JPH03115978A

JPH03115978A - 加速度検出装置

Info

Publication number: JPH03115978A
Application number: JP25455689A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hirano; 伸一平野; Kenichiro Ekusa; 江草　憲一郎
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-16

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】（産業上の利用分野）本発明は加速度を検出する加速度検出装置に関し、特に
自動車に搭載して車体運動検知用センサとして機能する
小型、軽量な加速度検出装置の改良に関するものである
。

（従来の技術）近年、自動車の運動性能を高めたりドライバの運転機能
を補助するための車体運動検知用センサとして加速度セ
ンサが知られている。このような加速度センサは自動車
に搭載するという必要性から小型軽量のものが用いられ
ており、例えばカンチレバーを用いたものが知られてい
る。このようなカンチレバーを用いた加速度検出装置と
しては、シリコンウェハーにエツチングプロセス等を応
用して微細なカンチレバー構造を形成し、この構造の梁
部分にピエゾ抵抗素子を形成してカンチレバ一部分に加
速度が加わることにより生じる歪を検知せしめ、これに
より加速度を検出するようにしたものが知られている（
特開昭８１−９７５７２号公報）。

また、圧電体導膜を上下電極層により挾んでなるカンチ
レバーを形成し、カンチレバ一部分に加速度が加わるこ
とにより上下電極間に発生する電位差を検知せしめ、こ
れにより加速度を検出するものも知られている（特開昭
８１−２２０５９８号公報）。

（発明が解決しようとする課題）ところで上述したようなカンチレバー構造を用いた加速
度検出装置においては加速度検出感度を高めるためカン
チレバーの質量およびヤング率を大きくすることが望ま
しく、このためカンチレバーを比較的比重が大きい材料
で薄く　（例えばアルミナフィルム等で）形成すること
が望ましい。しかしながら、カンチレバーをこの様に薄
く形成すると、このカンチレバーに大きな加速度が加わ
った場合に折れやすく、センサとしての機能が損なわれ
るという問題がある。

本発明はこの様な問題を解決するためになされたもので
、カンチレバーに過大な加速度が加わってもこのカンチ
レバーが損傷をうける虞れのない加速度検出装置を提供
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明の加速度検出装置は、カンチレバーに強磁性体か
らなる磁性部第３を配し、このカンチレバーの変位量が
所定値以上となったとき磁界発生手段からの磁界を該磁
性部材に作用させ、上記カンチレバーが受ける加速度の
方向とは逆方向の力をこのカンチレバーに与えるように
したことを特徴とするものである。すなわち、加速度の
大きさに応じて変位するカンチレバーと、このカンチレ
バーの変位量に基づいて加速度を検出する検出部を有し
、このカンチレバーに強磁性体からなる磁性部材を設け
、このカンチレバーが所定の上記加速度をうけた場合に
この加速度の方向とは逆方向の力を受けるように、上記
磁性部材に対し所定の磁界を作用させ得る磁界発生手段
を設けたことを特徴とするものである。

（作　　用）上記構成によれば、カンチレバーに加速度が加わると、
磁界発生手段からの磁界が磁性部材に作用し、このカン
チレバーに、上記加速度によって生じたカンチレバーの
変位を元に戻す様な力が働くので、過大な加速度がカン
チレバーに加わった場合にもこのカンチレバーの変位を
所定値以下とすることができ、これによりカンチレバー
の損傷を未然に防止することができる。

（実　施　例）以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る加速度検出装置を
示す概略図である。この装置は、加速度を検出するセン
サ部１と、このセンサ部１のカンチレバー２の変位量を
検出するとともにこの変位量に基づいてセンサ部１のコ
イル３に所定の電流を送出するコントロール部４とから
なっている。

このセンサ部１の外形は実際には第２図に示す如く形成
されている。すなわち、このセンサ部１はアルミナフィ
ルムと高融点ガラス厚膜を積層せしめて片持梁構造を形
成したものであり、最下層のアルミナフィルム５ａを基
板とし、その表面の外周部に印刷技術を用いてフレーム
状にガラス厚膜を形成し、このガラス厚膜の上にアルミ
ナフィルムとガラス厚膜を交互に積層することによって
片持梁支持部６を形成していき、さらに、最上層のアル
ミナフィルム５ｂの中央部にカンチレバー２を形成する
ことによって製作したものである。

また、カンチレバー２の先端には強磁性体からなる磁性
部材７が固設されており、さらにカンチレバー２の根元
にはカンチレバー２の歪を測定するための歪ゲージ８が
配設されている。一方、最下層のアルミナフィルム５ａ
上には、１ターンのコイル３が形成されており、このコ
イル３の中心の真上に上記磁性部材７が位置する様構成
されている。なお、第１図に示すカンチレバー２は幅２
ｍｍ。

長さ６麿、厚さ０．０５ｍの大きさとなるように形成さ
れている。また、上記コイル３の半径は３ｍ。

このコイル３の配役平面から磁性部材７の配設位置まで
の距離は５＃となるように形成されている。

なお、磁性部材７はペースト状の磁性材料を印刷法によ
り形成してもよいし、フィルム状のものをカンチレバー
２上に貼付してもよい。

次に第３図を用いて上記実施例装置の作用を説明する。

まず、カンチレバー２に所定方向の加速度Ｇか加わる（
Ｓｌ）と、その加速度Ｇの大きさに応じた変位量だけカ
ンチレバー２が歪み（Ｓ２）、その変位量に応じて歪ゲ
ージ８の抵抗値が変化する（Ｓ３）。コントロール部４
においては歪ゲージ８の抵抗値の変化か所定値未満であ
るか否か、すなかちこのカンチレバーが受けた加速度Ｇ
か最大加速度Ｇ　ｍａｘ未満であるか否かを判断する（
Ｓ４）、：Ｉントロール部４は、Ｇ＜ＧＩｌａｘであれ
ばそのＧ値を出力しくＳ５）、Ｇ≧Ｇ　ｍａｘであれば
コイル３に所定の電流を流す（Ｓ６）。コイル３に所定
の電流が流れるとコイル３から磁界が発生し、この磁界
がカンチレバー２の磁性部材７に作用し、カンチレバー
２に、上記加速度の方向とは逆方向の力が加わり（Ｓ７
）、カンチレバー２の変位量が所定値以上とならないよ
うに制御する。これによりカンチレバー２に加わる破壊
応力がキャンセルされる。なお、上記コントロール部４
は歪ゲージ８との間でブリッジ回路を構成してなる抵抗
値測定部を備えており、この抵抗値測定部で歪ゲージ８
の抵抗値を測定する。この測定された抵抗値は上記加速
度Ｇと対応関係を有しており、この抵抗値から直ちに加
速度Ｇを算出することが可能である。この演算はコント
ロール部４に内蔵されているＣＰＵで行なわれる。また
、上記最大加速度Ｇ　ｍａｘはカンチレバー２か破壊さ
れるときの加速度Ｇｄよりもやや低い値に設定されてい
る。加速度Ｇと最大加速度Ｇ　ｍａｘの比較演算も上記
ＣＰＵにおいてなされる。

ところで上述した実施例装置のカンチレバー２の破壊応
力は約０．０５Ｎであり、磁性部材７を、飽和磁化が１
００００ガウスの磁性体（ＫＳ鋼、タングステン鋼等）
で形成した場合、コイル３に１ｍＡの電流を流すと磁性
部材７の配設位置近傍に生じる磁界Ｈは約０．１Ａ／ｍ
となるためこの磁界により磁性部材７に働く力は約０．
０５Ｎとなりカンチレバー２に加わる破壊応力を完全に
キャンセルすることができる。なお、飽和磁化が１００
０ガウスの磁性体（Ｆｅ　Ｃｏ、Ｆｅ３　ｃ、Ｆｅ５Ａ
Ｊ！等）で上記磁性部材７を形成すると、上記破壊応力
をキャンセルするためには上記コイル３に１０ｍＡの電
流を流す必要がある。すなわち、コントロール部４から
流される所定の電流の値は磁性部材７の構成材料に応じ
て決定する必要がある。また、この電流の向きは、カン
チレバー２に、このカンチレバー２の破壊応力をキャン
セルする力を付与する磁界を発生させる方向であり、し
たがってカンチレバー２がうける加速度の方向が逆向き
となるとこの電流の向きも逆となる。

第４図は本発明の第２の実施例に係る加速度検出装置の
センサ部１１を示す概略図である。このセンサ部１１も
第１図に示すセンサ部１と同様、実際には多数の薄層を
積層して形成したものであるが、説明の便宜上最下層１
５ａ　、最上層１５ｂおよびカンチレバー１２を形成し
た層１５ｃのみ図示している。

第４図に示すセンサ部１１も、第１図に示すセンサ部１
と同様に、コイル１３からの磁界に基づきカンチレバー
１２の破壊応力をキャンセルし得る様な構成とされてい
るが、さらに、磁性部材１７を用いて加速度Ｇを測定し
ている点で第１図に示すセンサ部１と異なっている。す
なわち、カンチレバー１２が加速度Ｇをうけて歪むとこ
のカンチレバー１２」二に配された磁性部材１７と、最
下層１５ａ上に配された磁気抵抗素子１９との距離が変
化し、すなわち磁気抵抗素子１９付近の磁界強度が変化
し、これによりこの磁気抵抗素子１９の抵抗値が変化す
る。この抵抗値の変化に基づいてカンチレバー１２に加
わる加速度Ｇを測定するようにしたものである。

なお、上述した２つの実施例においては、カンチレバー
２，１２に加わる加速度Ｇが最大加速度ＧＩＩｌａｘ以
上となったときコイル３，１３に電流を流して破壊応力
をキャンセルするようにしているが、カンチレバー２，
１２の変位量が常に一定となるように制御するように構
成することも可能である。

すなわち、カンチレバー２，１２に加わる加速度Ｇが変
化するとカンチレバー２．１２が歪み、歪ゲージ８ある
いは磁気抵抗素子１９の両端間の電圧Ｖｍが変化するが
、この電圧Ｖｍが基準電圧Ｖｏ　　（例０えば加速度Ｇが０のときの上記両端間電圧）に常に等し
くなるようにコイル３，１３に電流を流す。

この電圧制御においてコイル３，１３に流れる電流値を
測定することで、カンチレバー２，１２に加わった加速
度Ｇが測定でき、かつこのときコイル３゜１３に流れる
電流に応じて発生した磁界により、カンチレｌ＜−２，
１２の破壊を防止できる。

なお、上述した実施例装置においてはアルミナフィルム
によりカンチレバーを形成しているが、本発明の加速度
検出装置のカンチレバーとしてはこのようなものに限ら
れず、シリコン等地の材質により形成されたものであっ
てもよいし、厚み等の形状も上記カンチレバー程度のも
のに限られない。また、カンチレバーの変位量を測定す
るための検出部の構成としても上述した実施例装置のも
のに限られず、種々の構成の変更が可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の加速度検出装置によれば
、カンチレバーに過大な加速度が加わったとき、磁界発
生手段から発生させた磁界をカン１テレバー上の磁性部材に作用させて、カンチレバーの変
位量を所定値以内としているのでカンチレバーの破壊を
未然に防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の第１の実施例に係る加速度検出装置を
示す概略図、第２図は第１図に示すセンサ部の外形を示
す斜視図、第３図は第１図に示す装置の作用を説明する
ためのフローチャート、第４図は本発明の第２の実施例
に係る加速度検出装置の一部を示す概略図である。１．１１・・・センサ部　　　２．ｊ２・・・カンチレ
バー３１３・・・コイル　　　　４・・・コントロール
部５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ　−・・フィル
ム層７．１７・・・磁性部材　　　８・・・歪ゲージ１
９・・・磁気抵抗素子２特開平３１１５９７８　（５）

Claims

【特許請求の範囲】加速度の大きさに応じて変位するカンチレバーと、この
カンチレバーの変位量に基づいて加速度を検出する検出
部を有する加速度検出装置であって、前記カンチレバーに配された強磁性体からなる磁性部材
と、前記カンチレバーが受ける加速度が所定値以上となった
とき、前記加速度の方向とは逆方向の力を該カンチレバ
ーに付与するように、前記磁性部材に対し所定の磁界を
作用させる磁界発生手段とを備えたことを特徴とする加
速度検出装置。