JPH079438B2

JPH079438B2 - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH079438B2
Application number: JP63078139A
Authority: JP
Inventors: 金正佐藤; 定寧上野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-04-01
Filing date: 1988-04-01
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH01253656A

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センサに係り、特に加速度を
慣性圧力に変換して、この圧力信号に基づき加速度を検
出する方式の加速度センサに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、加速度センサは、例えば車体のアンチロツ
ク，トラクシヨン，サスペンシヨン制御等に用いられて
いる。

加速度センサには種々の方式のものがあるが、このう
ち、加速度を圧力に変換して検出する方式のものは、例
えば、特開昭57-13362号公報等に開示される。従来のこ
の種の加速度センサは、加速度を慣性重錘として働くオ
イルの慣性圧力に変換し、この慣性圧力に圧力センサを
感応し、圧力センサの検出値に基づき加速度を検出する
もので、信頼性の点で有利なものとして使用されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述した如く加速度を圧力に変換する手段と
してオイルを使用した場合には、圧力センサに作用する
荷重が小さいので、センサとしての精度アツプ、例えば
最大1G〜2Gの加速度に感応させるためには、第１に、圧
力センサを構成する半導体ダイヤフラムの歪集中部の板
厚を薄くすること、第２にダイヤフラム有効径を大きく
すること、第３に慣性重錘の容量を大きくすることなど
配慮が必要とされる。しかし第１の方法を採用すると、
ダイヤフラム材料の板厚を加工する時のエツチングの精
度が、従来、例えば20±３μｍであつたのに対し、５±
１μｍなどと厳しくなり、歩留りが低下し易くなる。第
２の場合には、ダイヤフラムの外形形状が大きくなり、
一枚のシリコンウエハから採れる部品数が減少し、単価
が上昇する。第３の場合には、オイルの量を増加させる
必要があり、外形形状を大きくすることが必要となるの
で、コストアツプになると共に、寸法制約を受けて、例
えば自動車のエンジンルーム内に設置する場合には、僅
かなスペースに取付けることが困難になる等の改善すべ
き点があつた。また、以上の理由により、特に、複数の
圧力センサにより１個の加速度センサを組立てて、各圧
力センサにより２次元あるいは３次元方向の加速度を同
時に検出可能としつつ、形状の小形化，製品コストの低
減を図るセンサ構造にすることが困難であつた。

本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目的は、検出精
度の向上及び小形化を図り、しかも、少なくとも２方向
或いは２次元以上の加速度の検出が単一のセンサで検出
し得る加速度センサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、基本的には次の
ような課題解決手段を提案する。

第１の発明は、加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘
と、この慣性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出
するピエゾ抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記
圧力検出素子の出力に基づき加速度を検出する方式の加
速度センサにおいて、前記慣性重錘は水銀よりなり、且
つこの水銀を収容する空間を少なくとも２次元以上の複
数軸方向に分岐して、これらの各分岐空間に収容される
水銀が各軸方向の加速度成分に対応して慣性圧力を生じ
るよう設定すると共に、前記ダイヤフラムを前記各分岐
空間に生じる水銀慣性圧力の受圧箇所に夫々配設してな
ることを特徴とする。

第２の発明は、加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘
と、この慣性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出
するピエゾ抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記
圧力検出素子の出力に基づき加速度を検出する方式の加
速度センサにおいて、前記慣性重錘は水銀よりなり、且
つこの水銀を収容する空間をダイヤフラム面の両側に配
して、これらの収容空間のうちで、一方側空間の水銀が
一方向の加速度に対応する慣性圧力を前記ダイヤフラム
の一面に加え、他方側空間の水銀が前記一方向と反対方
向の加速度に対応する慣性圧力を前記ダイヤフラムの他
面に加えるように設定してなることを特徴とする。

第３の発明は、加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘
と、この慣性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出
するピエゾ抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記
圧力検出素子の出力に基づき加速度を検出する方式の加
速度センサにおいて、前記慣性重錘は水銀よりなり、且
つこの水銀を収容する空間を直管状に形成して、この水
銀収容空間の両端に前記ダイヤフラム及びピエゾ抵抗効
果形の圧力検出素子を夫々配設してなることを特徴とす
る。

〔作用〕

上記した第1,第2,第３の発明は、まず、加速度を圧力に
変換する手段としてオイルに代わるもので構成すること
が好ましいとの見地に立つてなされたもので、種々検討
した結果、オイルよりも比重が約14倍大きく、常温で金
属の液体を呈する水銀により慣性重錘を構成する。水銀
に加速度が作用すると、加速度に応じた水銀の慣性圧力
が圧力センサ（ピエゾ抵抗効果形の圧力検出素子付き半
導体ダイヤフラム）の受圧面に加わり、この圧力センサ
の検出値に基づき加速度が検出される。

この場合、水銀の比重がオイルに較べて充分に大きいた
め、重錘体積を従来に較べて大巾に削減しても、圧力セ
ンサの受圧面に加わる慣性力を大きくして、加速度に対
する感応精度を高め、更に水銀は粘性係数の温度による
変化がオイルの1/100であり、温度依存性の改善が図れ
る。また、膨脹係数はオイルの1/3であり、温度による
体積変化に対応した、特殊構造の採用は不要であるなど
の利点がある。

更に本発明では、慣性重錘の体積を大幅に削減すること
から、慣性重錘たる水銀を細径の管状空間に収容しても
加速度センサとして充分の機能を発揮し、しかも管状の
水銀収容空間を採用することでセンサの小形軽量化を図
り得る。

そして、第１の発明によれば、水銀を収容する空間を少
なくとも２次元以上の複数軸方向に分岐して、これらの
各分岐空間に収容される水銀が各軸方向の加速度成分に
対応して慣性圧力を生じるよう設定したので、２次元以
上の加速度に対して、前記各分岐空間に水銀慣性圧力が
生じ、これらの圧力を各分岐空間に設けたダイヤフラム
が受けてそのダイヤフラムの応力を圧力検出素子が検出
することで、２次元以上の加速度を検出することが可能
になる。

また、多次元（２次元以上）一体形の加速度検出構造を
採用してその水銀収容空間を分岐するので、単一のセン
サで多次元加速度検出を可能にし、しかも、重錘となる
水銀のＸ軸,Y軸,Z軸の通路が連通して、各軸方向の重錘
は、一部共用化を図り、多次元加速度センサであって
も、装置全体の小形軽量化を助長し、且つ材料費，加工
費の節減が図れる。

次に第２の発明では、水銀を収容する空間をピエゾ抵抗
効果形圧力検出素子付きダイヤフラム面の両側に配した
ので、所定の一方向に加速度が生じると、これに対応し
て水銀収容空間のうちの一方側空間の水銀の慣性圧力が
前記ダイヤフラムの一面に加えられ、上記一方向と反対
の加速度が生じると、これに対応して他方側空間の水銀
の慣性圧力が前記ダイヤフラムのもう一方の面に加えら
れる。したがって、ダイヤフラムは正逆の２方向の加速
度に応動し、その時のピエゾ抵抗効果形圧力検出素子の
出力も正逆反転するので、これにより正逆２方向の加速
度検出が単一のセンサにより検出可能になる。

第３の発明によれば、一方向の加速度に対しては、水銀
収容空間の両端に設けたダイヤフラムのうち一方（一
端）のダイヤフラムに水銀の慣性圧力が加わり、上記一
方向と反対方向の加速度に対しては他方（他端）のダイ
ヤフラムに水銀の慣性圧力が加わり、この場合も、第２
発明同様に正逆２方向の加速度検出が単一のセンサによ
り検出可能になる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図（ａ）は本発明の第１実施例たる加速度センサを
部分的に断面して上方向からみた上面図、第１図（ｂ）
は第１図（ａ）のＡ−Ａ線縦断面図である。

本実施例の加速度センサはＸ軸,Y軸,Z軸の３次元方向の
加速度を検出する方式のもので、Ｘ軸,Y軸,Z軸を矢印、
X,Y,Zの夫々で図示する。

第１図（ａ），（ｂ）において、１は加速度センサで、
加速度センサ１は、後述する水銀タンクブロツク２と、
Ｘ軸方向の加速度を検出するＸ軸センサブロツク３と、
Ｙ軸方向の加速度を検出するＹ軸センサブロツク４と、
Ｚ軸方向の加速度を検出するＺ軸センサブロツク５とで
構成される。

水銀タンクブロツク２は正方体を呈し、中央に水銀タン
ク６が形成され、タンク６を中心にＸ軸方向,Y軸方向,Z
軸に管状の水銀収容空間の一部となる通路7,8,9が延設
される。また、Ｘ軸,Y軸,Z軸センサブロツク3,4,5の夫
々は、管状の水銀収容空間（以下、水銀空間とする）1
0,半導体ダイヤフラム11,ガラス台座12等で構成する。
ここで、説明の便宜上、水銀空間10,半導体ダイヤフラ
ム11,ガラス台座12等は、Ｘ軸,Y軸,Z軸センサブロツク
に対応させて符号の末尾にx,y,zを付加して説明する。

Ｘ軸センサブロツク3,Y軸センサブロツク4,Z軸センサブ
ロツク５は水銀タンクブロツク２の所定の面にシール状
態を保つて結合され、Ｘ軸センサブロツク３の水銀空間
10xの一端が水銀ブロツク側の通路７に連通し、Ｙ軸セ
ンサブロツク４の水銀空間10yの一端が通路８に連通
し、Ｚ軸センサブロツク５の水銀空間10zの一端が通路
９に連通する。このようにして、水銀を収容する空間10
x,10y,10zが３次元の各軸方向に分岐する。

水銀空間10xの一部には、受圧面11aがＸ軸と垂直となる
ようにして半導体ダイヤフラム11xが配され、水銀空間1
0yの一部には、受圧面11bがＹ軸と垂直となるようにし
て半導体ダイヤフラム11yが配され、水銀空間10zの一部
には、受圧面11cがＺ軸と垂直となるようにして半導体
ダイヤフラム11zが配される。これらのダイヤフラムの
仕様は、例えば外径が1.5mm,内径が1.0mm,厚みが25μｍ
程度であり、また水銀空間10も内径が最大で、1.0mm程
度に設定される。

また、Ｘ軸センサブロツク３のガラス台座12xは、半導
体ダイヤフラム11xの受圧面11a反対側と対向するよう配
され、Ｙ軸センサブロツク４のガラス台座12yは、半導
体ダイヤフラム11yの受圧面11b反対側と対向するように
配され、Ｚ軸センサブロツク５のガラス台座12zは、半
導体ダイヤフラム11zの受圧面11c反対側と対向するよう
に配される。また、各水銀空間10x,10y,10zの末端には
ガラス台座12x,12y,12zの受圧面12a,12b,12cが面する。
このようにして、ガラス台座12xの受圧面12aと半導体ダ
イヤフラム11xの受圧面11aとにＸ軸の正反対の水銀の力
が水銀空間10xを介して作用する。ガラス台座12yの受圧
面12bと半導体ダイヤフラム11yの受圧面11bとにＹ軸の
正反対の水銀の力が水銀空間10yを介して作用する。ガ
ラス台座12z受圧面12cと半導体ダイヤフラム11zの受圧
面11cとにＺ軸の正反対の水銀の力が水銀空間10zを介し
て作用する。これらのガラス台座12の厚さは数10μｍ程
度の薄いもので、水銀の力が加わると変形する。

ガラス台座12x,12y,12zの先端は、突起13x,13y,13zの夫
々が形成され、各突起13x,13y,13zが各半導体ダイヤフ
ラム11x,11y,11zの対向面側にアノデイツクボンデイン
グ等で固定される。このような配置構造によつて、各半
導体ダイヤフラム11x,11y,11zの両側に水銀空間10x,10
y,10zの夫々が配される。ここで、ダイヤフラムの一面1
1a,11b,11cに面した側の水銀空間を第１の空間とし、ガ
ラス台座を介してダイヤフラム他面に面する水銀空間を
第２の空間とする。

半導体ダイヤフラム11x,11y,11zは、次のようにして構
成される。

すなわち、先ずシリコンウエハをアルカリ液などにより
マスクを組合せて、エツチングすることでシリコンダイ
ヤフラムを形成する。そして、このダイヤフラムの外周
部には、圧力がかかつた時に引張歪を発生するものと圧
縮歪を発生するものとをそれぞれ検出できるピエゾ拡散
抵抗をＢ（ボロン）などのイオン打込みによつて各２個
ずつ４個形成する。このようにして半導体ダイヤフラム
が構成されるが、ダイヤフラムのピエゾ拡散抵抗は、そ
れぞれブリツジの一辺として結線され、ブリツジの中点
の電位差が歪の増加と共に増加するように配列し、結線
する。中点の電位差は、スマートチツプ（基板）14に形
成された増幅回路にリード15を介して入力して増幅され
た後で出力電圧として取り出すようにしてある。

17は内部に水銀通路を有するパイプで、パイプ17は一端
が水銀通路７の一部に連通し、この一端を基点として上
方に向つて（Ｚ軸方向）に延設され、上方のパイプ他端
側に大気開放孔18を有するキヤツプ19が嵌装される。大
気開放孔18は、内径をφ0.1以下（すなわち、水銀が表
面張力で漏洩しない寸法）に設定してある。

次に本実施例の作用について説明する。

Ｘ軸,Y軸,Z軸の各センサブロツク3,4,5のダイヤフラム
受圧面11a,11b,11cには、水銀タンク６から前述の如く
通路7,8,9及び10x,10y,10zを介して、水銀が予め導入さ
れ、またガラス台座12x,12y,12zの内側12a,12b,12cに
は、通路10x,10y,10zを通して導入された水銀16が満た
されており、その重力の分力による荷重が作用してい
る。なお、水銀16の封入は真空中で容易に行うことがで
きる。また、加速度センサ１は、例えば加速度センサの
底面Ｐを被検出体に固定しておく。

このような状態で被検出体に加速度が生じた場合、例え
ば、Ｘ軸成分の正方向（第１図（ｂ）を基準にして図に
対し左側方向）の加速度については、Ｘ軸センサブロツ
ク３のダイヤフラム11xの受圧面11a、主に水銀空間10x
内の質量ｍが、慣性による加速度ａを受けて、慣性圧力
maとなつて作用する。

また、Ｘ軸方向の加速度検出において、逆方向からの加
速度が作用した時には、水銀空間10x内の水銀による慣
性圧力がガラス台座12xの受圧面12a側に作用し、更にこ
の力が突部13xを介してダイヤフラム11xの対向面にその
衝撃力が作用する。一方この時のダイヤフラム受圧面11
a側の水銀も同方向の動きとなり、ダイヤフラム受圧面1
1aに作用していた水銀による圧力は、その作用方向の向
きが反対になつて、ダイヤフラム受圧面11a側に作用す
る力は減少する。従つて、水銀の慣性圧力は、前述した
正方向とは逆向きとなるため、歪も逆向きに発生し、出
力信号も逆となる。このようにして、正方向，逆方向の
２方向の加速度の検出が可能となる。

Ｙ軸成分,Z軸成分の加速度検出も前述のＸ軸成分の加速
度検出と同様にして行なわれる。

なお、振動加速度を検出する場合には、実際には、加速
度は第５図（ａ）〜（ｄ）に示すように、例えばサイン
波のような形で変化する。これに伴い、ダイヤフラム受
圧面に加わる荷重も変化する。従つて、ダイヤフラム内
に発生する歪もこれと同様であり、出力信号も同様の波
形を示す。一般的には、加速度が零または一定の状態あ
るいは変動状態から何らかの外力を受けると、大きな衝
撃波となつて、物体を伝達する。これを受けた加速度セ
ンサは最初の衝撃力の大きさ，方向を減衰や遅れなしに
精度よく検出できなければならない。即ち、最初の衝撃
力の反動で、加速度に変化が生じ、その後、この振動波
は接続しながら減衰することになる。従つて、この減衰
途中の振動を検出したのでは、高精度な制御が不能とな
つてしまうのである。

また、前述したＸ軸,Y軸,Z軸方向の加速度検出のうち、
X,Y軸、即ち横方向の加速度については、それぞれ予め
非加速時のダイヤフラム12x,12yに作用している横方向
水銀液圧状態を基準点（基準信号）として設定しておけ
ば、加速度が生じた場合の加速度の大小関係が検出でき
る。特に、前述の如く、裏面からガラス台座などによ
り、水銀の液圧がかけられる場合には、左右の液圧差に
よつて生ずるダイヤフラムにかかる力のバランスをとる
ことによつて、初期値を零に設定して、検出することも
できる。一方、Ｚ軸、即ち垂直方向加速度の検出のため
にはダイヤフラムに予め、水銀が乗つた状態、即ち、1G
の荷重がかかつた状態を基準点として、これからの加速
度の大小関係から、検出することができる。この場合に
は、ダイヤフラムの上，下にある水銀重錘の受ける加速
度の大きさ，方向に応じて発生した歪が、基準値に対し
プラスまたはマイナスされて、信号出力が発生し、Ｚ軸
方向の正，逆方向の検出ができる。なお第６図に加速度
Ｇに対するセンサ出力電圧V₀の関係を示す。

以上が、Ｘ軸,Y軸,Z軸の３次元方向の加速度検出である
が、次に本実施例の加速度センサの運搬について説明す
る。

前述したように加速度センサ本体内には、水銀が封入さ
れているが、この封入された水銀は、運搬中などに大き
な衝撃を受けると、ダイヤフラム等を破壊する恐があ
る。従つて、このようなおそれがある場合には、例えば
大気導入側の通路17を第１図（ｂ）の状態よりも長く、
例えば、水銀の最上の高さ位置Ｈから上方に0.5H以上の
空間が生じる程度に設定し、この通路先端に、運搬時に
のみ大気開放孔付キヤツプ19に代えて盲栓を嵌装し、こ
の状態で加速度センサを天地逆にして運搬すればよい。
すなわち、このようにすれば水銀を大気導入通路17側に
移動することで、ダイヤフラム受圧面には、水銀の荷重
をかけないようにすることが可能である。また、加速度
センサ検出部は缶パツケージなどに収納し、例えばダイ
ヤフラムが破損して水銀が外部へ流出するのを防止する
構造を採用することは必要である。

本実施例によれば、次の効果を奏することができる。

（１）比重約13.6の水銀を慣性重錘として採用すること
により、従来のオイルに較べて単位体積当りの荷重が増
大するので、ダイヤフラムにかかる重錘の体積を少なく
して、加速度センサの小形化が図れる。特に、水銀収容
空間を管状とすることで小形軽量化に有効である。

（２）本実施例の加速度センサは、３次元一体形の加速
度検出構造を採用しているので、３軸方向加速度の同時
検出が図れる。更に、単一のセンサで多次元加速度検出
を可能にし、しかも、重錘となる水銀のＸ軸,Y軸,Z軸の
通路が連通して、各軸の重錘は、一部共用化を図り、材
料費，加工費の節減が図れる。

（３）予め、大気導入孔に空間部を設け、被検出体への
取付けまでの運搬時には、天地、逆に保持して、空間部
に水銀を移動させ、ダイヤフラムにかかる衝撃による負
荷を軽減し、破損防止を図る。

（４）シリコンダイヤフラムに形成した拡散抵抗を用い
て、ダイヤフラムにかかる圧力を歪に変換して検出する
従来の半導体ピエゾ抵抗効果形圧力変換器の構造の流用
により、生産技術の共用化を図り、原価低減が図れると
共に、信頼性を確保できる。

（５）粘性係数の温度依在性がオイルなどに比して1/10
0と小さい水銀を重錘として用いることにより、温度依
存性の改善が図れる。

（６）温度の変化に対して、体積膨脹係数がオイルの1/
3と小さい水銀を重錘として用いるため、重心の移動が
少なく、温度依存性の改善を図ることができる。

なお、上記第１実施例は、３次元方向の加速度を検出す
るものであるが、センサブロツクのブロツク数を変える
ことで、３次元加速度検出に代えて一体構造で、XY軸の
２次元方向の加速度の検出や、Y,Z軸の２次元方向の加
速度検出についても同様に行ない得る。

しかして、この一体形の基本構造により、三軸の加速度
が同時に測定でき、それらを合成することによつて、ど
の方向からどの程度の大きさの加速度が加わつたか、マ
イクロコンピユータなどを用いて計算し、割り出すこと
が可能である。

第２図はＸ軸或いはＹ軸方向加速度検出用のセンサに適
用する本発明の実施例（第２実施例）で、図中、第１図
（ａ），（ｂ）の実施例における符号と同一のものは、
同一或いは共通する要素を示す。

本実施例における加速度センサは基本的には、第１実施
例のＸ軸或いはＹ軸センサブロツクと構造が共通する
が、相異点は、第１実施例のような共用の水銀タンクブ
ロツクを廃止しセンサブロツク３′のみでセンサ本体を
構成した点にある。すなわち、本実施例は、センサブロ
ツク３′の内部にＸ軸（或いはＹ軸）方向に向けて管状
の水銀収容空間10を形成し、空間10の両端を折返して、
この両端を互いに対向させて、この両端位置の一方に半
導体ダイヤフラム11を、他方にガラス台座12を配し、ガ
ラス台座12の先端突起13を第１実施例同様にダイヤフラ
ム11の受圧面11aと反対面に接合させる。このようにし
て、ダイヤフラム面の両側に水銀空間10を配する構造と
なる。その動作は第１実施例のＸ軸センサブロツクと同
様であり、ダイヤフラム11の受圧面（符号11aの面及び
面11aと反対側の面）に作用する水銀16の慣性圧力と加
速度方向は一致する。

また、本実施例で水銀通路10の一部にＺ軸方向に延びる
大気導入通路17を設ける。大気導入通路17は、既に第１
実施例でも述べたように、水銀レベルＨまでの高さの0.
5以上延ばして、センサ運搬時には通路17に盲栓をし
て、センサの天地を逆にして運搬する。

第３図は本発明の第３実施例を示すもので、本実施例も
Ｘ軸或いはＹ軸方向の加速度を検出できるようにしたも
のである。

第３実施例においては、水銀空間10を横方向の一直線に
延びる直管形状とし、両端に半導体ダイヤフラム11,1
1′を配したものである。本実施例では、図面の右側方
向に加速が生じると、一方のダイヤフラム11′の受圧面
11′ａに水銀重錘16の慣性圧力が加わり、左側方向に加
速が生じると、他方のダイヤフラム11の受圧面11aに水
銀重錘16の慣性圧力が加わり、これらの加圧力に基づき
Ｘ軸、或いはＹ軸の正逆のいずれの方向の加速度も検出
することができる。この方式は、検出精度を向上させる
ことができる。また、このような第３実施例のセンサブ
ロツクを第１図の実施例同様にＸ軸,Y軸,Z軸の３次元方
向に一体形構造で組合せ配置したり、XY軸,YZ軸,XZ軸等
の２次元方向に一体形構造で組合せ配置することによ
り、３次元方向,2次元方向の加速度を検出することがで
きる。このようなセンサブロツクの組合せの場合にも、
重錘の水銀を第１実施例のように同一の水銀タンクに連
通させれば、共用化が図れる。

第４図（ａ），（ｂ）は本発明の第４実施例を示すもの
で、YZ軸方向の加速度検出仕様のセンサを表す。動作に
ついては、前述した各実施例と共通するので説明を省略
する。

なお、以上の各実施例において、拡散抵抗を有するダイ
ヤフラムは拡散抵抗のない側にのみ、水銀重錘としての
慣性力がかかる構造にすることもできる。この場合加速
度の大きさのみを知り、検出方向は一方向となる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、加速度センサの慣性重錘
を水銀により構成することで、検出精度の向上化及び形
状の小形化を図り、しかも少なくとも２方向或いは２次
元以上の加速度の検出を単一のセンサで実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１実施例で、３次元方向の加
速度検出が可能なセンサを一部断面して上方向から見た
図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ断面図、第２
図は本発明の第２実施例で、Ｘ軸或いはＹ軸方向の加速
度検出が可能なセンサの縦断面図、第３図は本発明の第
３実施例を示す縦断面図、第４図（ａ）は本発明の第４
実施例の一部を断面して示す上面図、第４図（ｂ）はそ
のＡ−Ａ断面図、第５図（ａ）〜（ｄ）は加速度センサ
の出力電圧の変動の状況を示す説明図、第６図は、加速
度の大きさに対する出力電圧の関係を示す出力特性の線
図である。１……加速度センサ、2,3,4……センサブロツク、7,8,
9,10（10x,10y,10z）……水銀収容空間、11（11x,11y,1
1z）……ダイヤフラム、12（12x,12y,12z）……ガラス
台座、11a,11b,11c,12a,12b,12c……受圧面、16……水
銀。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上野定寧茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献特開昭62−213280（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−41080（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−38745（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘と、
この慣性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出する
ピエゾ抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記圧力
検出素子の出力に基づき加速度を検出する方式の加速度
センサにおいて、前記慣性重錘は水銀よりなり、且つこ
の水銀を収容する空間を少なくとも２次元以上の複数軸
方向に分岐して、これらの各分岐空間に収容される水銀
が各軸方向の加速度成分に対応して慣性圧力を生じるよ
う設定すると共に、前記ダイヤフラムを前記各分岐空間
に生じる水銀慣性圧力の受圧箇所に夫々配設してなるこ
とを特徴とする多次元形の加速度センサ。
【請求項２】加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘と、
この慣性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出する
ピエゾ抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記圧力
検出素子の出力に基づき加速度を検出する方式の加速度
センサにおいて、前記慣性重錘は水銀よりなり、且つこ
の水銀を収容する空間をダイヤフラム面の両側に配し
て、これらの収容空間のうちで、一方側空間の水銀が一
方向の加速度に対応する慣性圧力を前記ダイヤフラムの
一面に加え、他方側空間の水銀が前記一方向と反対方向
の加速度に対応する慣性圧力を前記ダイヤフラムの他面
に加えるように設定してなることを特徴とする加速度セ
ンサ。
【請求項３】加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘と、
この慣性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出する
ピエゾ抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記圧力
検出素子の出力に基づき加速度を検出する方式の加速度
センサにおいて、前記慣性重錘は水銀よりなり、且つこ
の水銀を収容する空間を直管状に形成して、この水銀収
容空間の両端に前記ダイヤフラム及びピエゾ抵抗効果形
の圧力検出素子を夫々配設してなることを特徴とする加
速度センサ。
【請求項４】第１請求項において、前記水銀を収容する
ための前記各分岐空間は、更に第1,第２の空間に分けら
れ、これらの第1,第２の空間を前記各分岐空間に配設さ
れた前記ダイヤフラムの両面に夫々配し、前記第１の空
間内の水銀がその分岐空間の軸方向に一致する一方向の
加速度に対応する慣性圧力を前記ダイヤフラムの一面に
加え、前記第２の空間内の水銀が前記一方向と反対方向
の加速度に対応する慣性圧力を前記ダイヤフラムの他面
に加えるように設定してなる加速度センサ。