(57)【要約】【課題】  加速度検出部で覆われるケース内の内部空間が接着剤で密閉されることに起因する組み立て不良を防ぎ、歩留まりを向上させることのできる加速度センサを提供する。【解決手段】  加速度検出部２を構成するダイヤフラム２０の支持部２３がケース５の内壁面５２ａに接着剤４によって接合され、ケース５内に、加速度検出部２で覆われた内部空間３が形成される加速度センサにおいて、接着剤４による接合面からもっとも遠い位置のケース内面に、内部空間３から外部に連通するガス抜き溝５８を形成し、このガス抜き溝５８から内部空間３で膨張しようとするガスを外部に排気させ、加速度検出部２の浮き上がりを防ぐ。また、ガス抜き溝５８の両側に接着剤溜まり溝５９を形成して接着剤４がガス抜き溝５８に流入しないようにする。【選択図】      図２
2006208320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度検出部が、ケース内に収容され、かつ、接着剤によって接合され、この状態で、ケース内に加速度検出部によって覆われた内部空間が形成される加速度センサにおいて、
前記加速度検出部もしくは前記ケースの少なくとも一方に、前記内部空間と外部とを連通するガス抜き部を設けるとともに、このガス抜き部に近接する箇所に、接着剤を溜めてガス抜き部への接着剤の流入を阻止する接着剤溜まり部を設けたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記加速度検出部は、圧電素子に生じる電荷の変化に基づいて加速度を検出する圧電型であることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記加速度検出部は、静電容量の変化に基づいて加速度を検出する静電容量型であることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記ケースはセラミックスからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加速度センサに係り、特に、加速度検出部をケース内に収容して接着剤で接合する構造の加速度センサの生産性を向上させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサは、様々な機械産業の分野において物理量の検出装置として広く利用されており、加速度の検出方向によって１軸型や３軸型等に分けられ、また、検出の形式としては、ピエゾ抵抗型、圧電型、静電容量型等がある。実際に供される形態としては、これら検出形式のいずれかが採用された加速度検出部がケース内に収容され、カバーで覆われたものが一般的であり、このような加速度センサとしては、特許文献１等で公知である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５８００５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の加速度センサにおける加速度検出部は、重錘が固定されたダイヤフラムに圧電素子が貼着された圧電型であり、加速度を受けると、重錘に慣性力が生じるに伴ってダイヤフラムが変形し、圧電素子の圧電効果により発生する電圧変化に基づいて、加速度の方向と大きさが検出される。この場合の加速度検出部は、ダイヤフラムの周囲の４辺から垂下する壁状の支持部が、直方体状のケース（同文献ではベース）内に、ケース内壁面に密着する状態で収容されている。
【０００５】
ここで、ケース内への加速度検出部の収容状態を保持するために、通常、接着剤によって加速度検出部をケースに接合することが行われる。そのためには、例えば、ダイヤフラムを支持する４つの支持部のうちの、相対向する２つの支持部と、これら支持部に密着するケース内壁面とを、接着剤によって接合させる方法がある。
【０００６】
このような方法で接合した場合、接着剤を塗布しなかった支持部とケース内壁面との間に、接着剤が毛細管現象によって浸透し、支持部全周に接着剤が行き渡ることがある。加熱することによって硬化する熱硬化性のエポキシ系接着剤を用いると、加熱時に粘度が低くなるのでその現象が起こりやすい。
【０００７】
このように接着剤が支持部全周に行き渡ると、加速度検出部で覆われたケース内の内部空間が密閉状態となり、加熱されていることからこの内部空間が膨張して加速度検出部が浮き上がり、この状態で接着剤が硬化することにより、組み立て不良となって歩留まりの低下を招く。上記のようにダイヤフラムの相対向する２つの支持部を接着するということは、他の支持部とケース内壁面との間からガス抜きさせて内部空間の膨張を防ぐようにするためであるが、熱硬化性の接着剤を用いると、支持部の全周にわたってその接着剤が浸透することになり、これが組み立て不良の原因となるわけである。
【０００８】
よって本発明は、加速度検出部をケース内に収容して接着剤で接合した構造の加速度センサにおいて、加速度検出部で覆われるケース内の内部空間が接着剤で密閉されることに起因する組み立て不良を防ぎ、もって歩留まりを向上させることのできる加速度センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、加速度検出部が、ケース内に収容され、かつ、接着剤によって接合され、この状態で、ケース内に加速度検出部によって覆われた内部空間が形成される加速度センサにおいて、加速度検出部もしくはケースの少なくとも一方に、内部空間と外部とを連通するガス抜き部を設けるとともに、このガス抜き部に近接する箇所に、接着剤を溜めてガス抜き部への接着剤の流入を阻止する接着剤溜まり部を設けたことを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、加速度検出部とケースとの間に充填された接着剤によってケース内の内部空間が塞がれた状態になっても、ガス抜き部を通じて内部空間が外部に常に連通する状態が確保される。このため、熱硬化性の接着剤を用いた際などにおいて、内部空間のガスはガス抜き部から外部に排気されて膨張せず、したがって加速度検出部が内部空間の膨張によって浮き上がり、そのまま接合されてしまうといった組み立て不良が起きない。
【００１１】
また、充填された接着剤がガス抜き部に流入することが、接着剤溜まり部に接着剤が溜まることにより阻止され、ガス抜き部が接着剤で閉塞されることが未然に防止され、内部空間が確実にガス抜きされる。その結果、組み立て不良発生の防止効果が一層強まる。
【００１２】
本発明のガス抜き部および接着剤溜まり部は、溝や孔等が挙げられる。また、ケースは耐熱性に優れたセラミックスからなるものであると、加熱によってガス抜き部および接着剤溜まり部が変形して閉塞することが防止されるので好ましい。
【００１３】
本発明の加速度センサは、加速度検出部が、圧電素子に生じる電荷の変化に基づいて加速度を検出する圧電型や、静電容量の変化に基づいて加速度を検出する静電容量型等に適用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加速度検出部をケースに収容して接合する際、接着剤によって内部空間が塞がれた状態になっても、ガス抜き部を通じてケース内の内部空間が外部に常に連通する状態が確保されているので内部空間は膨張せず、このため、加速度検出部が内部空間の膨張によって浮き上がり、そのまま接合されてしまうといった組み立て不良が起きず、歩留まりの向上が図られるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は一実施形態に係る圧電型の加速度センサ１の平面図、図２は図１のII−II断面図である。この加速度センサ１は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向の加速度を検出する３軸型の加速度検出部２がケース５内に収容され、ケース５を貫通して加速度検出部２に接続されたＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の出力用端子ピン１１ｘ，１１ｙ，１１ｚを介して、加速度検出部２が検出した３軸方向の各加速度信号が出力されるようになっている。なお、図２において上方が開口しているケース５には、その開口を塞ぐ図示せぬカバーが嵌め込まれ、その状態で当該加速度センサ１は使用に供される。
【００１６】
加速度検出部２は、ダイヤフラム２０、ダイヤフラム２０に貼着された圧電素子３０および重錘４０から構成される。ダイヤフラム２０は、図２および図３に示すように、正方形状の外形を有する枠状の固定部２１の内側に円盤状の可動部２２が形成されたもので、固定部２１の４辺の縁から垂下する壁状の支持部２３と、可動部２２の中心から下方に突出する円柱状の重錘取付け部２４を有している。このダイヤフラム２０は、真ちゅう等の導電性を有する金属でできており、固定部２１、可動部２２および支持部２３は、薄板で形成されている。重錘４０はドーナツ状に形成されたもので、中心の孔にダイヤフラム２０の重錘取付け部２４が圧入され、必要に応じて接着剤で接合されて、ダイヤフラム２０に固着されている。
【００１７】
ダイヤフラム２０の表面には、セラミックス材からなる平板状の圧電素子３０が貼着されている。この圧電素子３０の表面には、図１の格子部分で示すように、点対称的にパターン化された検出電極が形成されている。検出電極は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の変位をそれぞれ検出するための、各一対のＸ方向検出電極３１ｘ、Ｙ方向検出電極３１ｙおよびＺ方向検出電極３１ｚとを有している。
【００１８】
これら検出電極３１ｘ，３１ｙ，３１ｚは、正極側と負極側とで一対とされ、それぞれが周方向に互いに１８０°離れた位置に、ダイヤフラム２０の可動部２２の中心を点対称の中心として扇状に形成されている。また、圧電素子３０の裏面には、検出電極各３１ｘ，３１ｙ，３１ｚに対応した図示せぬ対向電極が形成されており、それぞれの検出電極３１ｘ，３１ｙ，３１ｚに上記出力端子ピン１１ｘ，１１ｙ，１１ｚが接続されている。
【００１９】
ケース５は、樹脂成形品からなり、図４および図５に示すように、底部５１と、相対向する各一対の側壁部５２，５３とを有する上方が開口した直方体状のものである。図４において相対向する左右の側壁部５２は、上下の側壁部５３よりも厚く、左側の側壁部５２には、Ｘ方向およびＺ方向の検出電極３１ｘ，３１ｚに接続される出力用端子ピン１１ｘ，１１ｚが貫通される孔５２ｘ，５２ｚが形成されている。また、図４で右側の側壁部５２には、Ｙ方向の検出電極３１ｙに接続される出力用端子ピン１１ｙが貫通される孔５２ｙが形成される。
【００２０】
圧電素子３０に接続される端子ピンとしては、上記出力用端子ピン１１ｘ，１１ｙ，１１ｚの他に、図１に示すように電源用端子ピン１１ｐおよび接地用端子ピン１１ｇがあり、右側の側壁部には、これら端子ピン１１ｐ，１１ｇが貫通される孔５２ｐ，５２ｇがそれぞれ形成されている。
【００２１】
図４および図５に示すように、側壁部５２，５３の内面すなわち内壁面５２ａ，５３ａの上部には段部５４が形成され、これら４辺の段部５４の内側に、ケース５の高さのほぼ中間部分に形成された底面５５と内壁面５２ａ，５３ａとによって囲まれる直方体状の矩形凹所５６が形成されており、さらに、底面５５の中央部分に、円形凹所５７が形成されている。
【００２２】
上記加速度検出部２は、図２に示すように、ダイヤフラム２０の４面の支持部２３が、それぞれケース５の内壁面５２ａ，５３ａに密着し、かつ、下端縁が底面５５に当接する状態で、ケース５内に収容されている。この収容状態で、重錘４０は円形凹所５７内に、重錘４０の揺動が許容される隙間３ａを円形凹所５７の内面との間に空けて収容される。なお、段部５４には、支持部２３を矩形凹所５６内に導く傾斜面が必要箇所に形成されている。
【００２３】
図４および図５に示すように、図中左側の側壁部５２の内壁面５２ａから底面５５にわたって、円形凹所５７から段部５４の上端面に開口するＬ字状のガス抜き溝（ガス抜き部）５８が形成されている。ガス抜き溝５８は、内壁面５２ａの中央部分に形成されており、この位置は、内壁面５２ａにおいては側壁部５３からもっとも遠い位置である。
【００２４】
さらに、このガス抜き溝５８の両側には、同じく内壁面５２ａから底面５５にわたって、円形凹所５７から段部５４の上端面に開口するＬ字状の接着剤溜まり溝（接着剤溜まり部）５９が形成されている。図２に示すように、加速度検出部２が収容されたケース５内には、上記隙間３ａにダイヤフラム２０の内側の空間等を合わせた内部空間３が形成されるが、この内部空間３は、ガス抜き溝５８および２つの接着剤溜まり溝５９を通じて外部に連通している。
【００２５】
さて、加速度検出部２は、ダイヤフラム２０の相対向する支持部２３と、これら支持部２３が密着するケース５の内壁面５２ａ，５３ａとの間に充填される熱硬化性の接着剤によって、ケース５内への収容状態が保持される。図１に示すように、接着剤４は、支持部２３と、図中上下の内壁面５３ａとの間に上方から充填されてから、加熱されることにより、両者の間に毛細管現象によって浸透させられる。
【００２６】
ここで、接着剤４は支持部２３と内壁面５３ａとの間から、他方の相対向する支持部２３と内壁面５２ａとの間にも毛細管現象で浸透し、４面の支持部２３全周に行き渡る場合がある。こうなると、加速度検出部２で覆われたケース５内の内部空間３が膨張して加速度検出部２が浮き上がるといった製造上の不具合が従来では起こっていたわけである。しかしながら、本実施形態では、ガス抜き溝５８によって内部空間３が外部に連通しており、このため、内部空間３内のガスはガス抜き部５８を通って外部に排気されて膨張せず、したがって加速度検出部２が内部空間３の膨張によって浮き上がり、そのまま接合されてしまうといった組み立て不良が起きない。
【００２７】
また、充填された接着剤４がガス抜き溝５８に流入して閉塞されると、ガス抜き溝５８による膨張防止効果は得られなくなるが、ガス抜き溝５８の両側に形成された接着剤溜まり溝５９に接着剤４が流入して溜まることにより、ガス抜き溝５８への接着剤４の流入が阻止される。したがって、ガス抜き溝５８が接着剤４で閉塞されることが未然に防止される。また、ガス抜き溝５８は、該ガス抜き溝５８が形成された内壁面５２ａにおいて接着剤４の充填箇所からもっとも遠い位置にあるから、ガス抜き溝５８に接着剤４がもっとも届きにくく、このため、ガス抜き溝５８に接着剤４が流入することが一層阻止される。また、ケース５を耐熱性に優れたセラミックス材で形成した場合には、接着剤４を硬化させる際に加熱しても、ガス抜き溝５８および接着剤溜まり溝５９が変形して閉塞することが防止されるので好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態の加速度検出部２は圧電素子を用いた圧電型であるが、静電容量の変化に基づいて加速度を検出する静電容量型や、ピエゾ抵抗型の加速度検出部を搭載する加速度センサにも、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る加速度センサの平面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】一実施形態の重錘付きダイヤフラムの裏面図である。
【図４】一実施形態のケースの平面図である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…加速度センサ
２…加速度検出部
３…内部空間
５…ケース
３０…圧電素子
５８…ガス抜き溝（ガス抜き部）
５９…接着剤溜まり溝（接着剤溜まり部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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