(57)【要約】【課題】取付箇所の制約を受けずに簡単に装着でき且つ共振による弊害を除去できるセンサ取付構造を提供する。【解決手段】加速度センサや振動センサなどのセンサ本体２２を備えたセンサ２０で機械や車両などの測定対象物１０に発生する振動を測定する際、センサ２０の共振周波数付近に吸収特性を持つ高分子材料からなる介在部材３０を介して測定対象物１０にセンサ２０を接着する。これにより、測定対象物１０の任意の箇所に簡単に取り付けることができ、取付箇所の制約を受けることがない。さらに、介在部材３０によってセンサ２０に入力する共振周波数の振動を効果的に遮断できるので、共振による弊害を除去することができ、精度の良い測定が可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に発生する振動を測定するセンサを前記測定対象物に取り付けるセンサ取付構造において、
前記センサが持つ共振周波数を含む所定の周波数帯域内に、温度−周波数換算則により得られるガラス転移温度（Ｔｇ）を有する高分子材料からなる部材が、前記センサに装着されて前記センサと前記測定対象物の間に介在され、該高分子材料からなる部材が前記測定対象物に接着されている
ことを特徴とするセンサ取付構造。
【請求項２】
前記高分子材料からなる部材の厚みが０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内の値に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ取付構造。
【請求項３】
前記高分子材料のＪＩＳ・Ａ硬度が３０〜６０の範囲内の値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ取付構造。
【請求項４】
前記センサのケースの一部又は全部が前記高分子材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のセンサ取付構造。
【請求項５】
前記高分子材料の２５℃における損失係数tanδが０．３以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のセンサ取付構造。
【請求項６】
前記高分子材料の２５℃における損失係数tanδが０．２以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のセンサ取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物に発生する振動を測定するセンサを測定対象物に取り付ける構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動や加速度を測定するセンサの取付構造としては、例えば、特開平１１−２４２０４７号公報（特許文献１）に開示される加速度センサ取付方法や特開２００１−３３７１００号公報（特許文献２）に開示されるセンサの取り付け構造が知られている。
【０００３】
上記特許文献１に開示される加速度センサ取付方法は、エアバッグシステムに用いる加速度センサの取り付けを前提としてなされたものである。このようなエアバッグシステムでは、加速度センサからの信号により衝突の判定を行うため、帯域外の不要な振動（共振等による信号）は、誤作動を引き起こすため除去しなければならない。共振周波数がサンプリング周波数に近い場合、或いは、共振レベルが高い場合には、衝突信号と関係のない共振による信号がＡ／Ｄ変換時のサンプリングの関係（エーリアシング等）により帯域内に現れて、衝突と判定されて誤作動を起こしてしまう可能性がある。
【０００４】
このような誤作動を防止するために、加速度センサを保持した加速度センサ取付基板に、加速度センサの加速度検出方向の前後いずれか１ヵ所および左右の２ヵ所、または前後の２ヵ所に、相手部材にねじ等により固定するための取付穴を設ける。これにより、共振周波数の高域化または共振レベルの低下を図り、共振による弊害を除去する。したがって、従来必要であった、加速度センサ内外に付加していたフィルタを省略することができ、簡単で低コストの加速度センサ取付構造を実現できる。
【０００５】
また、上記特許文献２に開示されるセンサの取り付け構造では、加速度センサを収容するハウジングにハウジング底面との間で１乃至複数の挿入溝を形成する取付部を設け、被取付部位に固定されるブラケットの要所に各挿入溝に挿入される１乃至複数の挿入片を設けるとともに、挿入溝に挿入した後に取付部側にかしめられるかしめ片を各挿入片に設け、このかしめ片を少なくとも挿入片を挿入溝に挿入した状態で外部から視認可能とした。これにより、取り付け状態が容易に検証できるとともに使用中にがたや緩みが生じ難くなる。
【特許文献１】特開平１１−２４２０４７号公報
【特許文献２】特開２００１−３３７１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加速度センサや振動センサなどで機械や車両などの振動を計測する際には、これらから様々な振動周波数が発生しているので、この振動スペクトルにセンサの共振周波数が含まれると、加速度センサや振動センサはその構造上共振周波数を有しているため、共振周波数を入力するとセンサ出力が飽和するほど大きく振動してしまい、正確な値を測定できない或いは測定不能になるという問題があった。
【０００７】
上記特許文献１に開示される加速度センサ取付方法では、共振による弊害を除去できるが、共振周波数の高域化および共振レベルの低下は、使用する加速度センサの大きさや重量、加速度センサ取付基板の大きさや厚さ、ねじ取付穴の加速度センサからの距離等により変化するので、固定するための取付穴の位置を特定するのが面倒であった。さらに、加速度センサ取付基板をねじを用いて相手部材に固定しているので、ねじを使用できない相手部材への取り付けができなかった。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示されるセンサの取り付け構造では、加速度センサを収容するハウジングが被取付部位にかしめ片によって固定されるので、特許文献１に開示される方法のように共振による弊害を除去することができない。
【０００９】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、取付箇所の制約を受けずに簡単に装着でき且つ共振による弊害を除去できるセンサ取付構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記目的を達成するために、測定対象物に発生する振動を測定するセンサを前記測定対象物に取り付けるセンサ取付構造において、前記センサが持つ共振周波数を含む所定の周波数帯域内に、温度−周波数換算則により得られるガラス転移温度（Ｔｇ）を有する高分子材料からなる部材が、前記センサに装着されて前記センサと前記測定対象物の間に介在され、該高分子材料からなる部材が前記測定対象物に接着されているセンサ取付構造を提案する。
【００１１】
本発明のセンサ取付構造は、測定対象物とセンサとの間に高分子材料からなる部材が介在され、センサに装着された前記部材が測定対象物に接着され、センサが測定対象物に固定される。また、前記部材をなす高分子材料は、センサが持つ共振周波数を含む所定の周波数帯域内に、温度−周波数換算則により得られるガラス転移温度（Ｔｇ）を有するため、前記部材はこのガラス転移温度（Ｔｇ）に対応する周波数の振動を吸収する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のセンサ取付構造によれば、加速度センサや振動センサなどで機械や車両などの測定対象物に発生する振動を測定する際、センサの共振周波数付近に吸収特性を持つ高分子材料からなる部材を介して測定対象物にセンサを接着することによって取り付けているので、測定対象物の任意の箇所に簡単に取り付けることができるため、取付箇所の制約を受けることがないと共に、前記高分子材料からなる部材によってセンサに入力する共振周波数の振動を効果的に遮断しているので、共振による弊害を除去することができ、精度の良い測定が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施形態のセンサ取付構造を示す図である。図において、１０は測定対象物で、機械や車両などのように振動を発生するものである。２０はセンサ装置で、ケース２１の中に振動センサや加速度センサからなるセンサ本体２２がその上面に半田付けされたセンサ基板２３が設けられ、このセンサ基板２３の下面には複数の支持部材２４の上面が接着され、支持部材２４の下面はケース２１の内部底面に接着されている。これにより、センサ本体２２はケース２１内部に固定されている。
【００１５】
３０は介在部材で、所定厚さＤの矩形板形状をなし、その上面がセンサ２０のケース２１の外部底面に接着され、下面が測定対象物１０の表面に接着されている。また、介在部材３０は、センサ２０の共振周波数付近に吸収特性を有する高分子材料からなる。尚、本実施形態で用いた高分子材料のＪＩＳ・Ａ硬度は３０〜６０の範囲内の値である。ＪＩＳ・Ａ硬度が３０未満であると、材料が柔らかすぎてセンサの取付位置が徐々にずれたり（コールドフロー）、強度が不足して大きな加速度が加わったときに大きく変形したり、破壊してしまったりするので好ましくない。またＪＩＳ・Ａ硬度が６０を超えると、振動吸収能力が小さくなり、効果が小さくなるため好ましくない。また、介在部材３０の厚さＤは０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。すなわち、厚さＤが０．５ｍｍ以下であると高分子材料の体積が小さくなりすぎて、振動吸収性能が不十分になる恐れがあり、また厚さＤが３０ｍｍ以上になると、本来振動を測定したい部位からセンサが離れすぎてしまい、所望の目的を達成できなくなる恐れがあり、また大きな加速度が加わったときに高分子材料自体が変形しやすくなり、測定に影響が出る恐れがあるため、好ましくない。
【００１６】
上記構成のセンサ取付け構造は、加速度センサや振動センサなどのセンサ本体２２を有するセンサ２０で機械や車両などの測定対象物１０に発生する振動を計測する際、センサ２０の共振周波数付近に振動吸収特性を持つ高分子材料からなる介在部材３０を介して測定対象物１０にセンサ２０を接着することによって取り付けているので、測定対象物１０の任意の箇所に簡単に取り付けることができるため、取付箇所の制約を受けることがない。さらに、介在部材３０によってセンサ２０（センサ本体２２）に入力する共振周波数の振動を効果的に遮断しているので、共振による弊害を除去することができ、精度の良い測定が可能になる。
【００１７】
具体的には、例えばセンサ２０の共振周波数が１ｋＨｚであれば、０℃付近にガラス転移温度Ｔｇを持つ高分子材料、例えばＳＢＲなどの合成ゴムからなる介在部材３０を介して取り付ける。高分子材料が吸収できる振動の周波数とこの高分子材料のガラス転移温度Ｔｇとの関係は温度−周波数換算則から求めることができ、共振周波数が高周波になればなるほどガラス転移温度Ｔｇの低い高分子材料からなる介在部材３０を使用する。尚、温度−周波数換算則については、「新版ゴム技術の基礎（日本ゴム協会編）Ｐ７８−Ｐ７９」等に記載されている。
【００１８】
ガラス転移温度Ｔｇはほぼ高分子材料の種類によって決まるので、吸収したい振動周波数の帯域幅が広い場合は、その周波数帯域の上限周波数と下限周波数或いはそれらの周波数付近にガラス転移温度Ｔｇを持つ２種類の互いに非相容な高分子材料を任意の割合（例えば５０：５０）で混合することで所望の振動吸収性能が得られる。なお、高分子材料の振動吸収特性は使用温度によって若干シフトするため、介在部材３０の振動吸収特性をセンサ２０の共振周波数の帯域幅よりも広く設定することが望ましい。
【００１９】
低周波領域は高分子材料では常温付近の物性に相当するので、測定対象物１０が発生する振動をセンサ２０に効率的に伝達するには、高分子材料の常温付近の損失係数tanδは低い方が望ましい。具体的には数Ｈｚ付近に相当する２５℃の損失係数tanδは０．３以下が望ましく、さらに好ましくは０．２以下が望ましい。
【００２０】
また、センサ２０としては、その共振周波数が測定したい振動の周波数領域から十分高く離れているものを使用することが好ましい。例えば、センサ２０によって測定する振動の周波数が１ｋＨｚであれば、センサ２０の共振周波数は２ｋＨｚ以上の周波数であることが好ましい。
【００２１】
次に、上記高分子材料に関する実施例と比較例について説明する。
【００２２】
図２は本発明の第１実施形態における高分子材料の実施例を説明する図である。図には実施例１〜５及び比較例１，２においてそれぞれ異なる高分子材料を用いて介在部材３０を形成したときの、ガラス転移温度Ｔｇ、カーボン配合量、ＪＩＳ・Ａ硬度、部材厚さ、並びに振動吸収特性の実験結果を表している。
【００２３】
カーボン配合量（重量部）はポリマー１００に対するカーボンの配合量である。ＪＩＳ・Ａ硬度はＪＩＳ・Ｋ６２５３に準拠して測定している。また、振動吸収特性実験では、各実施例の材料からなる介在部材３０に加速度センサを貼り付け、１Ｇのサイン波を入力したときの出力レベルを次の範囲で分類している。すなわち、◎印は振動減衰レベルが１０ｄＢ以上、○印は振動減衰レベルが３〜１０ｄＢ、△印は振動減衰レベルが３ｄＢ以下であることをそれぞれ表している。
【００２４】
実施例１は、高分子材料としてブタジエンゴム（ＢＲ）を用い、カーボン配合量を３０部として部材厚さを１０ｍｍとしたもので、ガラス転移温度Ｔｇは約−１００℃、ＪＩＳ・Ａ硬度は４０である。この材料の振動吸収特性実験結果では、加振周波数が５Ｈｚ，５０Ｈｚ，５００Ｈｚ，３０００Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であり、加振周波数が１０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが３〜１０ｄＢであり、加振周波数が５０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが１０ｄＢ以上であった。
【００２５】
実施例２は、高分子材料として天然ゴム（ＮＲ）を用い、カーボン配合量を２０部として部材厚さを１０ｍｍとしたもので、ガラス転移温度Ｔｇは約−６０℃、ＪＩＳ・Ａ硬度は４３である。この材料の振動吸収特性実験結果では、加振周波数が５Ｈｚ，５０Ｈｚ，５００Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であり、加振周波数が３０００Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３〜１０ｄＢであり、加振周波数が１０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが１０ｄＢ以上であり、加振周波数が５０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であった。
【００２６】
実施例３は、高分子材料としてブチルゴム（ＩＩＲ）を用い、カーボン配合量を３０部として部材厚さを１０ｍｍとしたもので、ガラス転移温度Ｔｇは約−３５℃、ＪＩＳ・Ａ硬度は４５である。この材料の振動吸収特性実験結果では、加振周波数が５Ｈｚ，５０Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であり、加振周波数が５００Ｈｚ，３０００Ｈｚ，１０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが１０ｄＢ以上であり、加振周波数が５０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが３〜１０ｄＢであった。
【００２７】
実施例４は、高分子材料としてノルボルネンゴム（ＮＯＲ）を用い、カーボン配合量を３０部として部材厚さを１０ｍｍとしたもので、ガラス転移温度Ｔｇは約３０℃、ＪＩＳ・Ａ硬度は３０である。この材料の振動吸収特性実験結果では、加振周波数が５Ｈｚにおいて振動減衰レベルが１０ｄＢ以上であり、加振周波数が５０Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３〜１０ｄＢであり、加振周波数が５００Ｈｚ，３０００Ｈｚ，１０ｋＨｚ，５０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であった。
【００２８】
実施例５は、高分子材料としてスチレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＢＳ）を用い、カーボン未配合として部材厚さを１０ｍｍとしたもので、ガラス転移温度Ｔｇは約−４０℃、ＪＩＳ・Ａ硬度は４５である。この材料の振動吸収特性実験結果では、加振周波数が５Ｈｚ，５０Ｈｚ，５００Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であり、加振周波数が３０００Ｈｚ，１０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが３〜１０ｄＢであり、加振周波数が５０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であった。
【００２９】
比較例１は、高分子材料としてブチルゴム（ＩＩＲ）を用い、カーボン配合量を５０部として部材厚さを１０ｍｍとしたもので、ガラス転移温度Ｔｇは約−３５℃、ＪＩＳ・Ａ硬度は６２である。この材料の振動吸収特性実験結果では、加振周波数が５Ｈｚ，５０Ｈｚ，５００Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であり、加振周波数が３０００Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３〜１０ｄＢであり、加振周波数が１０ｋＨｚ，５０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であった。
【００３０】
比較例２は、高分子材料としてブチルゴム（ＩＩＲ）を用い、カーボン配合量を３０部として部材厚さを０．３ｍｍとしたもので、ガラス転移温度Ｔｇは約−３５℃、ＪＩＳ・Ａ硬度は４５である。この材料の振動吸収特性実験結果では、加振周波数が５Ｈｚ，５０Ｈｚ，５００Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であり、加振周波数が３０００Ｈｚにおいて振動減衰レベルが３〜１０ｄＢであり、加振周波数が１０ｋＨｚ，５０ｋＨｚにおいて振動減衰レベルが３ｄＢ以下であった。
【００３１】
上記のように実施例１〜５では各高分子材料のガラス転移温度Ｔｇが低温であれば高周波の振動を吸収しており、ガラス転移温度Ｔｇが低温であれば低周波の振動を吸収しており、所望のフィルタ効果が得られていることがわかる。特に実施例３のブチルゴムは、高分子材料本来の損失が大きいので、特に良好な振動吸収効果を得ることができた。
【００３２】
また、比較例１では、高分子材料のＪＩＳ・Ａ硬度が好適範囲内の値よりも高い値を有する高分子材料を用いたので、振動吸収効果が小さくなっていることがわかる。
【００３３】
また、比較例２では、部材厚さが好適範囲内の値よりも薄い介在部材を用いたので、振動吸収効果が小さくなっていることがわかる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００３５】
図３は本発明の第２実施形態のセンサ取付構造を示す図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態では、第１実施形態と同様の高分子材料からなるケース２１Ｂを有するセンサ２０Ｂを備えると共に、介在部材３０を除去した。また、ケース２１Ｂの底面が測定対象物１０の表面に接着されて、センサ２０Ｂが測定対象物１０に固定されている。また、ケース２１Ｂの底面の厚さＤ２は０．５ｍｍに設定されている。
【００３７】
このようにセンサ２０Ｂのケース２１Ｂを上記の高分子材料によって形成しても、加速度センサや振動センサなどのセンサ本体２２を有するセンサ２０Ｂで機械や車両などの測定対象物１０に発生する振動を計測する際、センサ２０Ｂの共振周波数付近に振動吸収特性を持つ高分子材料からなるケース２１Ｂを介して測定対象物１０にセンサ２０Ｂを接着することによって取り付けているので、測定対象物１０の任意の箇所に簡単に取り付けることができるため、取付箇所の制約を受けることがない。さらに、ケース２１Ｂによってセンサ２０Ｂ（センサ本体２２）に入力する共振周波数の振動を効果的に遮断しているので、共振による弊害を除去することができ、精度の良い測定が可能になる。
【００３８】
尚、本実施形態ではケース２１Ｂの全体を上記高分子材料によって形成したが、少なくともケース２１Ｂの一部、すなわち測定対象物１０に接触する部位のみを上記高分子材料によって形成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００４０】
図４は本発明の第３実施形態のセンサ取付構造を示す図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。
【００４１】
第３実施形態では、第１実施形態におけるケース２１を除去したセンサ２０Ｃを介在部材３０を介して測定対象物１０に装着している。すなわち、センサ２０Ｃの支持部材２４の底面が介在部材３０の上面に接着され、介在部材３０の下面が測定対象物１０の表面に接着されている。
【００４２】
このようにケースを持たないセンサ２０Ｃを上記の高分子材料からなる介在部材３０を挟んで測定対象物１０に固定しても、加速度センサや振動センサなどのセンサ本体２２を有するセンサ２０Ｃで機械や車両などの測定対象物１０に発生する振動を計測する際、センサ２０Ｃの共振周波数付近に振動吸収特性を持つ高分子材料からなる介在部材３０を介して測定対象物１０にセンサ２０Ｃを接着して取り付けているので、測定対象物１０の任意の箇所に簡単に取り付けることができるため、取付箇所の制約を受けることがない。さらに、介在部材３０によってセンサ２０Ｃに入力する共振周波数の振動を効果的に遮断しているので、共振による弊害を除去することができ、精度の良い測定が可能になる。
【００４３】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００４４】
図５は本発明の第４実施形態のセンサ取付構造を示す図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。
【００４５】
第４実施形態では、第１実施形態におけるケース２１を除去すると共に上記高分子材料からなる支持部材２４Ｂを備えたセンサ２０Ｄを測定対象物１０に装着している。すなわち、センサ２０Ｄは、振動センサや加速度センサからなるセンサ本体２２がその上面に半田付けされたセンサ基板２３を備え、このセンサ基板２３の下面には上記高分子材料からなる複数の支持部材２４Ｂの上面が接着され、支持部材２４Ｂの下面は測定対象物１０の表面に接着されている。これにより、センサ２２Ｄは測定対象物１０に固定されている。
【００４６】
このようにセンサ２０Ｄのセンサ基板２３を上記高分子材料からなる支持部材２４Ｂによって測定対象物１０に固定しても、加速度センサや振動センサなどのセンサ本体２２を有するセンサ２０Ｄで機械や車両などの測定対象物１０に発生する振動を計測する際、センサ２０Ｄの共振周波数付近に振動吸収特性を持つ高分子材料からなる支持部材２４Ｂを介して測定対象物１０にセンサ２０Ｄを接着して取り付けているので、測定対象物１０の任意の箇所に簡単に取り付けることができるため、取付箇所の制約を受けることがない。さらに、支持部材２４Ｂによってセンサ２０Ｄに入力する共振周波数の振動を効果的に遮断しているので、共振による弊害を除去することができ、精度の良い測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態のセンサ取付構造を示す図
【図２】本発明の第１実施形態における高分子材料の実施例を説明する図
【図３】本発明の第２実施形態のセンサ取付構造を示す図
【図４】本発明の第３実施形態のセンサ取付構造を示す図
【図５】本発明の第４実施形態のセンサ取付構造を示す図
【符号の説明】
【００４８】
１０…測定対象物、２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…センサ、２１，２１Ｂ…ケース、２２…センサ本体，２３…センサ基板、２４，２４Ｂ…支持部材、３０…介在部材。
【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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