JP2005535132A - 耐衝撃性エンクロージャ - Google Patents

Abstract

脆弱要素が剛に取り付けられたハウジングと、様々に該ハウジングに当たろうとする衝撃を受けるように、該ハウジングから異なる方向に突出する複数の個別の衝撃吸収要素とを有する耐衝撃エンクロージャである。幾つかの実施形態において、衝撃吸収要素は、ハウジングの２つの部分の間にシールを形成するガスケットと、一体形成されたエラストマー性バンパとを含む。他の実施形態においては、衝撃吸収要素は、ハウジングと一体に、該ハウジングと同じ材料で形成されたプラスチック製のフェンダ又はばねを含む。

Description

本発明は、一般に、脆弱な部品を有する装置のためのエンクロージャに関し、より具体的には、ソリッド・ステート角速度センサなどと共に用いるのに特に適した耐衝撃性エンクロージャに関する。
（関連出願）
２００２年８月１日に出願された仮出願第６０／４００，９４０号に基づく優先権を主張する。

一般に、角速度センサは小型の水晶音叉の形態の検出部を有し、この検出部は比較的脆弱で、取付け前、取付け中、及び取付け後に衝撃からの保護を必要とする。従来、こうした保護は、検出部をプリント基板のような支持構造体上に取り付け、次に該支持構造体をエラストマー性又は他の可撓性物質を用いてハウジング内に吊るすことによって与えられていた。可撓性の緩衝装置が、加えられた衝撃の一部を吸収し、検出部に伝えられるエネルギーを制限する。
幾つかの衝撃保護方策を提供する一方で、可撓性材料は、センサの性能を低下させることもある。これは、ユニットの衝撃又は振動に応答して、可撓性材料により検出部がエンクロージャ内で移動することが可能になるためである。検出部がハウジング内で回転する場合には、該検出部は、誤った信号を生成し、該ユニットの回転により生成された信号と取り付けられている構造体により生成された信号を区別することができない。

一般に、本発明の目的は、新しい、改善された耐衝撃性エンクロージャを提供することである。
本発明の別の目的は、角速度センサに用いるのに特に適した、上記の特性をもつ耐衝撃性エンクロージャを提供することである。
これら及び他の目的は、脆弱要素が剛に取り付けられたハウジングと、該ハウジングに当たろうとする衝撃を受けるために、該ハウジングから異なる方向に突出する複数の別箇衝撃吸収要素と有する耐衝撃性エンクロージャを提供することによって、本発明により達成される。幾つかの実施形態においては、耐衝撃性エンクロージャは、ハウジングの２つの部分の間にシールを形成するガスケットと、一体形成されたエラストマー性バンパとを含む。他の実施形態においては、衝撃吸収要素は、ハウジングと一体に、該ハウジングと同じ材料で形成されたプラスチック製のフェンダ又はばねを含む。

図１に示されるように、耐衝撃性エンクロージャは、水晶音叉のような脆弱要素を有する、角速度センサのような装置が入れられたハウジング１１を含む。脆弱要素は、該脆弱要素とハウジングとの間に衝撃吸収要素を持たない状態で、該ハウジングに剛に取り付けられる。例えば、脆弱要素を、ハウジングに取り付けられた回路基板上に取り付けることができ、又は接着剤を用いて取り付けることもできる。ここで用いられる「剛に」という用語は、絶対的な剛性を必要とするものではなく、寧ろ衝撃吸収装置を含まない何らかのタイプの取付けを含むものである。
ハウジングが、２つの部分、すなわち示される実施形態において、ねじ１４によって結合された基部１２及びカバー１３内に形成される。しかしながら、リベット、スナップを含む何らかの適切な手段又は接着剤によって、この２つの部分を結合させ得ることが理解されるであろう。

エラストマー性ガスケット及びバンパ構造体１６は、２つの部分の間のシール及び衝撃又は打撃からの保護の両方を提供するものである。図２に最も良く見られるように、構造体１６は、ハウジングの２つの部分の間に受けられるほぼ矩形のシールリング１７と、該ハウジングから異なる方向に突出し、衝撃吸収要素として働く複数の個別のバンパ１８、１９、２１、２２とを含む。
バンパ１８、１９は、ほぼシールリングの面にあり、ハウジングの側部及び両端から横方向に突出している。バンパ２１もまた、ほぼシールの面にあり、ハウジングのコーナー部から対角線上に延びている。バンパ２１は、ランナすなわちブリッジ２３によって、バンパ１８、１９の基部部分に連結されている。バンパ２２は、シールリング１７の面にほぼ平行なハウジングの正面２４から突出している。バンパ２２は、ランナ２６によって、バンパ１８、１９及びシールリングに接合されている。

ガスケット及びバンパは、射出成形のようなプロセスによって、ゴム又は他の適切なエラストマーでできた一体の構造体として形成される。
バンパは、ハウジングのコーナー部の近くに配置され、示される実施形態においては、ハウジングの２つの部分を結合させるねじ１４により保持されたコーナーピース２７によって、所定の位置に保持される。このように、ランナ２３は、コーナーピースの底部とハウジングカバー上のフランジとの間に捕捉され、ランナ２６は、該コーナーピースに隣接する該カバーの側壁内に形成された凹部に嵌め込まれる。各々のコーナー部における２つのバンパは、カバーの外面の凹部内に受けられるガセット２９によって互いに接合される。

代わりに、所望であれば、ランナが、ハウジング壁の外面の凹部内に受けられるか又は嵌めこまれ、これにより該ハウジングに一体に取り付けられるように、バンパ及び該ランナを該ハウジングにオーバーモールドし、一体の構造体を形成することができる。この場合、コーナーピースは必要とされない。
バンパは、先細になっており、ハウジングから離れるにつれて断面が減少する、すなわち基部ではより広く、先端部ではより細い。この可撓性の勾配が、長さ全体にわたって一様な断面をもつバンパと比べて、優れた衝撃吸収特性をもたらすことが見出された。

取付けパッド３１は、ハウジングの基部から横方向に延び、さらなる耐衝撃性が、該パッドの外側の縁部部分を囲む衝撃吸収用フェンダ３２によって与えられる。示される実施形態において、フェンダは、取付けパッドとほぼ同一平面上にあり、該取付けパッドから横方向に間隔をおいて配置されたＣ形状のばねの形態である。フェンダ３２は、取付けパッドの下面を超えて突出する突起部３３を含む。フェンダ及び突起部は、ハウジングの基部部分と一体に、該ハウジングの該基部部分と同じ材料で形成され、現在のところ好ましい実施形態フェンダにおいて、これらは、プラスチック材料で形成される。
バンパ及びフェンダは、取付け前又は取付けの際に床面又は他の堅い面に落とされるといった衝撃、並びにその後に生じる衝撃又は打撃から、ハウジング及びその内容物を保護する。異なる方向に延びるバンパ及びフェンダを用いる場合には、あらゆる方向から来る衝撃が、ハウジングに直接当たるのではなく、該バンパ及びフェンダの１つ又はそれ以上によって吸収され得る。

このように、バンパ１８、１９、２１は、シールリングの面の衝撃を吸収する、すなわちハウジングの側部及び／又は両端部の方向に向けられたバンパ１８、１９、２１及びバンパ２２は、カバーの正面の方向に向けられた衝撃を吸収する。フェンダ３２は、取付けパッドの面内の衝撃及び該取付けパッドの面に垂直な衝撃の両方を吸収する。
音叉又はハウジング内の他の脆弱要素に伝えられた衝撃エネルギーは、装置が衝撃を受けたときに生じる加速の結果である。加速は、時間の経過による速度変化、すなわちｄｖ／ｄｔであり、所定の速度変化について、加速が生じる時間を延ばすことによって、加速量を減少させることができる。

図４は、本体が堅い固定面に当たる影響を示す。これは、非常に短時間における急激な速度変化、よって非常に大きな衝撃を引き起こす。このインパルスは、「鋸歯状」衝撃パルスと呼ばれることもある。
本発明は、加速時間を延ばすことによって、衝撃を減少させる。図５の例においては、エラストマー性バンパ及びプラスチック製フェンダは、衝撃パルスをゼロ速度点まで吸収する。この全体を吸収することは最適条件であるが、通常これほど大きく軽減させる必要はない。

図６は、大部分のエネルギーが吸収される実際の例を示す。ここでは、衝撃吸収装置が底に達するか、さもなければその容量の限界に達するまで、速度が徐々に低減し、次に残りのエネルギーが、非常に短い時間に放散する。速度は、限界に達する前に実質的に減少するので、加速及び衝撃は著しく減少される。
図７の実施形態は、バンパを除いて図１の実施形態と類似している。この実施形態においては、バンパ１８、２１は、再びシールの面に延びるが、バンパ２２は、カバー１３の外面を超えて突出する丸みのあるバンパ３６に置き換えられた。さらに、ハウジングの上側は、板ばね３７によって保護されている。それらのばねは、基部１２と一体に、該基部１２と同じ材料で形成され、該基部１２から片持ち状にされている。

図８の実施形態においては、衝撃吸収用フェンダ３９が、ハウジング４１のコーナー部に設けられている。これらのフェンダは、コーナー部により境界付けられるハウジングの面４３、４４を超えて突出する突起部４２を有した状態で、該コーナー部の周りを延び、該コーナー部から横方向に間隔をおいて配置される。これらの突起部４２は、フェンダの面における衝撃、及びそれらの面に垂直であるか、又は垂直な面における衝撃を吸収する。フェンダ３９及び突起部４２は、ハウジングと一体に、該ハウジングと同じ材料（例えば、プラスチック）で形成される。
本発明は、多くの重要な特性及び利点を有する。本発明は、脆弱要素をハウジングに剛に取り付けることを可能にしながら、該ハウジング内の該脆弱要素を衝撃及び打撃から効果的に保護する。

エンクロージャが、速度センサ用であるか、又は脆弱要素が回路基板上に設置され、該回路基板との接続がピンを介してハウジングを通してなされる他の装置用である用途においては、該回路基板と該ピンとの間の柔軟な接続への必要性が排除される。ハウジングに剛に取り付けられた回路基板を用いる場合には、接続を剛にしてもよい。
個々のバンパを用いる場合には、エラストマー性材料は、個別の位置にだけ用いられ、より望ましい衝撃吸収特性をもたらすように構成される。

幾つかの実施形態において、エラストマー性バンパは、同様にハウジング用のシールガスケットを含む一体の構造体の一部として形成され、該バンパ及び該ガスケットの両方とも、単一の製造段階で形成される。接続される際、バンパ及びガスケットは、同時に成形され、そのことは、製造及び操作の両方に重要な利点を提供する。
付加的な衝撃吸収要素が、ハウジング自体に成形され、例えば、自動車又は他の乗り物にボルト留めされたヨーレートセンサのような基本的な用途における装置の取付けを妨害することなく、１つより多い軸線に沿って衝撃を吸収するように設計される。

バンパ及びガスケットは、これらを同じ材料から、単一の製造プロセスで形成することによって経済的に提供される。さらなる経費削減が、ハウジング全体にわたるエラストマー性材料の単一のコーティングを施すのではなく、個別の位置にバンパを有することでもたらされ、衝撃吸収装置の先細の形状が、一定の断面より実質的に小さいピーク加速度をもたらす。所望であれば、ゴムのバンパ及びガスケットをハウジングに成形するか、又は他の適切な手段によって取り付けることができる。
フェンダはまた、個別の材料又はオーバーモールド段階を用いることなく、該フェンダをハウジングと一体形成することによって、経済的に製造することもできる。フェンダの形状及び位置により、該フェンダが、多くの異なる角度から衝撃を吸収することが可能になり、該フェンダは、ハウジングの取付けを妨害しないように、取付けの際に偏向させるように設計される。

上記から、新しい、改善された耐衝撃性エンクロージャが提供されたことが明らかである。現在のところ好ましい実施形態だけを詳細に説明したが、当業者には、上記の特許請求の範囲に定められるような本発明の範囲から逸脱することなく、特定の変更及び修正をなし得ることが明らかであろう。

本発明による耐衝撃性エンクロージャの一実施形態の等角図である。 図１の実施形態に用いられる組み合わせられたガスケット及びバンパ構造体の等角図である。 図１の実施形態において、力が衝撃吸収要素に当たる方法を示す、拡大部分等角図である。 衝撃インパルスが本発明によって緩和される方法を示すグラフ表示である。 衝撃インパルスが本発明によって緩和される方法を示すグラフ表示である。 衝撃インパルスが本発明によって緩和される方法を示すグラフ表示である。 本発明による耐衝撃性エンクロージャのさらなる実施形態の等角図である。 本発明による耐衝撃性エンクロージャのさらなる実施形態の等角図である。

Claims (29)

1. 脆弱要素が剛に取り付けられたハウジングと、前記ハウジングに当たろうとする衝撃を受けるために、該ハウジングから異なる方向に突出する複数の個別の衝撃吸収要素とを備えることを特徴とする耐衝撃性エンクロージャ。
2. 前記衝撃吸収要素が、前記ハウジングに取り付けられたエラストマー性材料で製造されたことを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
3. 前記衝撃吸収要素が、前記ハウジングと一体に、該ハウジングと同じ材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
4. 前記衝撃吸収要素がばねを含むことを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
5. 前記衝撃吸収要素が、先細になっており、前記ハウジングから遠ざかるにつれて断面積が減少することを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
6. 前記衝撃吸収要素が、前記ハウジングの２つの部分を互いにシールするガスケットと一体形成されたことを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
7. 前記衝撃吸収要素の少なくとも幾つかが、前記ハウジングの取付け面を超えて延び、前記取付け面が、前記エンクロージャを設置する面と直接接触するのを妨げないように撓むようになったことを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
8. 前記ハウジングから突出する取付けパッドと、前記取付けパッドから横方向に間隔をおいて配置された衝撃吸収用フェンダとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
9. 前記取付けパッド及び前記フェンダが、前記ハウジングと一体形成されたことを特徴とする請求項８に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
10. 基部部分及びカバー部分を有するハウジングと、組み合わせられたシールガスケット及び衝撃吸収構造体とを含み、前記シールガスケットと衝撃吸収体は、前記ハウジングの前記基部部分と前記カバー部分との間にシール部分が配置され、複数の個別の衝撃吸収要素が前記シール部分から延び、該ハウジングの異なる側部から突出するように、エラストマー性材料により一体に形成されたことを特徴とする耐衝撃性エンクロージャ。
11. 前記衝撃吸収要素が、前記ハウジングの前記壁に嵌め込まれたランナによって前記シール部分に連結されたことを特徴とする請求項１０に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
12. 前記ランナが、前記ハウジングのコーナー部付近の凹部に嵌め込まれ、該ハウジングの２つの部分をも結合させるファスナにより保持されたコーナーピースによって所定の位置に保持されることを特徴とする請求項１１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
13. 前記衝撃吸収要素及び前記ランナは、該ランナが前記ハウジングのコーナー部付近の凹部に嵌め込まれた状態で該ハウジングにオーバーモールドされ、該ハウジングに一体的に取り付けられるようになったことを特徴とする請求項１１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
14. 前記衝撃吸収要素が、先細になっており、前記ハウジングから遠ざかるについて断面積が減少することを特徴とする請求項１０に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
15. 前記ハウジングの一方の側にほぼ平行な方向に延びる衝撃吸収用板ばねをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
16. 前記板ばねが、前記ハウジングの前記部分の１つと一体形成され、片持ち状に該部分から延びることを特徴とする請求項１５に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
17. 前記ハウジングから突出する取付けパッドと、前記取付けパッドから横方向に間隔をおいて配置された衝撃吸収用フェンダとをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
18. 前記取付けパッド及び前記フェンダが、前記ハウジングと一体形成されたことを特徴とする請求項１７に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
19. 脆弱要素が剛に取り付けられたハウジングと、前記ハウジングから突出する取付けパッドと、前記取付けパッドに当たろうとする衝撃を受けるために、該取付けパッドから横方向に間隔をおいて配置された衝撃吸収用フェンダとを備えることを特徴とする耐衝撃性エンクロージャ。
20. 前記取付けパッド及び前記フェンダが、前記ハウジングと一体形成されたことを特徴とする請求項１９に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
21. 前記フェンダが、前記取付けパッドの前記表面に当たろうとする衝撃を受けるために、該パッドの表面を超えて延びる突起部を含むことを特徴とする請求項１９に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
22. 前記ハウジング、前記取付けパッド、及び前記フェンダが、プラスチック材料で製造されたことを特徴とする請求項２１に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
23. 前記取付けパッドがほぼ円形であり、前記フェンダがほぼＣ形状であることを特徴とする請求項１９に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
24. 脆弱要素が剛に取り付けられたハウジングと、前記取付けパッドに当たろうとする衝撃を受けるために、前記ハウジングと一体形成され、該ハウジングから延びる複数の板ばねとを備えることを特徴とする耐衝撃性エンクロージャ。
25. 前記板ばねが、前記ハウジングの一方の側の上にあることを特徴とする請求項２４に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
26. 脆弱要素が剛に取り付けられたハウジングと、前記取付けパッドに当たろうとする衝撃を受けるために、前記ハウジングのコーナー部分の周りに延び、該ハウジングの前記コーナー部分から間隔をおいて配置された複数の衝撃吸収用フェンダとを備えることを特徴とする耐衝撃性エンクロージャ。
27. 前記フェンダが、前記ハウジングと一体形成されたことを特徴とする請求項２６に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
28. 前記ハウジング及び前記フェンダが、プラスチック材料で製造されたことを特徴とする請求項２７に記載の耐衝撃性エンクロージャ。
29. 前記フェンダが、前記コーナー部分により境界付けられた前記ハウジングの側を超えて延びる突起部を含むことを特徴とする請求項２６に記載の耐衝撃性エンクロージャ。

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