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JPH0980069A - 加速度センサ - Google Patents

加速度センサ

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JPH0980069A
JPH0980069A JP7232935A JP23293595A JPH0980069A JP H0980069 A JPH0980069 A JP H0980069A JP 7232935 A JP7232935 A JP 7232935A JP 23293595 A JP23293595 A JP 23293595A JP H0980069 A JPH0980069 A JP H0980069A
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JP
Japan
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longitudinal direction
end side
acceleration sensor
weight
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JP7232935A
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Takayuki Kaneko
貴之 金子
Takeshi Nakamura
武 中村
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
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    • G01P15/0922—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the bending or flexing mode type

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Abstract

(57)【要約】 【課題】振動体の振動が重りによって妨げられにくく、
且つ振動体で重りを支持する強度が強い加速度センサを
提供する。 【解決手段】重り３３，３３を取り付けた取付部材２９
と振動体２３の他端部との間を細い第１の接続部３１，
３１を介して接続し、さらに、取付部材２９と振動体２
３の他端部側のノード部分との間を細い第２の接続部３
２，３２を介して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加速度センサに関
し、特に、バイモルフ構造の振動体を含む片持ち梁構造
の加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の加速度センサの振動子を示
す平面図であり、図５はその側面図である。この振動子
１は、例えば短冊状の振動体３を含む。振動体３の長手
方向における中央部から一端部側の部分の両主面には、
２つの圧電素子５ａ及び５ｂが対向するように形成され
る。同様に、振動体３の長手方向における中央部から他
端部側の部分の両主面にも、２つの圧電素子５ｃ及び５
ｄが対向するように形成される。これらの圧電素子５ａ
乃至５ｄは、短冊状の圧電体層と、圧電体層の両主面に
形成された電極とから成り、圧電体層の一方主面の電極
が、振動体３の主面に接着されている。そして、圧電素
子５ａ及び５ｂは、それぞれ外側から振動体３側へ厚み
方向に分極されている。逆に、圧電素子５ｃ及び５ｄ
は、それぞれ振動体３側から外側へ厚み方向に分極され
ている。
【０００３】また、振動体３の長手方向における一端部
側には、振動体３を支持するために、断面Ｌ字状の２つ
の支持部材７，７が形成される。ここでは、支持部材７
の両端が、振動体３の幅方向に延びて、それぞれ振動体
３の長手方向における一端部と一端部側のノード部分に
接続するように、振動体３と一体的に形成されている。
【０００４】さらに、振動体３の長手方向における他端
部側には、矩形状の取付部材９が形成される。ここで
は、取付部材９の両端部が、それぞれ略Ｌ字状の接続部
１１，１１を介して振動体３の長手方向における他端部
に接続して、振動体３と一体的に形成されている。そし
て、取付部材１１の両主面には、加速度による振動体３
の撓みを大きくするための重り１３，１３が、溶接、或
いは半田付け等によって取り付けられる。
【０００５】このような振動子１を備える加速度センサ
では、支持部材７，７を取付基板ｍ（図示せず）に固定
して振動体３の一端部側を支持するとともに、４つの圧
電素子５ａ乃至５ｄに同位相の駆動信号を印加すれば、
振動体３が長手方向に振動する。つまり、圧電素子５ａ
及び５ｂと、圧電素子５ｃ及び５ｄとは、互いに逆方向
に分極されているので、互いに逆方向に変位する。その
ため、振動体３の長手方向における中央から一端部側の
部分が伸びるときには、振動体３の長手方向における中
央から他端部側の部分が縮む。逆に、振動体３の長手方
向における中央から一端部側の部分が縮むときには、振
動体３の長手方向における中央から他端部側の部分が伸
びる。また、この場合、振動体３の長手方向における中
央から一端部側の部分の伸縮量と、振動体３の長手方向
における中央から他端部側の部分の伸縮量とが相殺され
るので、振動体３の長手方向における両端部間の距離は
ほとんど変化しない。さらに、振動体３は、圧電素子５
ａ及び５ｂ間の中央部分と、圧電素子５ｃ及び５ｄ間の
中央部分とをノード部分として振動する。また、振動体
３は、その長手方向における両端部分を腹として振動す
る。
【０００６】そして、振動体３に、その主面に直交する
方向に加速度を加えると、その加速度に応じて振動体３
が圧電素子５ａ乃至５ｄとともに撓み、その撓みに応じ
た電圧が圧電素子５ａ乃至５ｄに発生する。そのため、
圧電素子５ａ乃至５ｄのいずれかを測定することによっ
て、加速度を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の加速
度センサでは、振動体３から取付部材９に取り付けた重
り１３，１３に振動が漏れて、振動体３の振動が妨げら
れるのを防ぐために、振動体３の振動を接続部１１，１
１で吸収するように、取付部材９の接続部１１，１１を
細く形成し、重り１３，１３に振動が伝わらないように
している。
【０００８】ところが、そのように取付部材９の接続部
１１，１１が細いと、振動体３で重り１３，１３を支持
する強度が弱くなり、加速度が加わったときに、加速度
による重り１３，１３の変位が振動体３に伝わりにくく
なり、加速度を検出する感度が悪くなってしまうという
問題点がある。
【０００９】それゆえ、本発明の目的は、上述の問題点
を解決することであり、振動体の振動が重りによって妨
げられにくく、且つ振動体で重りを支持する強度が強い
加速度センサを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、長手方向に振動する振動体と、振動体の
長手方向における一端部側に設けられ、振動体を支持す
るための支持部材と、振動体の長手方向における他端部
側に設けられ、加速度による振動体の撓みを大きくする
ための重りと、重りを取り付ける取付部材とを含み、取
付部材と振動体の他端部との間を第１の接続部を介して
接続する加速度センサにおいて、取付部材と振動体の他
端部側のノード部分との間を第２の接続部を介して接続
することを特徴とする。
【００１１】すなわち、本発明の加速度センサは、重り
を取り付ける取付部材と振動体との間に、新たに第２の
接続部を設けることにより、振動体で重りを支持する強
度を強くする。そして、この第２の接続部を介して、振
動体から重りに振動が漏れて、振動体の振動が重りによ
って妨げられることを防ぐために、まず、最も変位の少
ない振動体のノード部分に第２の接続部を接続し、さら
に、振動体の振動を吸収しやすいように、第２の接続部
を細く形成する。
【００１２】よって、本発明によれば、振動体の振動が
重りによって妨げられにくく、振動体で重りを支持する
強度が強いために、加速度が加わったときに、加速度に
よる重りの変位が振動体に伝わりやすくなり、加速度を
検出する感度が良好となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明による加速度センサ
の実施例の一つを図面を用いて説明する。本実施例の加
速度センサは、長手方向に振動する振動子２１を含む。
図１は、この振動子２１を示す平面図であり、図２は、
その側面図である。
【００１４】振動子２１は、例えば短冊状の振動体２３
を含む。振動体２３は、例えばニッケル、鉄、クロム、
チタン、或いはそれらの合金（例えばエリンバ、鉄−ニ
ッケル合金）等の恒弾性金属材で形成される。なお、振
動体２３は、例えば石英、ガラス、水晶、セラミック等
のように一般的に機械的な振動を生じる金属以外の材料
で形成されてもよい。
【００１５】振動体２３の長手方向における中央部から
一端部側の部分の両主面には、２つの圧電素子２５ａ及
び２５ｂが対向するように形成される。一方の圧電素子
２５ａは、例えばセラミックからなる圧電体層４１ａを
含み、圧電体層４１ａの両主面には、電極４３ａ及び４
５ａがそれぞれ形成される。そして、電極４３ａが、振
動体２３の一方主面に例えば接着材等で接着される。同
様に、他方の圧電素子２５ｂは、例えばセラミックから
なる圧電体層４１ｂを含み、圧電体層４１ｂの両主面に
は、電極４３ｂ及び４５ｂがそれぞれ形成される。そし
て、電極４３ｂが、振動体２３の他方主面に例えば接着
材等で接着される。また、これら圧電素子２５ａ及び２
５ｂの圧電体層４１ａ及び４１ｂは、電極４５ａ及び４
５ｂから電極４３ａ及び４３ｂに向かって、すなわち外
側から振動体２３側に向かって厚み方向に分極されてい
る。
【００１６】さらに、振動体２３の長手方向における中
央部から他端部側の部分の両主面には、２つの圧電素子
２５ｃ及び２５ｄが対向するように形成される。一方の
圧電素子２５ｃは、例えばセラミックからなる圧電体層
４１ｃを含み、圧電体層４１ｃの両主面には、電極４３
ｃ及び４５ｃがそれぞれ形成される。そして、電極４３
ｃが、振動体２３の一方主面に例えば接着材等で接着さ
れる。同様に、他方の圧電素子２５ｄは、例えばセラミ
ックからなる圧電体層４１ｄを含み、圧電体層４１ｄの
両主面には、電極４３ｄ及び４５ｄがそれぞれ形成され
る。そして、電極４３ｄが、振動体２３の他方主面に例
えば接着材等で接着される。また、これら圧電素子２５
ｃ及び２５ｄの圧電体層４１ｃ及び４１ｄは、電極４３
ｃ及び４３ｄから電極４５ｃ及び４５ｄに向かって、す
なわち振動体２３側から外側に向かって厚み方向に分極
されている。
【００１７】この振動体２３は、圧電素子２５ａ乃至２
５ｄに同位相の駆動信号を印加すれば、長手方向に振動
する。この場合、圧電素子２５ａ及び２５ｂと、圧電素
子２５ｃ及び２５ｄとは、互いに逆方向に分極されてい
るので、互いに逆方向に変位する。そのため、図２の実
線矢印で示すように、振動体２３の長手方向における中
央から一端部側の部分が伸びるときには、振動体２３の
長手方向における中央から他端部側の部分が縮む。逆
に、図２の一点鎖線の矢印で示すように、振動体２３の
長手方向における中央から一端部側の部分が縮むときに
は、振動体２３の長手方向における中央から他端部側の
部分が伸びる。また、この場合、振動体２３の長手方向
における中央から一端部側の部分の伸縮量と、振動体２
３の長手方向における中央から他端部側の部分の伸縮量
とが相殺されるので、振動体２３の長手方向における両
端間の距離はほとんど変化しない。さらに、振動体２３
は、圧電素子２５ａ及び２５ｂ間の中央部分と、圧電素
子２５ｃ及び２５ｄ間の中央部分とをノード部分として
振動する。また、振動体２３は、その長手方向における
両端部分を腹として振動する。
【００１８】また、この振動体２３の長手方向における
一端部側には、振動体２３を支持するために、断面Ｌ字
状の２つの支持部材２７，２７が形成される。ここで
は、支持部材２７の両端が、振動体２３の幅方向に延び
て、それぞれ振動体２３の長手方向における一端部と一
端部側のノード部分に接続するように、振動体２３と一
体的に形成されている。
【００１９】さらに、振動体２３の長手方向における他
端部側には、矩形状の取付部材２９が形成される。ここ
では、取付部材２９の両端部が、それぞれ細い略Ｌ字状
の第１の接続部３１，３１を介して、振動体２３の長手
方向における他端部の両端に接続され、さらに第１の接
続部３１，３１から振動体２３の長手方向に延びる細い
略Ｌ字状の第２の接続部３２，３２を介して、振動体２
３の長手方向における他端部側のノード部分に接続され
て、振動体２３と一体的に形成されている。また、取付
部材２９の両主面には、加速度による振動体２３の撓み
を大きくするための重り３３，３３が、溶接、或いは半
田付け等によって取り付けられる。
【００２０】本実施例の加速度センサでは、従来に比
べ、新たに第２の接続部３２，３２を追加し、第１の接
続部３１，３１及び第２の接続部３２，３２の計４箇所
で取付部材２９と振動体２３を接続するために、取付部
材２９に取り付けられた重り３３，３３を振動体２３で
支持する強度が強くなる。そして、新たに追加された第
２の接続部３２，３２を介して、振動体２３から重り３
３，３３に振動が漏れて、振動体２３の振動が重り３
３，３３によって妨げられることを防ぐために、まず、
最も変位の少ない振動体２３のノード部分に第２の接続
部３２，３２を接続し、さらに、振動体２３の振動を吸
収しやすいように、第２の接続部３２，３２を細く形成
している。
【００２１】よって、本実施例の加速度センサは、振動
体２３の振動が重り３３，３３によって妨げられにく
く、振動体２３で重り３３，３３を支持する強度が強い
ために、加速度が加わったときに、加速度による重り３
３，３３の変位が振動体２３に伝わりやすくなり、加速
度を検出する感度が良好となる。
【００２２】なお、本実施例では、第２の接続部３２，
３２を、第１の接続部３１，３１から振動体２３の長手
方向に延びて、振動体２３の長手方向における他端部側
のノード部分に接続するように形成したが、図３に示す
ように、第２の接続部３２，３２を、第１の接続部３
１，３１を介さずに、直接、取付部材２９の両端部から
振動体２３の長手方向に延びて、振動体２３の長手方向
における他端部側のノード部分に接続するように略コ字
状に形成しても良く、取付部材２９と振動体２３の長手
方向における他端部側のノード部分とを接続していれ
ば、第２の接続部３２，３２の形状は特に限定しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における加速度センサの振動子
を示す平面図である。
【図２】図１の振動子の側面図である。
【図３】図１の振動子の変形例を示す平面図である。
【図４】従来の加速度センサの振動子を示す平面図であ
る。
【図５】図５の振動子の側面図である。
【符号の説明】
２３ 振動体 ２９ 取付部材 ３１ 第１の接続部 ３２ 第２の接続部 ３３ 重り

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】長手方向に振動する振動体と、該振動体の
    長手方向における一端部側に設けられ、前記振動体を支
    持するための支持部材と、前記振動体の長手方向におけ
    る他端部側に設けられ、加速度による前記振動体の撓み
    を大きくするための重りと、該重りを取り付ける取付部
    材とを含み、該取付部材と前記振動体の他端部との間を
    第１の接続部を介して接続する加速度センサにおいて、 前記取付部材と前記振動体の他端部側のノード部分との
    間を第２の接続部を介して接続することを特徴とする加
    速度センサ。
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