落下したとき、重心が筒本体Ａ1の基端部Ａ12側へ位置しているので、ボディＡは両フランジ部Ａ2，Ａ2が被衝突物体に装着面Ａ21にて衝突し、衝突したときの衝撃力を吸収されることなく装着面Ａ21に対する直交方向、つまり筒軸Ａ11方向へ負荷される。半導体センサ部Ｂの撓み部は、片持ち支持されるとともに筒軸Ａ11方向に対する略直交方向へ延設されているので、筒軸Ａ11方向の衝撃力を負荷されると、許容し得る撓み量を越えて折損等の破損を生じる場合があった。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、誤って落下しても半導体センサ部の撓み部が破損することを防止できる半導体加速度センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決するために、請求項１記載のものは、筒軸を有した筒本体を設け、その筒本体の基端部から筒軸に対する略直交方向へ突設されたフランジ部が加速度の被検知機器に装着面にて装着されるボディと、加速度印加時に撓みを生じる撓み部を設けその撓み部が片持ち支持されるとともに、基端部側の筒本体に収容された半導体センサ部とを備え、半導体センサ部が被検知機器に印加された加速度を撓み部の撓みに基づいて検知する半導体加速度センサにおいて、落下したときの衝撃力を吸収する衝撃吸収手段が、前記フランジ部に設けられた構成にしてある。
【０００９】請求項２記載のものは、請求項１記載のものにおいて、前記衝撃吸収手段は、ゴム弾性を有したゴムからなる衝撃吸収部でもって形成された構成にしてある。
【００１０】請求項３記載のものは、請求項１記載のものにおいて、前記衝撃吸収手段は、前記フランジ部に設けられた環状溝に嵌合するとともに前記装着面から突出して弾性を有した環状リングでもって形成された構成にしてある。
【００１１】請求項４記載のものは、請求項１乃至請求項３のいづれかに記載のものにおいて、前記半導体センサ部は、前記撓み部が前記ボディの筒軸方向の加速度を検知するよう前記筒本体に配置された構成にしてある。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１乃至図４に基づいて以下に説明する。
【００１３】１はボディで、筒軸１１ａ、基端部１１ｂ及び先端部１１ｃを有した有底筒状の筒本体１１と、その筒本体１１の基端部１１ｂから筒軸１１ａに対する両直交方向へそれぞれ突設されたフランジ部１２とを有して構成される。筒本体１１は絶縁性の樹脂により、先端部１１ｃ側を狭くした略四角筒状に形成され、略中央部に底部１１ｄを設けて、第１筒内部１１ｅが基端部１１ｂ側へ及び第２筒内部１１ｆが先端部１１ｃ側へそれぞれ形成される。また、２段に折曲形成されたリード端子１３が底部１１ｄに固着されて、一端部が第１筒内部１１ｅに他端部が第２筒内部１１ｆにそれぞれ導出される。
【００１４】フランジ部１２は、装着面１２ａを有し、平板状に形成された衝撃吸収部１２ｂと、金属からなり貫通孔を有してリング状に形成された金属ブッシュ１２ｃとを設け、その金属ブッシュ１２ｃの外周部が衝撃吸収部１２ｂに固着されるとともに、衝撃吸収部１２ｂが筒本体１１と一体形成によって成形される。ここで、衝撃吸収部１２ｂがゴム弾性を有したゴムにより、０Ｈｚ乃至５０Ｈｚの振動で共振を発生することなく、衝撃吸収手段を形成する。
【００１５】２はセンサユニットで、半導体センサ部２１と、半導体センサ部２１を実装する第１プリント基板２２と、第１プリント基板２２を搭載するセンサボディ２３と、センサボディ２３を実装する第２プリント基板２４とを有して構成される。そして、筒本体１１の第１筒内部１１ｅに収容されて、すなわち半導体センサ部２１が基端部１１ｂ側の筒本体１１に収容される。
【００１６】半導体センサ部２１は、薄板状のシリコン半導体により、図４に示すように、支持部２１ａ、撓み部２１ｂ、重り部２１ｃ、センサ部２１ｄ、第１ストッパ２１ｅ、及び第２ストッパ２１ｆを備えている。支持部２１ａが重り部２１ｃの外周縁を空間を設けて外囲するとともに、撓み部２１ｂが支持部２１ａによって一端を支持されて、すなわち片持ち支持されて、重り部２１ｃに加速度が印加されたとき撓みを生じるよう、他端を重り部２１ｃに接続している。センサ部２１ｄが、半導体からなるピエゾ抵抗により、撓み部２１ｂに形成されて、撓み部２１ｂの撓みに基づいて加速度を電気信号に変換して電気信号を出力する。
【００１７】第１ストッパ２１ｅは、略四角形状に形成されたパイレックスガラスにより、中央部に重り部２１ｃが当接し得る第１当接面を有して、その第１当接面と重り部２１ｃとの間で空隙が形成され、支持部２１ａの一面側へ固着されている。同様に、第２ストッパ２１ｆは、略四角形状に形成されたパイレックスガラスにより、中央部に重り部２１ｃが当接し得る第２当接面を有して、その第２当接面と重り部２１ｃとの間で空隙が設けられ、支持部２１ａの他面側へ固着されている。
【００１８】ここで、図２及び図４に示すように、半導体センサ部２１は重り部２１ｃの重心とセンサ部２１ｄとを結ぶ直線２１ｇが、筒本体１１の筒軸１１ａに対して直交するよう、所定角度傾斜した状態で第１筒内部１１ｅに収容されて、筒軸１１ａ方向の加速度を検知する。したがって、支持部２１ａで支持された撓み部２１ｂが、筒軸１１ａ方向に対して所定角度傾斜した状態で略直交方向へ支持部２１ａから延設されることになる。
【００１９】そして、センサユニット２はリード端子１３が第２プリント基板２４と接続され、ボディ１の第１筒内部１１ｅに封止材２５でもって封止され収容されて、重心が筒本体１１の基端部１１ｂ側へ位置することになる。
【００２０】３は被検知機器で、自動車であり、印加された０Ｈｚ乃至５０Ｈｚの振動における加速度が印加される。
【００２１】このものの取り扱いについて説明する。ボディ１のフランジ部１２は装着面１２ａが被検知機器３に当接した状態で、雄ねじ（図示せず）が金属ブッシュ１２ｃの貫通孔に挿通されて、被検知機器３に設けられた雌ねじ部と、互いに螺合して被検知機器３に装着される。
【００２２】このとき、装着前に誤って床面等の被衝突物体に向かって落下したとき、重心が筒本体１１の基端部１１ｂ側へ位置しているので、両フランジ部１２，１２の衝撃吸収部１２ｂが被衝突物体に装着面１２ａにて衝突し、衝突したときの衝撃力を吸収する。したがって、筒軸１１ａ方向へ負荷される衝撃力が抑制されて、半導体センサ部２１の撓み部２１ｂは筒軸１１ａ方向に対する略直交方向へ延設されて衝撃力を直接負荷されるにもかかわらず、許容し得る撓み量を越えることがない。
【００２３】このものの動作を説明する。筒軸１１ａ方向へ沿った加速度が印加されると、重り部２１ｃが加速度の印加方向と反対方向へ変位して撓み部２１ｂが撓み、その撓み部２１ｂの一面に形成されたセンサ部２１ｄであるピエゾ抵抗が撓んで、そのピエゾ抵抗の抵抗値が変化する。半導体センサ部２１はその抵抗値の変化を電気信号に変換し、その電気信号をリード端子１３を介して、筒本体１１の第２筒内部１１ｆに挿入されたコネクタのコネクタ端子（図示せず）に伝達して加速度を検知する。
【００２４】ここで、半導体センサ部２１は所定角度傾斜して第１筒内部１１ｅに収容されているので、重り部２１ｃの重心とセンサ部２１ｄとを結ぶ直線２１ｇが、加速度方向に対して精度良く直交して、加速度を感度よく検知する。
【００２５】また、過大な加速度が印加されたときには、重り部２１ｃが第１ストッパ２１ｅの第１当接面に、また逆方向の過大な加速度が印加されたときは、第２当接面に当接する。つまり、第１ストッパ２１ｅ及び第２ストッパ２１ｆは、撓み部２１ｂの撓みが一定値以上になるのを防ぎ、撓み部２１ｂの破損を防止する。
【００２６】かかる第１実施形態の半導体加速度センサにあっては、上記したように、衝撃吸収手段がフランジ部１２に設けられたから、誤って落下したとき、重心が半導体センサ部２１を収容した筒本体１１の基端部１１ｂ側へ位置するので、その基端部１１ｂから突設されたフランジ部１２が被衝突物体に衝突し、衝撃吸収手段が衝突したときの衝撃力を吸収するので、半導体センサ部２１の片持ち支持された撓み部２１ｂに負荷される衝撃力を軽減して、撓み部２１ｂを破損から防止することができる。
【００２７】また、衝撃吸収手段がゴム弾性を有したゴムからなる衝撃吸収部１２ｂでもって形成されたから、筒本体１１と衝撃吸収部１２ｂとを一体形成して、衝撃吸収手段をフランジ部１２に容易に形成することができる。
【００２８】また、半導体センサ部２１の撓み部２１ｂがボディ１の筒軸１１ａ方向の加速度を検知するようボディ１の筒本体１１に配置されたから、撓み部２１ｂが筒軸１１ａと略直交して落下したときの衝撃力を直接負荷されるので、その衝撃力によって撓み部２１ｂの多くが破損した従来と比較して、撓み部２１ｂの破損を大幅に抑制することができる。
【００２９】なお、第１実施形態では、フランジ部１２を衝撃吸収部１２ｂと金属ブッシュ１２ｃとで構成したが、平板状の樹脂部と、衝撃吸収部１２ｂと、金属ブッシュ１２ｃとで構成して、衝撃吸収部１２ｂを樹脂部に装着面１２ａから突設してもよく、限定されない。
【００３０】本発明の第２実施形態を図５及び図６に基づいて以下に説明する。なお、第２実施形態では第１実施形態と異なる機能について述べることとし、第１実施形態と実質的に同一機能を有する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】フランジ部１２は、絶縁性の樹脂により、円形状の環状溝１２ｄが金属ブッシュ１２ｃを外囲して装着面１２ａ側へ設けられて、所定深さ寸法に形成される。
【００３２】さらに、環状リング１２ｅが、弾性を有したゴムにより、いわゆるＯリングであり、断面円形状に形成され、その円形の直径が所定深さ寸法より大きく形成されて、衝撃吸収手段を形成する。そして、フランジ部１２の環状溝１２ｄに嵌合されて、装着面１２ａから突出する。
【００３３】かかる第２実施形態の半導体加速度センサにあっては、上記したように、環状溝１２ｄを装着面１２ａ側のフランジ部１２に設け、衝撃吸収手段が環状溝１２ｄに嵌合されるとともに装着面１２ａから突出して、弾性を有した環状リング１２ｅでもって形成されたから、装着面１２ａから突出した環状リング１２ｅが衝突したときの衝撃力を吸収して、衝撃吸収手段をフランジ部１２に容易に形成することができる。
【００３４】また、弾性を有した環状リング１２ｅが環状溝１２ｄから突出したから、フランジ部１２を被検知機器３に装着したとき、ボディ１に成型時の変形があっても、環状リング１２ｅがその変形量だけ弾性変形して、ボディ１をがたつくことなく被検知機器３に装着することができる。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載のものは、衝撃吸収手段がフランジ部に設けられたから、誤って落下したとき、重心が半導体センサ部を収容した筒本体の基端部側へ位置するので、その基端部から突設されたフランジ部が被衝突物体に衝突し、衝撃吸収手段が衝突したときの衝撃力を吸収するので、半導体センサ部の片持ち支持された撓み部に負荷される衝撃力を軽減して、撓み部を破損から防止することができる。
【００３６】請求項２記載のものは、請求項１記載のものの効果に加えて、衝撃吸収手段がゴム弾性を有したゴムからなる衝撃吸収部でもって形成されたから、筒本体と衝撃吸収部とを一体形成して、衝撃吸収手段をフランジ部に容易に形成することができる。
【００３７】請求項３記載のものは、請求項１記載のものの効果に加えて、環状溝を装着面側のフランジ部に設け、衝撃吸収手段が環状溝に嵌合するとともに装着面から突出して弾性を有した環状リングでもって形成されたから、突出した環状リングが衝突したときの衝撃力を吸収して、衝撃吸収手段をフランジ部に容易に形成することができる。
【００３８】請求項４記載のものは、請求項１乃至請求項３のいづれかに記載のものの効果に加えて、半導体センサ部の撓み部がボディの筒軸方向の加速度を検知するようボディの筒本体に配置されたから、片持ち支持する支持部から延設された撓み部が筒軸と略直交するので、落下したときの衝撃力によって撓み部の多くが破損した従来と比較して、撓み部の破損を大幅に抑制することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 淳二 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６０３４５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３２５８５２ |
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