JP2008224428A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ素子を実装した実装基板をケース内に備えると共に、外部の振動をその実装基板に伝えなくするための防振構造を備えるものにあって、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図る。
【解決手段】コネクタ部１６を有するケース本体１５の下面開口部を、カバー１２により塞ぐ。角速度検出用のセンサ素子１７や信号処理回路１８等の部品が実装された実装基板１４を、カバー１２の上面の取付部１２ｂに取付ける。実装基板１４とコネクタ部１６のターミナル１６ｂとの間を、フレキシブルなリード線１９により電気的に接続する。カバー１２を、矩形枠状の結合部１２ａと矩形板状の取付部１２ｂとに分離し、それらの間に防振部材２０を配設して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両用の角速度センサ等の、ケース本体と、そのケース本体の開口部を塞ぐように設けられるカバーとからなるケース内に、センサ素子を実装した実装基板を備えて構成されるセンサ装置に関する。

例えば車両用の加速度センサ、角速度センサ等の半導体式センサ装置においては、一般に、センサ素子を実装した実装基板を、プラスチック製のパッケージ（ケース）内に配設して構成され、実装基板の保護、更には防塵や防滴を図るようにしている（例えば特許文献１参照）。

ところで、この種の車載用のセンサ装置、特にコリオリ力を利用した振動式の角速度センサは、振動子を有して構成されるため、外部からの振動がセンサ素子の検出に悪影響を及ぼす事情がある。そこで、従来では、図８に示すように、角速度センサ１に防振構造を設けることが行われていた。即ち、下面が開口したキャップ状をなすプラスチック製のケース本体２には、コネクタ部３や図示しない取付部が一体的に設けられている。

そして、プリント配線基板からなる実装基板４には、角速度センサ素子５や信号処理回路（ＩＣ）６などの部品が実装され、前記ケース本体２内に形成された段部２ａに対して、ゴムなどの防振部材７を介して下方からねじ止め等により取付けられるようになっている。このとき、実装基板４は、コネクタ部３のターミナル８に対して電気的に接続されるようになっている。また、ケース本体２の下面開口部を塞ぐようにやはりプラスチック製のカバー（蓋）９が取付けられる。これにて、外部の振動を防振部材７により吸収することにより、実装基板４ひいては角速度センサ素子５に伝達されないようにしている。
特開平９−６１２７１号公報

図８に示した従来の防振構造では、実装基板４を、別部品として構成された防振部材７を介してケース本体２に取付けるようにしている。このため、部品数が多くなって組付工数が多くなり、比較的コストがかかるものとなっていた。従って、構成をより簡単化して、部品点数や組付工数の削減によるコストダウンを図ることが望まれるのである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、センサ素子を実装した実装基板をケース内に備えると共に、外部の振動をその実装基板に伝えなくするための防振構造を備えるものにあって、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができるセンサ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のセンサ装置は、センサ素子を実装した実装基板を、ケース本体の開口部を塞ぐように設けられるカバー側に取付けるように構成すると共に、そのカバーに、外部の振動を前記実装基板に伝えないようにする防振手段を設けた構成に特徴を有する（請求項１の発明）。

これによれば、カバーに実装基板に取付けた状態で、そのカバーをケース本体に取付ければ良く、しかも、カバーに外部の振動を実装基板に伝えないようにする防振手段が設けられているので、実装基板と防振部材とカバーとを夫々別体としてケース本体に取付ける場合と比較して、構成が簡単化し、組付作業がその分簡単になる。防振手段を設けたので、外部の振動が、実装基板ひいてはセンサ素子に伝達されることはなく、振動による悪影響をセンサ素子に及ぼすことがないことは勿論である。

より具体的には、前記防振手段を、前記カバーを、前記実装基板の取付部と前記ケース本体との結合部とに分離すると共に、それらの間に防振部材を配設することにより構成することができる（請求項２の発明）。これによれば、外部の振動がケース本体からカバーの結合部までは伝達されても、防振部材によってその振動が吸収されてカバーの取付部ひいては実装基板に伝達されることがなくなる。このとき、カバーに防振部材を一体的に設けることが可能であり、構成を簡単に済ませることができる。

或いは、前記防振手段を、前記カバーのうち、前記実装基板の取付部と前記ケース本体との結合部との間の部分に、弾性変形可能な振動吸収部を一体的に設けることにより構成することができる（請求項３の発明）。これによれば、外部の振動がケース本体からカバーの結合部までは伝達されても、振動吸収部によってその振動が吸収されてカバーの取付部ひいては実装基板に伝達されることがなくなる。このとき、カバーに振動吸収部を一体的に設けたことにより、構成のより一層の簡単化を図ることができる。

或いは、前記防振手段を、実装基板をカバーの取付面から浮上った状態に弾性支持する取付部材から構成することができる（請求項４の発明）。これによれば、外部の振動がケース本体からカバーまでは伝達されても、取付部材によってその振動が吸収されて実装基板に伝達されることがなくなる。このとき、実装基板をカバーに取付けるための取付部材が、防振のための部材を兼用しているので、構成の簡単化を図ることができる。

また、本発明においては、前記ケース本体に設けられた外部との電気的接続用のコネクタ部と、前記実装基板とを、フレキシブルな配線により電気的に接続する構成とすることができる（請求項５の発明）。これによれば、ケース本体の振動が、電気的接続部分を介して実装基板に伝達されることを防止することができ、また、電気的接続部分の断線等を未然に防止することができる。尚、この場合、フレキシブルな配線には、導線を合成樹脂にて絶縁被覆した一般のリード線や、複数本の導線をフラットに一体化したフレキシブル配線が含まれることは勿論、ばね性を有する形状とされた金属線材等も含まれる。

以下、本発明を具体化したいくつかの実施例について、図１ないし図７を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施例は、本発明を、例えば車両（自動車）用の角速度センサに適用したものである。図示及び詳しい説明は省略するが、この角速度センサは、例えば自動車のセンターコンソールの下部や助手席の下部等に配設され、その信号が、車両制御や、ナビゲーション等に利用されるようになっている。

（１）第１の実施例
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施例について述べる。図１は、本実施例に係るセンサ装置たる角速度センサ１１の全体構成を概略的に示す縦断側面図であり、図２は、そのうちカバー１２の構成を示す図である。ここで、図１に示すように、角速度センサ１１は、ケース１３内に、実装基板（回路基板）１４を備えて構成される。そのうち、前記ケース１３は、例えばプラスチック製のケース本体１５と、その下面開口部を塞ぐように設けられるカバー１２とから構成される。

前記ケース本体１５は、下面が開口し角部に丸みを帯びた矩形箱状（角筒キャップ状）をなしている。そして、ケース本体１５の後面側（図で左側）には、コネクタハウジング部１６ａが一体に形成されていると共に、複数本（１本のみ図示）のターミナル１６ｂが例えばインサート成形により一体的に設けられており、もってコネクタ部１６が設けられている。また、図示はしないが、このケース本体１５の左右の側面部には、ねじ挿通孔を有した舌片状をなし、外部に取付けるための取付片部が一体に形成されている。

前記カバー１２は、図２にも示すように、全体として、ケース本体１５の下面開口部を塞ぐ大きさの矩形板状に構成され、その上面外周部が前記ケース本体１５の下端面に宛がわれるようにして、例えば接着、溶着、はめ込み等により結合されるようになっている。このカバー１２の詳細については後述する。

前記実装基板１４は、図１に示すように、プリント基板の上面に、センサを構成する角速度検出用のセンサ素子１７や、信号処理回路（ＩＣ）１８等の部品が実装されて構成され、前記カバー１２の上面（後述する取付部１２ｂ）に載置された状態で、例えば接着により取付けられる。この実装基板１４と、前記コネクタ部１６のターミナル１６ｂとの間は、フレキシブルな配線である複数本のリード線１９により電気的に接続されている。

さて、前記カバー１２について詳述する。図２に示すように、このカバー１２は、外周縁部を構成する矩形枠状部分が結合部１２ａとされ、その内側に位置して前記実装基板１４が取付けられる矩形板状部分が取付部１２ｂとされていると共に、それら結合部１２ａの内縁周と取付部１２ｂの外縁部との間に挟まれるように防振部材２０を配設して構成されている。この防振部材２０は、例えばシリコンゴム等のゴムや軟質プラスチックなどの弾性材料から、全体として矩形枠状をなすように設けられている。これにより、外部の振動を実装基板１４に伝えないようにするための防振手段が構成されているのである。

この場合、カバー１２の結合部１２ａ及び取付部１２ｂは、比較的硬質なプラスチック材料（同等の材料）から構成されている。カバー１２の製作に際しては、予め別途形成された防振部材２０を成形型内に配置して結合部１２ａ及び取付部１２ｂ部分を射出成形するインモールド成形を採用したり、或いは、結合部１２ａ及び取付部１２ｂ並びに防振部材２０をいわゆる二色成形により一体成形したりすることができる。更には、結合部１２ａ、取付部１２ｂ、防振部材２０を夫々別体に形成しておき、接着等により接合して一体化するようにしても良い。

上記構成の角速度センサ１１においては、カバー１２の取付部１２ｂに対し実装基板１４が取付けられ、その状態でリード線１９の接続が行われた後、カバー１２がその結合部１２ａにてケース本体１５に結合されることにより組付けられる。この角速度センサ１１は、ケース本体１５の取付片部によって車両に対して取付けられる。また、コネクタ部１６を介して、車両側の制御装置などと電気的な接続がなされる。

ここで、この角速度センサ１１は、振動子を有して構成されるため、外部（車体）からの振動がセンサ素子１７の検出に悪影響を及ぼす事情がある。ところが、本実施例では、車体の振動がケース本体１５に伝達されても、その振動が防振部材２０によって吸収されてカバー１２の取付部１２ｂひいては実装基板１４に伝達されることがなくなる。従って、振動によりセンサ素子１７の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。

そして、カバー１２に防振部材２０を一体的に設けると共に、そのカバー１２に実装基板１４を取付ける構成としたことにより、実装基板４と防振部材７とカバー９とを夫々別体としてケース本体２に取付けるようにした従来のものと比較して、構成が簡単化し、組付作業がその分簡単になる。コネクタ部１６と実装基板１４とを、フレキシブルなリード線１９により電気的に接続する構成としたので、ケース本体１５の振動が、電気的接続部分を介して実装基板１４に伝達されることを防止することができ、また、電気的接続部分の断線等を未然に防止することができることは勿論である。

このように本実施例によれば、センサ素子１７等を実装した実装基板１４をケース１３内に備えると共に、外部の振動をその実装基板１４に伝えなくするための防振構造を備えるものにあって、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができ、ひいてはコストダウンを図ることができるという優れた効果を奏するものである。

（２）第２〜第４の実施例
次に、本発明の第２〜第４の実施例について、図３〜図５を参照しながら順に述べる。尚、以下に述べる各実施例においては、やはり、本発明を上記第１の実施例と同様の車両用の角速度センサに適用したものであり、上記第１の実施例と異なる点は、防振手段の構成にある。従って、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、以下、第１の実施例と相違する点について述べることとする。

図３は、本発明の第２の実施例を示すものであり、カバー２１の構成が上記第１の実施例のカバー１２と異なっている。即ち、このカバー２１は、やはり、プラスチック材料から、全体として矩形板状に構成されており、カバー２１の外周縁部を構成し前記ケース本体１５の下端部に結合される矩形枠状の結合部１ａと、その内側に位置して前記実装基板１４が取付けられる矩形板状の取付部２１ｂとを有している。

そして、本実施例では、それら結合部２１ａと取付部２１ｂとの間に、弾性変形可能な振動吸収部２２が一体的に設けられていることにより、外部の振動を実装基板１４に伝えないようにするための防振手段が構成されている。この振動吸収部２２は、カバー２１のうち、結合部２１ａと取付部２１ｂとの間に位置する矩形枠状領域を、弾性変形が容易な程度の薄肉に形成する（溝を設けた形態とする）ことにより構成されている。

これによれば、外部（ケース本体１５）からの振動が、薄肉な振動吸収部２２の弾性変形により振動が吸収され、カバー２１の取付部２１ｂひいては実装基板１４に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子１７の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。そして、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができることに加え、振動吸収部２２をカバー２１に一体的に（一体成形により）設けることができるので、カバー２１自体を安価に製造することができ、一層のコストダウンを図ることができるものである。

図４は、本発明の第３の実施例を示すものであり、上記第２の実施例と異なる点は、プラスチック製のカバー２３に一体に設けられる振動吸収部２４の形状にある。即ち、本実施例のカバー２３は、結合部２３ａと取付部２３ｂとの間に、弾性変形可能な振動吸収部２４が一体成形により設けられるのであるが、この振動吸収部２４は、薄肉で且つコルゲート状（断面が波状）に形成され、もって外部の振動を実装基板１４に伝えないようにするための防振手段が構成されている。この場合、振動吸収部２４をコルゲート状としたことにより、様々な方向への弾性変形が容易な構成となっている。

この構成によれば、上記第２の実施例と同様に、外部からの振動が、薄肉な振動吸収部２４の弾性変形により振動が吸収され、カバー２３の取付部２３ｂひいては実装基板１４に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子１７の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。そして、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができることに加え、カバー２３自体を安価に製造することができ、一層のコストダウンを図ることができるものである。

図５は、本発明の第４の実施例を示すものであり、上記第２の実施例と異なる点は、プラスチック製のカバー２５に一体に設けられる振動吸収部２６の形状にある。即ち、本実施例に係るカバー２５は、結合部２５ａと取付部２５ｂとの間に、弾性変形可能な振動吸収部２６が一体成形により設けられるのであるが、この振動吸収部２６は、結合部２５ａと取付部２５ｂとの間を、一部でつなぐような、同じ厚みをもった細幅形状（梁状）に構成され、もって外部の振動を実装基板１４に伝えないようにするための防振手段が構成されている。この場合、振動吸収部２６は、図で左右の辺部の中央部に位置して２箇所に設けられている。

このような構成においても、上記第２の実施例と同様に、外部からの振動が、薄肉な振動吸収部２６の弾性変形により振動が吸収され、カバー２５の取付部２５ｂひいては実装基板１４に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子１７の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。そして、構成を簡単化して部品点数や組付工数の削減を図ることができることに加え、カバー２５自体を安価に製造することができ、一層のコストダウンを図ることができるものである。

（３）第５、第６の実施例、その他の実施例
図６は、本発明の第５の実施例を示すものである。この実施例では、カバー３１は、平板な矩形板状をなし、その上面（取付面）の中央部に実装基板１４が接着により取付けられるようになっているのであるが、例えば、実装基板１４の四隅部分に対応する４箇所に、弾性（振動吸収性）を有する接着剤３２をブロック（塊）状に盛上げるように配し、それら接着剤３２によって、実装基板１４をカバー３１の取付面から若干浮上った状態に弾性支持するように構成され、もって防振手段が構成されている。従って、本実施例では、接着剤３２が取付部材として機能する。

この構成においては、外部の振動が、ケース本体１５からカバー３１まで伝達されても、接着剤３２部分でその振動が吸収されて実装基板１４に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子１７の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。このとき、実装基板１４をカバー３１に取付けるための取付部材（接着剤３２）が、防振のための部材を兼用しているので、その分、構成の簡単化を図ることができ、部品点数や組付工数の削減を図ることができる。

図７は、本発明の第６の実施例を示すものであり、上記第５の実施例と異なる点は、取付部材３３の構成にある。この取付部材３３は、薄い金属製の板ばね材を加工して構成され、上下両端に、実装基板１４及びカバー３１に夫々形成された穴１４ａ及び３１ａに嵌込まれるピン状の突起部３３ａ，３３ａを有すると共に、その中間部分に、横方向にＵ字状に折曲げられた振動吸収部３３ｂを有している。詳しく図示はしないが、この取付部材３３は、実装基板１４の四隅部分に対応する４箇所に設けられ、これら４個の取付部材３３によって、実装基板１４がカバー３１の取付面から若干浮上った状態に弾性支持されるようになっており、もって防振手段が構成されている。

これによれば、外部の振動がケース本体１５からカバー３１までは伝達されても、取付部材３３の振動吸収部３３ｂによってその振動が吸収されて実装基板１４に伝達されることがなくなり、振動によりセンサ素子１７の検出に悪影響が及ぶことを防止することができる。このとき、実装基板１４をカバー３１に取付けるための取付部材３３が、防振手段を兼用しているので、その分、構成の簡単化を図ることができ、部品点数や組付工数の削減を図ることができる。

尚、上記各実施例では、本発明を車両用の角速度センサに適用するようにしたが、本発明は、車載用以外の用途も含む各種用途に使用される、振動を嫌うセンサ素子を備えるセンサ装置全般に適用することができる。その他、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば、ケース本体はプラスチック製に限らず、金属製やセラミック製などであっても良く、また、ケースの形状や、実装基板の構成などについても種々の変形が可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で、適宜変更して実施し得るものである。

本発明の第１の実施例を示すもので、角速度センサの全体構成を示す縦断側面図 カバーの斜視図（ａ）及びその要部の拡大縦断側面図（ｂ） 本発明の第２の実施例を示す図２相当図 本発明の第３の実施例を示す図２（ｂ）相当図 本発明の第４の実施例を示す図２（ａ）相当図 本発明の第５の実施例を示す要部の分解斜視図 本発明の第６の実施例を示す要部の拡大分解斜視図 従来例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１１は角速度センサ（センサ装置）、１２，２１，２３，２５，３１はカバー、１２ａ，２１ａ，２３ａ，２５ａは結合部、１２ｂ，２１ｂ，２３ｂ，２５ｂは取付部、１３はケース、１４は実装基板、１５はケース本体、１６はコネクタ部、１７はセンサ素子、１９はリード線（フレキシブルな配線）、２０は防振部材、２２，２４，２６は振動吸収部、３２は接着剤（取付部材）、３３は取付部材を示す。

Claims (5)

1. ケース本体と、そのケース本体の開口部を塞ぐように設けられるカバーとからなるケース内に、センサ素子を実装した実装基板を備えて構成されるセンサ装置であって、
   前記実装基板は、前記カバーに取付けられていると共に、
   該カバーには、外部の振動を前記実装基板に伝えないようにする防振手段が設けられていることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記防振手段は、前記カバーを、前記実装基板の取付部と前記ケース本体との結合部とに分離すると共に、それらの間に防振部材を配設することにより構成されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
3. 前記防振手段は、前記カバーのうち、前記実装基板の取付部と前記ケース本体との結合部との間の部分に、弾性変形可能な振動吸収部を一体的に設けることにより構成されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
4. 前記防振手段は、前記実装基板を、前記カバーの取付面から浮上った状態に弾性支持する取付部材から構成されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
5. 前記ケース本体には、外部との電気的接続用のコネクタ部が設けられ、そのコネクタ部と前記実装基板とが、フレキシブルな配線により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のセンサ装置。

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