(57)【要約】【課題】物理量センサをハウジングに収納してモジュール化したセンサ装置において、ハウジング締結時の締付け荷重による締結部樹脂の破断を防止し、物理量センサの出力変動を抑制した信頼性の高い物理量センサを提供することを目的とする。【解決手段】物理量センサ１をケース１１とフランジ１４とからなるハウジング１０に収納したセンサ装置３０において、ハウジング１０を外部の機器に固定するフランジ１４に貫通孔１７、１８を有する巻きブッシュ１５、１６を形成し、巻きブッシュ１５、１６の継ぎ目１９、２０をケース１１の側面と対向する側に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量センサをケースと固定部とからなるハウジングに収納したセンサ装置において、
前記ハウジングを固定する前記固定部に貫通孔を有する円筒状の金属製巻きブッシュが用いられ、前記金属製巻きブッシュの継ぎ目を前記ケースと対向する側に配置したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
物理量センサをケースと固定部とからなるハウジングに収納したセンサ装置において、
前記ハウジングを固定する少なくとも２か所の前記固定部のそれぞれに円形の貫通孔を有する円筒状の金属製巻きブッシュを形成し、前記金属製巻きブッシュの継ぎ目をケースと対向する側に配置したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ装置において、
少なくとも２か所に設けた前記金属製巻きブッシュの貫通孔の一方が長円形であることを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のセンサ装置において、
前記金属製巻きブッシュの継ぎ目を挟む領域の、貫通孔半径方向の金属厚さを他の部分より厚くしたことを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度および角速度などの物理量を検出する物理量センサを電子部品とともに基板に実装した状態でハウジングに収納してモジュール化したセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や農業機械などでは走行時の車体安定制御や安全性、作業性を向上するため種々の物理量を検出するセンサ装置が用いられている。自動車においては、特に加速度や角速度を検出する慣性力センサが、横滑り防止用や乗員の安全性を向上するための機器（例えばエアバック）制御用として適用されてきている。
【０００３】
パッケージングされた加速度や角速度を検出する物理量センサは、センサを動作、制御するために必要な他の電子部品とともにプリント基板に実装される。物理量センサを搭載したプリント基板は、外部との電気的信号の入出力や電源供給を行うコネクタを備えた樹脂成形ハウジングのケースに収納され、プリント基板に形成された端子とコネクタに併設された端子間をワイヤで電気的に接続した後、モジュール化され、センサ装置として使用される。
【０００４】
物理量を測定し、測定した物理量に基づいて動作を制御する対象となる外部機器へのセンサ装置の取り付けは、特開平１１−２２３５０８号公報に開示されているようなハウジングのフランジに設けた１か所以上の貫通孔を利用し、貫通孔に挿通させるボルトやネジの締付けによって行う。ボルトやネジの締め付け時には、フランジを形成する樹脂の変形や割れを防止するため、貫通孔の軸方向に加わる荷重が、樹脂に直接加わらないようにする必要がある。樹脂への軸方向負荷を軽減するため、貫通孔内部には、特開平８−２５４０５号公報や特開２００９−１７４５８３号公報に開示されている、締付け荷重を受ける金属製の円筒状ブッシュが設けられている。円筒状ブッシュには、プレス打ち抜き加工で作製した板状部材の曲げ加工で形成した巻きブッシュが、量産性向上および低コスト化の観点から用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２３５０８号公報
【特許文献２】特開平８−２５４０５号公報
【特許文献３】特開２００９−１７４５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
巻きブッシュには金属板の継ぎ目が存在しており、ブッシュに過大な締付け荷重が作用すると、ブッシュの継ぎ目部分が貫通孔の半径方向に変形するようになる。ブッシュの継ぎ目に半径方向の変形が生じると、ブッシュの周囲を覆っている樹脂も変形するため、巻きブッシュの継ぎ目を起点した樹脂破断が発生する場合がある。特に、巻きブッシュの継ぎ目が、貫通孔の半径方向樹脂厚が薄い部分に配置されていると、低い締付け荷重でも樹脂に高い応力が発生し、樹脂破断が容易に発生する場合がある。
【０００７】
締付けによる樹脂破断を防止するため、低い締付け荷重でセンサ装置のハウジングを固定すると、実機使用時の温度変化や振動などによって締付け荷重が低減し、ボルトやネジの締結部に緩みが生じる可能性がある。ハウジングの締結力が低下すると、強固な固定によって抑制されていた温度変化に対応したハウジング変形が現れてくるようになる。ハウジングが変形すると、この変形に応じてハウジング内部に搭載されている物理量センサも変形するようになり、センサ出力に変動が生じるようになる。特に、検出物理量として加速度や角速度を測定する慣性力センサをハウジングに収納したセンサ装置では、ハウジングの熱変形による出力変動が測定誤差となるため、高精度制御が必要となる機器では、コントロールユニット側での対応などが必要となる場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、物理量センサを搭載したハウジングのフランジ部樹脂の破断を抑制し、ハウジング熱変形によるセンサ出力変動が生じにくく、信頼性の高いセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のセンサ装置は、物理量センサをケースと固定部とからなるハウジングに収納し、ハウジングの固定部には、内部に円筒状の金属製巻きブッシュを備えた貫通孔を形成し、巻きブッシュの継ぎ目をケースと対向する側に配置する。また金属製巻きブッシュ継ぎ目近傍の金属板の半径方向厚さを、他の部分より厚くすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、物理量センサを搭載したハウジングのフランジ部樹脂破断を防止し、ハウジング熱変形によるセンサ出力変動が生じにくい、信頼性の高いセンサ装置を提供することが可能である。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）に係るセンサ装置を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施例（実施例１）に係るセンサ装置を示す図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。Ｉ
【図３】本発明の一実施例（実施例１）に係るセンサ装置を示す図１のII−II矢視断面図である。
【図４】本発明の一実施例（実施例１）に係るセンサ装置の巻きブッシュ構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施例（実施例１）に係るセンサ装置の巻きブッシュ構造を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施例（実施例２）に係るセンサ装置を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施例（実施例３）に係るセンサ装置を示す平面図である。
【図８】本発明の一実施例（実施例３）に係るセンサ装置の巻きブッシュ構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係るセンサ装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施例（実施例１）に係るセンサ装置の外観を示す平面図である。図２は本実施例に係るセンサ装置を示す図１のＩ−Ｉ矢視図であって、センサ装置ケース部の横方向断面図である。図３は、図１のII−II矢視図であって、センサ装置の一方のフランジ部における縦方向断面図である。なお、図１に示すセンサ装置の外観は後述する実施例２、３においても共通している。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施例に係るセンサ装置３０は、物理量センサ１、電子部品２、３、プリント基板４、ワイヤ５と、ハウジング１０を構成するケース１１、ケース１１と一体に形成されたコネクタ１２、カバー１３、フランジ１４を備えている。
【００１６】
ケース１１はプリント基板４の部品搭載面４ａと対向する面に形成された開口部を有し、カバー１３がこの開口部を覆っている。カバー１３は接着剤７によってケース１１に固定されている。
【００１７】
なお、以下の説明においては、図２を基準として上下方向を定めて説明する。この上下方向は、センサ装置３０の実装時の上下方向とは関係がない。ただし、物理量センサ１として加速度センサのような物理量センサが用いられる場合、検出される物理量の方向が問題となるため、センサ装置３０は仕様により決められた実装方向に取り付けられる必要がある。本明細書で使用する上下方向は仕様によって決められる実装方向とは関係がない。
【００１８】
図２に示すように、本実施例に係るセンサ装置は、物理量（例えば加速度や角速度）を検出するための検出部（図示しない）を内部に収納し、この検出部を保護するためのパッケージングがなされている物理量センサ１を備えている。物理量センサ１は他の電子部品２、３とともにプリント基板４に搭載されている。物理量センサ１と電子部品２、３は、それぞれの端子（図示しない）をプリント基板４の表面（基板面）に設けられた所定の電極（図示しない）に接合材（図示しない）によって接合され、電気的に接続されている。
【００１９】
プリント基板４は、図２に示すようにケース１１内部の所定の部位に接着剤６によって固定される。プリント基板４の表面４ａに形成された端子８と、ケース１１と一体に形成されているコネクタ１２に併設され、ケース１１の内部で一端が露出したターミナル端子９との間は、ワイヤ５で電気的に接続されている。ターミナル端子９のワイヤ５が接続されていない側の他端は、コネクタ１２の内部で露出しており、外部接続用の端子９ａとなっている。
【００２０】
本実施例では、プリント基板４は、一方の部品搭載面４ａに端子８と物理量センサ１と電子部品２とを備え、他方の部品搭載面４ｂに物理量センサ１以外の電子部品３を備えている。
【００２１】
図１に示すように、フランジ１４はケース１１のコネクタ１２が併設されていない側面１１ａ、１１ｂの２か所に配置されている。フランジ１４には、センサ装置３０のハウジング１０を固定するため、図４、図５に示す貫通孔１７、１８が形成された円筒形の金属製巻きブッシュ１５、１６が設けられている。各巻きブッシュ１５、１６に形成されている貫通孔の形状は、一方の貫通孔１７は長円形、他方の貫通孔１８は円形となっており、長円形貫通孔１７の長手方向がケース側面１１ｂと対向している。
【００２２】
物理量センサとして加速度や角速度を検出する慣性力センサをハウジング１０に搭載したセンサ装置では、実際に測定したい慣性力方向に対して、搭載した慣性力センサの検出軸方向にずれがあると、測定値に誤差が生じる場合がある。慣性力センサを搭載したセンサ装置では、センサの取付け精度を十分に考慮する必要がある。図１に示したように、一方の貫通孔１８を円形にすることで、横方向と縦方向の取付けを精度良く実施することができる。もう一方の貫通孔１７を長円形とすることで、長円の長手方向についてはセンサ装置を固定する機器側の取付け孔位置のばらつきを吸収することができる。これとともに、回転方向（θ方向）のずれが生じないように固定することが可能となり、取付けのずれに起因した測定誤差の発生を抑制することが可能となる。
【００２３】
巻きブッシュ１５、１６の厚さｔ２は、図３に示すようにフランジ１４の厚さｔ１より厚くなっており、フランジ１４の上下表面１４ａ、１４ｂより突出するようにフランジ１４に挿入されている。ハウジング１０を、センサ装置３０を取付ける機器に固定するため、フランジ１４に設けた貫通孔にボルトやネジを挿通させて締結する際、締付け荷重はフランジ表面１４ａ、１４ｂから突出したブッシュ１５、１６が受け持つようになる。このような構成によって、フランジ１４を構成する樹脂に直接荷重が加わることを防止することができる。
【００２４】
巻きブッシュ１５、１６は、金属製の板状部材を曲げ加工によって円筒形状に加工して形成しているため、板状部材の継ぎ目１９、２０が存在している。本発明では、巻きブッシュの継ぎ目１９、２０を、図１に示すようにケース１１の側面１１ａ、１１ｂとそれぞれ対向する側に配置する。締付け荷重は巻きブッシュ１５、１６で受け持つが、継ぎ目１９、２０部分は強度が低くなっているため、過大な締付け荷重が加わった場合、継ぎ目にずれが生じ、貫通孔１７、１８の半径方向に変形する場合がある。ブッシュ１５、１６の継ぎ目部分が変形すると、ブッシュ周囲を覆っている樹脂に応力が生じ、樹脂破断が発生する場合がある。ブッシュ１５、１６の継ぎ目１９、２０をケース１１の側面１１ａ、１１ｂと対向する位置に配置することで、巻きブッシュ１５、１６に過大な締付け荷重が加わった場合でも、継ぎ目１９、２０周囲のフランジ１４を形成する樹脂によって、継ぎ目１９、２０のずれ変形を抑制することが可能となる。フランジ１４のケース側面１１ａ、１１ｂと対向する部分は、フランジ部自体の樹脂量も多く、ケース１１とも接しているため剛性が高くなっている。この剛性が高いことによって、ブッシュの継ぎ目１９、２０の変形を抑制することができ、樹脂応力も高くなることがないので、樹脂割れ発生を防止することができる。
【００２５】
上記した構成によって、実用上センサ装置のハウジングを固定するボルトやネジなどの締結部の緩みが生じない締付け荷重で固定することが可能となり、締結部のフランジ部樹脂破断も防止することが可能となる。これによって、出力変動を抑制した高信頼性のセンサ装置を提供することが可能となる。
【００２６】
巻きブッシュ１５、１６は、黄銅やアルミニウムなど比較的軟質な金属で形成する。巻きブッシュ１５、１６を軟質な金属材とすることで、センサ装置を取り付ける機器表面に凹みや傷などの損傷が生じるのを防止することができる。同様に、センサ装置を取り付ける機器表面の損傷を防止するため、機器表面と接する巻きブッシュ１５、１６の高さ方向の上下表面は、図４、図５に示すように凹凸のない平坦な形状としている。
【００２７】
電子部品２、３は、マイコン、電圧調整器（レギュレータ）、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの部品で構成されており、センサ制御や外部との通信制御などを行っている。
【００２８】
プリント基板４には、ガラスエポキシ基板やセラミック基板を用いる。ケース１１、コネクタ１２、およびカバー１３はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂などで形成する。
【００２９】
プリント基板４やカバー１３をケース１１の所定の箇所に固定する接着剤６、７にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを使用する。ワイヤ５にはアルミニウム（Ａｌ）の細線を使用する。なお、電子部品２、３やワイヤ５の周囲を腐食防止および電気的短絡防止などのため、シリコーンゲルやシリコーンなどの樹脂でコーティングしても良い。
【実施例２】
【００３０】
図６は、本発明の第２の実施例（実施例２）に係るセンサ装置の外観を示す平面図である。
【００３１】
図１に示した実施例１では、センサ装置３０を固定するフランジ１４に設けた巻きブッシュ１５、１６の一方の貫通孔１７を長円形としていたが、本実施例では２つの巻きブッシュ１６の貫通孔１８を両方ともに円形としている。本実施例においても、巻きブッシュ１８の継ぎ目２０は、ケース側面１１ａ、１１ｂと対向する側に設けてある。
本実施例においても、センサ装置の取付けずれに起因した測定誤差を抑制する効果と、フランジ１４の樹脂破断を防止し、センサ装置３０の出力変動を抑制する効果が得られる。これとともに、巻きブッシュ１６の共通化を図ることで製造コストを低減することも可能となる。これらによって、センサ装置３０の信頼性を向上すると共に、長期に亘って信頼性を維持することができる。
【実施例３】
【００３２】
図７は、本発明の第３実施例（実施例３）に係るセンサ装置の外観を示す平面図、図８は、巻きブッシュの継ぎ目部分の構造を示す図である。
【００３３】
図１に示した実施例１では、均一厚さの板状部材を円筒形状に加工することで巻きブッシュ１５、１６を形成していたが、本実施例では、継ぎ目１９、２０を挟む領域に、図８に示すような貫通孔１７、１８の半径方向の肉厚が他の部位より厚い厚肉部２１、２２を設けてある。本実施例においても、巻きブッシュ１５、１６の継ぎ目１９、２０は、ケース側面１１ａ、１１ｂと対向する側となっている。
【００３４】
本実施例では、巻きブッシュ１５、１６の継ぎ目１９、２０を挟む領域に厚肉部２１、２２を設けているので、過大な締付け荷重が加わった場合でも、継ぎ目１９、２０に高い応力が発生することがなく、継ぎ目のずれ変形に対する抵抗が増加し、変形発生を抑制することが可能となる。
【００３５】
本実施例においても、センサ装置の取付けずれに起因した測定誤差を抑制する効果と、フランジ１４の樹脂破断を防止し、センサ装置３０の出力変動を抑制する効果が得られる。
【００３６】
なお、本発明の物理量センサは、加速度を検出するための機能と、角速度を検出する機能を備え、それらを単独もしくは複合した状態で搭載した樹脂封止型物理量センサの実装に適している。
【００３７】
本発明に係る上述した実施例は、加速度および角速度などの物理量を検出する物理量センサを電子部品とともに基板に実装した状態でケースに収納してモジュール化したセンサ装置に係り、センサ出力の安定性に優れた信頼性の高いセンサ装置のモジュール構造を提供することができる。
【００３８】
また、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１…物理量センサ、２、３…電子部品、４…プリント基板、５…ワイヤ、６…接着剤、７…接着剤、８…端子、９…ターミナル端子、１０…ハウジング、１１…ケース、１２…コネクタ、１３…カバー、１４…フランジ、１５、１６…巻きブッシュ、１７、１８…貫通孔、１９、２０…継ぎ目、２１、２２…厚肉部、３０…センサ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016125814.tif 000006
【図５】
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【図６】
2016125814.tif 000008
【図７】
2016125814.tif 000009
【図８】
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