JPH0274868A - 圧電型力学量センサ - Google Patents

圧電型力学量センサ

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JPH0274868A
JPH0274868A JP63224807A JP22480788A JPH0274868A JP H0274868 A JPH0274868 A JP H0274868A JP 63224807 A JP63224807 A JP 63224807A JP 22480788 A JP22480788 A JP 22480788A JP H0274868 A JPH0274868 A JP H0274868A
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piezoelectric
additional mass
diaphragm
metal plate
mass body
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JP63224807A
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Hiroshi Kobayashi
博 小林
Masaru Goto
優 後藤
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Nissan Motor Co Ltd
Marelli Corp
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Kanto Seiki Co Ltd
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    • 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
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    • G01P15/09—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
    • 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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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば自動車等に用いられて加速度、圧力
又は振動等の力学量を検出する圧電型力学量センサに関
するものである。
（従来の技術） 従来の圧電型力学量センサとしては、例えば特開昭６１
−２５９１７５号公報に開示されているものがある。こ
の圧電型力学量センサは、円形の金属薄板の両面に、そ
の金属薄板よりも小面積の円形薄板状の圧電素子が接着
剤で接着されて検出部としての圧電ダイヤフラムが形成
されている。
圧電ダイヤフラム周辺の金属薄板の露出部には、その表
裏両面を覆うように弾性材からなる環状の支持部材が取
付けられ、この支持部材が、密閉構造の筐体における上
半部と下半部の間に挟み込まれるようにして圧電ダイヤ
フラムがその筐体に内装されている。
圧電素子は、焦電性のために、温度変化に応じて焦電気
が発生し、この焦電気は力学量センサにとっては、焦電
ノイズとなるが、上述のように２個の圧電素子を張合わ
せ、各圧電素子に発生する焦電気を互いにキャンセルす
るように差動構成とすることにより、ノイズとなる焦電
気出力が除去されている。
そして、圧電ダイヤフラムに加速度等の被検出力学量が
加わると、その力学量に応じて圧電ダイヤフラムがたわ
んで圧電素子に電圧が発生し、この電圧が内蔵の電子回
路等により適宜に増幅されて、外部にその力学量に対応
した電圧信号が取出される。
（発明が解決しようとする課題） 上述の圧電型力学量センサにおける圧電ダイヤフラムは
、検出部としての基本的な構成を有しているものである
が、検出感度を、要求される高い感度までさらに増大さ
せる手段として、通常、圧電ダイヤフラムに付加質量体
を取付けることが行われる。
ところで、圧電型力学量センサは、その力学量の検出中
に、何らかの原因により強い衝撃等が加わって付加質量
体が過度に変位することが考えられる。このため、付加
質量体は最小の質量で要求される感度を満たし且つ検出
部は機械的強度の大なるものが求められる。
この発明は、上記事情に基づいてなされたもので、最小
の付加質量体で要求される高い検出感度を有・し、且つ
機械的強度の優れた検出部を有する圧電型力学量センサ
を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は上記課題を解決するために、円形の金属薄板
の少なくとも周辺部を除いた部分に円形薄板状の圧電素
子を接着して圧電ダイヤフラムを形成し、該圧電ダイヤ
フラムの周辺部を支持した構造を有する圧電型力学量セ
ンサにおいて、付加質量体を当該付加質量体の平面積よ
りも小なる固着面積で前記圧電ダイヤフラムの中央部に
固着してなることを要旨とする。
（作用） 上記構成により、圧電ダイヤフラムと付加質量体との最
適な組合せ形状が得られ、同一大きさの加速度等の被検
出力学量に対し、最小の付加質量体で圧電ダイヤフラム
に作用する応力を所要の値まで高めることができる。し
たがって、最小の付加質量体により要求される高い検出
感度が実現される。また、目的感度に対して付加質量体
を最小にすることができるので、検出部の耐久性及び機
械的強度が向上する。
（実施例） 以下、この発明の実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。
まず、圧電型力学量センサの構成を説明すると、第１図
中、１は筐体であり、筐体１は、上半部１ａと下半部１
ｂとが超音波溶着法により溶着されて密閉構造に形成さ
れている。１０は圧電ダイヤフラムであり、圧電ダイヤ
フラム１０は、分極処理の施されたＰＺＴ　（チタン酸
ジルコン酸鉛）系材料等からなる２個の円形薄板状の圧
電素子２．３が、その分極方向が互いに逆になるように
、その圧電素子２．３よりも大面積の円形の金属薄板４
の両面に接着剤で接着されている。各圧電素子２．３の
両面には図示省略の薄膜電極がスパッタリング等の手段
により形成されている。
また、上述のように構成された圧電ダイヤフラム１０の
中央部両面には、第２図に示すようなディスク状の４２
Ｎｉ−・Ｆｅ合金製付加質量体５が、そのディスク状付
加質量体５の平面積よりも小なる固着面積の接着部５ａ
の部分でそれぞれ接着剤により固着されている。このよ
うに、この実施例の検出部は付加質量体５付きの圧電ダ
イヤフラム１０で構成されている。そして、圧電ダイヤ
フラム１０周辺の金属薄板４の露出部の部分に弾性材か
らなる環状の支持部材７が取付けられ、この支持部材７
が、筐体１における上半部１ａと下半部１ｂの間に挟み
込まれるようにして付加質量体５付きの圧電ダイヤフラ
ム１０がその筐体１内に装着されている。また、筐体１
には、検出信号処理用の電子回路８が内装され、圧電ダ
イヤフラム１０からのリード線９ａ、９ｂが、この電子
回路８に接続されている。電子回路８からは、外部リー
ド線１１が外部に導出され、その導出部は封止部材１２
で封止されている。１３はポツテング材である。
次に、上述のように構成された圧電型力学量センサの作
用を説明する。
検出部を付加質量体５付きの圧電ダイヤフラム１０とす
ることにより、前記従来例に比べて、同一大きさの加速
度等の力学量人力が与えられた場合の圧電素子２．３部
分に作用する応力レベルが大となってより高い検出出力
が得られ、検出感度が向上する。
そして、このような検出感度の向上作用において、この
実施例の付加質量体５は、その平面積よりも小なる固着
面積で圧電ダイヤフラム１ｏに固着されているので、最
小の付加質量体により要求される高い検出感度が実現さ
れる。これを、第３図及び第４図を用いて、さらに具体
的に説明する。
まず、第３図は、圧電ダイヤフラム１ｏにおける金属薄
板４及び圧電素子２．３の各直径を一定とし、一方、付
加質量体５は、その重量を６ｇ（２個の重量）で一定と
するとともにディスク状部分の直径ｄは１４ｍｍφで一
定としその厚さｂ及び接着部５ａの直径ａを次の３通り
とした検出部を備えた３種類の圧電型力学量センサＡ、
Ｂ。
Ｃを準備し、これらのセンサについて、それぞれ±３Ｇ
の加速度を加えた場合の圧電素子２．３部分に作用する
応力及び圧電ダイヤフラム１０の変位量特性を示したも
のである。
Ａｈａ−６ｍｍφ、ｂ−４，６ｍｍ Ｂ：ｚ／ｍｇｍｍφ、ｔｔ　ａｍ　４．４　ｍ　ｍＣ：
”−１０ｍｍφ、”””４．２ｍｍ第３図の特性から、
付加質量体５の重量が同じ場合、センサＡ１即ち接着部
５ａの直径ａを小さ。
くしてディスク状部分の平面積に対し固着面積を小さく
した方が圧電素子２．３部分に作用する応力が大なり、
また圧電ダイヤフラム１ｏの変位量が大になっている。
したがって、付加質量体５はその重量が同一の場合、平
面積に対し固着面積を小さくした方が、より高い検出出
力が得られて感度が大になる。
次いで、第４図は、上記と同様の３種類の圧電型力学量
センサＡ、ＢＳＣについて、上記と同様にこれらにれぞ
れ±３Ｇの加速度を加えた場合の金属薄板（ダイヤフラ
ム）４表面部に作用する最大応力特性を示している。
この第４図の特性から、付加質量体５における接着部５
ａの直径ａを変えても、金属薄板４表面に作用する最大
応力は、略一定レベルであることを示している。したが
って付加質量体５が同一重量の場合、接着部５ａの固着
面積を変えても圧電ダイヤフラム１０の耐久性は影響を
受けないことを示している。
上記第３図及び第４図の結果から、接着部５ａの固着面
積を変えることにより、実装上杵される最小の付加質量
体で目的感度が得られるとともに耐久性、即ち機械的強
度の優れた圧電型力学量センサが実現される。そして、
具体的に上記の例で云えば、付加質量体５の重量が６ｇ
でディスク状部分の直径ｄが１４ｍｍφのとき、目標と
する感度が得られる圧電素子２．３部分の応力レベルは
、その接着部５ａの直径ａを６ｍｍφとすることで実現
することができる。これに対し、接着部５ａの直径ａを
８ｍｍφ又は１０ｍｍφとしたときは、付加質量体５の
重量を６ｇよりも大にすることが必要である。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、付加質量体を
、その平面積よりも小なる固着面積で圧電ダイヤフラム
の中央部に固着したので、圧電ダイヤフラムと付加質量
体との最適な組合せ形状が得られて同一大きさの加速度
等の被検出力学量に対し、最小の付加質量体で圧電ダイ
ヤフラムに作用する応力を所要の値まで高めることがで
きる。
したがって、最小の付加質量体で要求される高い検出感
度を実現することができる。また、目的感度に対して付
加質量体を最小にすることができるので、検出部の耐久
性及び機械的強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第４図はこの発明に係る圧電型力学量セン
サの実施例を示すもので、第１図は筐体を破断して示す
構成図、第２図は付加質量体部分の拡大斜視図、第３図
は付加質量体の固着面積を変えたときの圧電素子部応力
及び圧電ダイヤフラムの変位量特性を示す特性図、第４
図は付加質量体の固着面積を変えたときの金属薄板表面
の最大応力特性を示す特性図である。 ２．３：圧電素子、　　４：金属薄板、５：付加質量体
、　　　５ａ：接着部、１０：圧電ダイヤフラム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 　円形の金属薄板の少なくとも周辺部を除いた部分に円
    形薄板状の圧電素子を接着して圧電ダイヤフラムを形成
    し、該圧電ダイヤフラムの周辺部を支持した構造を有す
    る圧電型力学量センサにおいて、 付加質量体を当該付加質量体の平面積よりも小なる固着
    面積で前記圧電ダイヤフラムの中央部に固着してなるこ
    とを特徴とする圧電型力学量センサ。
JP63224807A 1988-09-09 1988-09-09 圧電型力学量センサ Pending JPH0274868A (ja)

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