JPH0961449A

JPH0961449A - 加速度計

Info

Publication number: JPH0961449A
Application number: JP7240787A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hashimoto; 浩橋本
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【解決手段】フレーム１内に２つの錘４が設けられて
いる。左方の錘４はその重心位置Ｇから右に偏った右端
部に設けられた支点部５により、また右方の錘４はその
重心位置Ｇから左に偏った左端部に設けられた支点部５
により、それぞれフレーム１に揺動自在に支持されてい
る。両錘は可撓性を有する可撓部６によって相互に連結
され、かつ可撓部によって水平の状態に保持されてい
る。検出手段８は可撓部６の変位から、両錘に作用した
加速度を検出することができるようになっている。【効果】各錘４にＺ方向加速度が作用すると両錘は他
方の錘と逆方向に揺動されるので、可撓部６に大きな力
を作用させることができ、それによって加速度計の感度
を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加速度を検出する加速度
計に関し、より詳しくは、錘を支える可撓部の変位を利
用して加速度を検出する加速度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロマシニング技術を利用し
た加速度計として、四角形の錘を枠状のフレーム内に配
置するとともに、錘の各辺とフレームとをそれぞれ可撓
性を有する可撓部で連結して錘を吊下し、さらに上記可
撓部の変位から上記錘に作用した加速度を検出する検出
手段を設けたものが知られている（特開平５−２６４５
７５号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の加速度計に
おいては、上記可撓部の変位（振動を含む）によって錘
に加わった加速度を検出しているが、マイクロマシニン
グ技術を利用した加速度計においては上記錘が極めて軽
いため可撓部を充分に変位させることができず、加速度
計の感度が悪かった。そして上記感度をあげるため、可
撓部を細く、或いは薄く製造すると、耐衝撃性、耐振動
性が低下する結果となっていた。本発明はそのような事
情に鑑み、上記可撓部の耐久性を低下させることなく感
度を大きくすることができる加速度計を提供するもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、錘
と、この錘を支持するとともに該錘に加わる加速度によ
って変位される可撓部と、この可撓部の変位から上記錘
に作用した加速度を検出する検出手段とを備える加速度
計において、上記錘を、相互に隣接させて並設した２つ
の錘から構成するとともに、相互に隣接させたそれぞれ
の錘の各重心位置から互いに逆方向に偏らせた位置で、
各錘をそれぞれ支点部を介してフレームに揺動自在に支
持し、さらに上記可撓部を介して各錘を相互に連結して
両錘を一定の状態に保持したものである。

【０００５】

【作用】ところで上記錘に加わる加速度は、上記２つの
錘とそれを連結する可撓部とを含む平面内で、それらを
順次配設した方向に沿う方向のＸ方向加速度と、上記平
面内でＸ方向加速度と直交する方向のＹ方向加速度と、
さらに上記平面に垂直なＺ方向加速度とに分けることが
できる。しかるに上述した構成によれば、上記錘はそれ
ぞれ支点部を中心として重心側とその反対側とで重量が
異なっており、かつ２つの錘を連結する可撓部によって
両錘を一定の状態に保持しているので、錘に上記Ｚ方向
加速度が加わった際には、上記重心と支点部との距離
と、支点部と可撓部との距離との比に基づくてこの原理
によって可撓部大きな力を作用させこれを変位（屈曲）
させることができる。したがって、可撓部を細くしたり
薄くすることなく、加速度計の感度を大きくすることが
できる。これに対し、２つの錘にＸ方向加速度が加わっ
た際には、各錘は上記可撓部によって上述の一定の状態
に保持されたままＸ方向に移動されようとするので、可
撓部には格別の変位が生じることがなく、したがってＸ
方向加速度を検出することを抑制することができる。ま
た、各錘にＹ方向加速度が加わった際には、各錘は上記
可撓部を、上記Ｚ方向加速度が加わった際の屈曲方向と
直交する方向に屈曲させようとするが、上記各支点部は
各錘のそのような動きを抑制するように働くので、Ｙ方
向加速度の感度を低下させることができる。したがって
上記構成の加速度計によれば、Ｚ方向加速度のみを感度
よく検出することができるようになる。

【０００６】

【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する
と、図１、図２において、フレーム１は長方形の枠型に
形成してあり、かつ該フレーム１を２枚の板状のガラス
基板２、３により挟持して、それらフレーム１とガラス
基板２、３とを一体に連結固定している。上記枠型のフ
レーム１の内部には、平板状で長方形に形成した同一形
状の２つの錘４を相互に隣接させて並設してあり、左側
の錘４における長辺の右端部に、つまり左側の錘４の重
心位置Ｇから右方に偏った位置の両側面に支点部５をそ
れぞれ設け、両支点部５、５をフレーム１の内壁に連結
することにより、該左側の錘４を上記支点部５、５を中
心として揺動可能にフレーム１に連結している。また、
右側の錘４も左側の錘４と同様に、その長辺の左端部
に、つまり右側の錘４の重心位置Ｇから左方に偏った位
置の両側面に支点部５をそれぞれ設け、両支点部５、５
をフレーム１の内壁に連結することにより、該右側の錘
４を上記支点部５、５を中心として揺動可能にフレーム
１に連結している。このとき、上記両錘４、４はフレー
ム１の厚さと同一厚さで製造してあるが、上記ガラス基
板２、３の内面にそれぞれ凹部２ａ、３ａを形成し、そ
れによって両錘４、４が上下に揺動できるようにしてい
る。

【０００７】次に、上記左側の錘４の右端面の上部中央
位置と右側の錘４の左端面の上部中央位置とは薄肉の可
撓性を有する可撓部６によって一体に連結してあり、こ
の可撓部６によって左側の錘４と右側の錘４とを通常は
水平の状態に、すなわちフレーム１と平行な状態に保持
している。また、上記両錘４、４の外側の四隅に４つの
電極取出し部７をそれぞれ設けるとともに、両錘４、４
の間にも２つの電極取出し部７を設けてあり、各電極取
出し部７を上記２枚のガラス基板２、３で挟持すること
により該ガラス基板２、３に一体に固定し、それによっ
て加速度計としての全体の剛性を高めている。さらに、
上記フレーム１、両錘４、４、支点部５、５、可撓部６
は、マイクロマシニングによりシリコン基盤をエッチン
グすることにより一体物として成型してあり、また上記
電極取出し部７はそれから分離されているが、やはりシ
リコン基盤をエッチングする際に同時に製造されてい
る。

【０００８】上記可撓部６の変位（振動）から上記両錘
４、４に作用した加速度を検出する共振型の検出手段８
は、上記可撓部６と対向するガラス基板２の凹部２ａの
内面所定位置に溝によって区画した２つの取付け部２
ｂ、２ｃを形成してあり、右側の取付け部２ｂに励振用
電極９を、また左側の取付け部２ｃに検出用電極１０を
設けている。励振用電極９はガラス基板２に設けた端子
１１に、また検出用電極１０はガラス基板２に設けた端
子１２にそれぞれ電気的に接続してあり、また各端子１
１、１２にはそれぞれリード線１３、１４を接続してい
る。他方、上記可撓部６は接地してある。上記共振型の
検出手段８は、例えば特開平５−２６４５７５号公報に
開示されているように従来既に公知であり、上記検出用
電極１０で可撓部６の振動による電圧変化を検出しなが
ら励振用電極９に所定の交流電流を印加すると上記可撓
部６を一定の機械的共振周波数で振動させることがで
き、この状態で左側の錘４と右側の錘４とに垂直に加速
度Ｚが加わると上記共振周波数が変動するので、その変
動値より加速度を検出することができる。なお、本発明
においては検出手段８は上述した共振型に限定されるも
のではなく、可撓部６の変位に伴うピエゾ抵抗の変化を
利用して加速度を検出するものや、静電容量の変化を利
用して加速度を検出するものであってもよい。さらに、
上記ガラス基板２、３の各凹部２ａ、３ａの内面には、
上記両錘４、４の表面に向き合わせてそれぞれ自己診断
用電極１５、１５を設けてあり、各電極１５、１５に電
圧を印加することにより両錘４、４に意図的に疑似加速
度を作用させることができるようにしている。

【０００９】以上の構成において、左側の錘４と右側の
錘４とに上述したＺ方向加速度が作用すると、左側の錘
４は図２における支点部５を中心として反時計方向に、
また右側の錘４は支点部５を中心として時計方向に揺動
されるようになるので、両錘４を連結する可撓部６は上
方に弧を描くように撓められることになる。この際、上
記可撓部６には、支点部５と可撓部６との厚さ方向の距
離Ｌ₁ と、支点部５と錘４の重心Ｇとの距離Ｌ₂ との比
によるてこの原理が作用するため、可撓部６には大きな
力が加わるようになり、それによって可撓部６の振動数
変化率を大きくすることができる。換言すれば、可撓部
６の感度を大きくすることができるので、該可撓部６の
厚さを厚くすることができ、それにより耐衝撃性、耐震
動性を良くすることができる。これに対し、各錘４にＸ
方向加速度が作用した際には、左側の錘４と右側の錘４
とは同一方向に変位するようになるので、可撓部６は実
質的に撓むことがない。したがって上記構成を有する加
速度計によれば、Ｘ方向加速度を検出するのを抑制する
ことができる。また、各錘４にＹ方向加速度が作用した
際には、各錘４は上記可撓部６を、上記Ｚ方向加速度が
加わった際の屈曲方向と直交する方向に屈曲させようと
するようになる。しかしながら各支点部５は、Ｚ方向加
速度が加わった場合に比較して各錘４の動きを抑制する
ように働き、さらに可撓部６の断面をＹ方向に厚くＺ方
向に薄くすることにより可撓部６のＹ方向の屈曲を抑制
することができるので、Ｙ方向加速度の検出感度を低下
させることができる。このように本発明によれば、Ｘ方
向加速度およびＹ方向加速度の検出を抑制しつつ、Ｚ方
向加速度を感度よく検出することができる。さらに、上
記フレーム１、錘４、支点部５、可撓部６、電極取出し
部７をシリコン基板から一体物として成形することがで
きるので、それらを別体に製造して組立てるものに比較
して製造が容易となる。また、上記枠型のフレーム１を
２枚のガラス基板２、３によって挟持することにより、
該フレーム１およびガラス基板２、３内に錘４や可撓部
６を収容しているので、それらが外部の物体に接触して
損傷されると言ったことも防止することができる。

【００１０】図３は本発明の他の実施例を示したもので
あり、上述した第１実施例では各錘４、４の重心位置Ｇ
よりも中央側にそれぞれ支点部５、５を設けているが、
本実施例では各錘４、４の重心位置Ｇよりも外側にそれ
ぞれ支点部５、５を設けている。その他の構成は第１実
施例と同様に構成してあり、第１実施例と同一の部材に
は第１実施例と同一の符合に付している。このような構
成においても、第１実施例と同等の作用効果が得られる
ことは明らかである。

【００１１】なお、上記実施例ではいずれもガラス基板
２、３の内面に凹部２ａ、３ａを形成して錘４とガラス
基板２、３との間に間隙を形成するようにしているが、
これに限定されるものではなく、例えばガラス基板２、
３の内面に加工を施さず平面としたままで、フレーム
１、電極取出し部７および電極取出し部７の厚さ方向の
厚さを錘４の厚さよりも厚く設定してもよい。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来に
比較して良好な感度を有し、しかも必要な方向のみの加
速度を感度よく検出することができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、図２のガラス基板２
を省略した平面図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。

【図３】本発明の他の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１…フレーム２、３…ガラス基板２ａ、３ａ
…凹部２ｂ、２ｃ…取付け部４…錘
５…支点部６…可撓部７…電極取出し部８
…検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】錘と、この錘を支持するとともに該錘に
加わる加速度によって変位される可撓部と、この可撓部
の変位から上記錘に作用した加速度を検出する検出手段
とを備える加速度計において、上記錘を、相互に隣接させて並設した２つの錘から構成
するとともに、相互に隣接させたそれぞれの錘の各重心
位置から互いに逆方向に偏らせた位置で、各錘をそれぞ
れ支点部を介してフレームに揺動自在に支持し、さらに
上記可撓部を介して各錘を相互に連結して両錘を一定の
状態に保持したことを特徴とする加速度計。
【請求項２】上記２つの錘および各支点部は、上記可
撓部を中心として線対称に形成されていることを特徴と
する請求項１に記載の加速度計。
【請求項３】上記フレームが枠型に形成されるととも
に、上記２つの錘、各支点部および可撓部が上記枠型の
フレーム内に配置されてそれらが一体物から成形され、
さらに上記フレームが２枚のガラス基板によって挟持さ
れていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の加速度計。