JPH09133704A

JPH09133704A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH09133704A
Application number: JP28879795A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Murai; 豊村井
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】組立の際に取付基板に加わる外部応力、もし
くは雰囲気温度が変化した際の取付基板の内部応力が、
振動体に伝播することを抑制できる加速度センサを提供
する。【構成】振動体２３に対して一体に形成される支持部
材２７ａ，２７ｂから突起２４ａ乃至２４ｄが延設され
る。そして、突起２４ａ乃至２４ｄが、取付基板３５の
挿通孔２６に挿入されるとともに、突起２４ａ乃至２４
ｃは弾性体からなる接着剤３０により接着され、突起２
４ｄは半田２８により接着される。【効果】弾性体からなる接着剤を用いることにより、
振動子が弾力をもって支持されるため、取付基板から振
動体への応力の伝播が抑制され、振動体に歪みが生じる
ことがない。その結果、振動体の歪みが加速度として誤
検知されることがなくなる。

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、とくに片持ち梁構造の振動体を含む加速度センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の加速度センサは、図５および図６
に示す振動子１を含む。振動子１は、例えば短冊状の振
動体３を備え、長手方向に振動するものである。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５
ｃ及び５ｄ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、とくに図示しないが、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、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１
１，１１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９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。

【０００４】一方、振動体３の長手方向における他端部
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、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から振
動体３の幅方向に延設される連結部８，１０が、支持部
材７，７の各一端に接続されることにより、支持部材
７，７が振動体３と一体的に形成される。また、支持部
材７，７の各他端から突起１５が、それぞれ２つずつ延
設される。

【０００５】このように構成される振動子１は、取付基
板１７に固定される。取付基板１７は、例えばガラスエ
ポキシ樹脂を板状に成形してなり、支持部材７，７の突
起１５に対応する位置に、一方主面から他方主面に貫通
する４つの挿通孔１９が設けられる。そして、突起１５
が挿通孔１９に挿入されるとともに、これら突起と挿通
孔１９との隙間および周辺に半田２０が充填されること
により、振動子１が固定される。

【０００６】振動子１においては、振動体３に、その主
面に直交する方向に加速度が加わると、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のいずれかの電圧
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】ところが、振動子１に
おいては、次のような問題点があった。

【０００８】振動体３を取付基板１７に取り付ける際、
取付基板１７を長手方向の両端で挟持すると、外部応力
によって取付基板１７に反りが生じる。そして、その状
態で振動体３の取り付けを行うと、取付基板１７に残留
していた外部応力が振動体３に伝播し、振動体３に歪み
が生じてしまうことがあった。

【０００９】また、例えば、振動体３が金属からなり、
取付基板１７が樹脂からなる場合のように、振動体３よ
り取付基板１７の方が熱膨張係数が大きい場合、雰囲気
温度が上昇した際、取付基板１７の熱膨張が著しく、内
部応力が生じる一方で、振動体３の熱膨張は僅かでり、
取付基板１７の内部応力が振動体３へ伝播することによ
って、振動体３に歪みが生じてしまうことがあった。そ
して、このような応力による振動体３の歪みが原因で、
加速度センサにおいて、加速度が加わっていないときに
も、加速度が加わったものとして誤検知する場合があっ
た。

【００１０】それゆえ、本発明の目的は、上述の問題点
を解決するため、組立の際に取付基板に加わる外部応
力、もしくは雰囲気温度が変化した際の取付基板の内部
応力が、振動体に伝播することを抑制できる加速度セン
サを提供することである。

【００１１】

【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、該振動体
の長手方向における一端部側に設けられる支持部材と、
前記振動体が取り付けられる取付基板とを備える加速度
センサにおいて、前記支持部材が、弾性体を介して前記
取付基板に接着されたことを特徴とする。

【００１２】また、前記弾性体として、弾性を有する接
着剤を用いたことを特徴とする。

【００１３】さらに、前記支持部材に突起が設けられる
とともに、前記取付基板に前記突起に対応する挿通孔が
設けられ、前記突起と前記挿通孔とが、前記弾性を有す
る接着剤を介して接着されたことを特徴とする。

【００１４】本発明にかかる加速度センサによれば、弾
性体を介して、振動体が取付基板上に弾力をもって支持
されるため、取付基板から振動体への応力の伝播が抑制
され、振動体に歪みが生じることがない。その結果、振
動体の歪みが加速度として誤検知されることがなくな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施例にか
かる加速度センサの構成を、図１乃至図３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。

【００１６】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。

【００１７】振動体２３の長手方向における中央部から
一端部側の両主面には、２つの圧電素子２５ａ、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４５ａが
それぞれ形成される。そして、電極４３ａが、振動体２
３の一方主面に例えば接着剤等で接着される。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剤等で
接着される。また、これら圧電素子２５ａ及び２５ｂの
圧電体層４１ａ及び４１ｂは、電極４５ａ及び４５ｂ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。

【００１８】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両主面には、圧電素子２５ｃと圧電
素子２５ｄとが互いに対向するように、振動体２３に接
着される。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の両主面に電極４３ｃ及び４５
ｃが形成されてなるものであり、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の両主面
に電極４３ｄ及び４５ｄが形成されてなるものである。
また、これら圧電素子２５ｃ及び２５ｄの圧電体層４１
ｃ及び４１ｄは、電極４３ｃ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。この振動体２３
は、圧電素子２５ａ乃至２５ｄ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２
５ａ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２３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２５
ｂ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。

【００１９】また、振動体２３の長手方向における一端
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、それぞれ略Ｌ字状の接続
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、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３３，３
３が、溶接、或いは半田付け等によって取り付けられ
る。

【００２０】さらに、この振動体２３の長手方向におけ
る他端部側には、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２７ａ，２７ｂが形成される。こ
こでは、振動体２３の長手方向における一端部と一端部
側のノード部分から振動体２３の幅方向に延設される連
結部２２，２６が、支持部材２７ａ，２７ｂの各一端に
接続されることにより、支持部材２７ａ，２７ｂが振動
体２３に対して一体的に形成される。また、支持部材２
７ａの他端から突起２４ａ，２４ｂが延設され、支持部
材２７ｂの他端から突起２４ｃ，２４ｄが延設される。

【００２１】このように構成される振動子２１は、取付
基板３５に固定される。取付基板３５は、例えばガラス
エポキシ樹脂を板状に成形してなり、支持部材２７，２
７の突起２４ａ乃至２４ｄに対応する位置に、一方主面
から他方主面に貫通する４つの挿通孔２６が設けられ
る。そして、突起２４ａ乃至２４ｄは、それぞれ挿通孔
２６に挿入された後、突起２４ａ乃至２４ｃと挿通孔２
６との隙間および周辺に、弾性体としての接着剤３０が
充填され、これら突起と挿通孔とが接着される。また、
突起２４ｄと挿通孔２６との隙間および周辺には半田２
８が充填されることにより、接着と同時に電気的接続が
なされる。ここで、接着剤３０は、例えばシリコン樹脂
等の弾性体からなり、乾燥後も弾性を保持するものであ
る。

【００２２】上記のように、本実施例にかかる加速度セ
ンサにおいては、振動体２３が半田２８により、取付基
板３５に完全に固定されるのは１点においてだけであ
り、残りの３点については、接着剤３０を介して弾力を
もって支持される。したがって、例えば、振動体２３を
取付基板３５に取り付ける際、取付基板３５の長手方向
における両端を挟持することにより、外部応力が加わっ
て取付基板３５に反りが生じた場合にも、取付基板３５
に残留した外部応力が接着剤３０に吸収される。その結
果、外部応力の振動体２３への伝播が抑制され、振動体
２３に歪みが生じない。

【００２３】また、例えば、振動体２３が金属からな
り、取付基板３５が樹脂からなる場合のように、振動体
２３より取付基板３５の方が熱膨張係数が大きい場合、
雰囲気温度が上昇した際、取付基板３５の熱膨張が著し
く、内部応力が生じる一方で、振動体２３の熱膨張は僅
かである場合にも、取付基板３５の内部応力は接着剤３
０に吸収される。したがって、取付基板３５の内部応力
の振動体２３への伝播が抑制され、振動体２３に歪みが
生じない。さらに、引っ張り応力が加わった際にも同様
に、振動体２３への応力の伝播が抑制される。その結
果、加速度センサにおいて、振動体２３の歪みを加速度
として誤検知されることがなくなる。

【００２４】なお、本実施例においては、弾性を有する
接着剤として、シリコン樹脂からなる接着剤を用いる場
合について説明したが、シリコン樹脂以外の弾性体から
なる接着剤を用いてもよい。

【００２５】また、本実施例においては、振動体に設け
られる支持部材の突起が、挿通孔を介して取付基板の一
方主面から他方主面に貫通し、突起の先端が他方主面か
ら突出する場合について説明したが、挿通孔が取付基板
の他方主面まで貫通していない場合、および、支持部材
の突起の先端が取付基板の厚み方向の中間部で固定され
ている場合にも、本発明を適用することができる。

【００２６】さらに、本実施例においては、振動体が、
４つの突起を介して取付基板に固定される場合について
説明したが、突起の数が４未満および５以上である場合
にも、本発明を適用することができる。

【００２７】また、本実施例においては、振動体の取付
基板への固定の際、振動体の突起のうちの３つが、弾性
体からなる接着剤で接着される場合について説明した
が、弾性体からなる接着剤で接着される突起の数はとく
に規定されず、例えば１つでも、４つでもよい。

【００２８】加えて、本実施例においては、支持部材の
突起が取付基板の挿通孔に挿入され、固定される場合に
ついて説明したが、支持部材の取付基板への接着は、こ
の例に限られるものではない。すなわち、例えば、支持
部材の端部近傍が略直角状に折り曲げ加工されることに
より、取付基板の主面に対応する接地部が形成され、こ
の接地部と取付基板との間、およびその周辺に接着剤お
よび半田が充填されることによって固定されてなる加速
度センサも、本発明に含まれる。

【００２９】次に、本発明の第二の実施例を、図４を用
いて説明する。なお、第一の実施例と同一もしくは相当
する部分については、同一の符号を付し、その説明は省
略する。

【００３０】本実施例の加速度センサは、図４に示す振
動体２３を含む。そして、振動体２３に対して一体的に
形成される支持部材２７ａ，２７ｂの各他端に、弾性体
としての板状をなす成形ゴム５２ａ，５２ｂの各一方主
面が接着剤（図示せず）により接着される。さらに、成
形ゴム５２ａ，５２ｂの各他方主面が、接着剤（図示せ
ず）により取付基板３５に接着される。ここで用いる接
着剤は、弾性を有する必要はないが、接着剤が導電性を
有する場合、接着と同時に電気的接続を行うことができ
る。

【００３１】このように、本実施例にかかる加速度セン
サにおいては、振動体２３が成形ゴム５２ａ，５２ｂを
介して弾力をもって支持される。したがって、第一の実
施例と同様に、取付基板３５から振動体２３へ伝播する
応力が成形ゴム５２ａ，５２ｂに吸収され、振動体２３
に歪みが生じない。その結果、加速度センサにおいて、
振動体２３の歪みを加速度として誤検知されることがな
くなる。

【００３２】なお、成形ゴムの形状は板状に規定され
ず、例えば直方体状のものでもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明にかかる加速度センサによれば、
弾性体を介して、振動体が取付基板上に弾力をもって支
持されるため、取付基板から振動体への応力の伝播が抑
制され、振動体に歪みが生じることがない。その結果、
振動体の歪みが加速度として誤検知されることがなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例にかかる加速度センサを
示す要部斜視図である。

【図２】図１の加速度センサの要部側面図である。

【図３】図１の加速度センサの要部拡大断面図である。

【図４】本発明の第二の実施例にかかる加速度センサの
要部拡大斜視図である。

【図５】従来の加速度センサを示す要部斜視図である。

【図６】図５の加速度センサの要部拡大断面図である。

【符号の説明】

２３振動体２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ突起２６挿通孔２７ａ，２７ｂ支持部材２８半田３０接着剤（弾性体）３５取付基板５２ａ，５２ｂ成形ゴム（弾性体）

Claims

【特許請求の範囲】

【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る支持部材と、
前記振動体が取り付けられる取付基板とを備える加速度
センサにおいて、前記支持部材が、弾性体を介して前記
取付基板に接着されたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】前記弾性体として、弾性を有する接着剤
を用いたことを特徴とする請求項１に記載の加速度セン
サ。
【請求項３】前記支持部材に突起が設けられるととも
に、前記取付基板に前記突起に対応する挿通孔が設けら
れ、前記突起と前記挿通孔とが、前記弾性を有する接着
剤を介して接着されたことを特徴とする請求項１または
２に記載の加速度センサ。