JPH1078453A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素子とおもりをねじで固定してなる加速
度センサにおいて、検出方向以外の加速度によるセンサ
出力の変動すなわち、他軸感度の低減を図る。 【解決手段】 おもり２の底面中央に凹部２ａを設け、
その凹部２ａに圧電素子４が嵌合し圧電素子４とおもり
２が同軸上に位置決めされるよう構成する。固定用ねじ
５によってプリント基板９に組み付ける際、おもり２と
圧電素子４は芯ずれを起こすことなく固定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車の振動や
乗り心地を検出するための圧電素子を使用した加速度セ
ンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば実開平２−１５０５６８号
等に示された従来の加速度センサ（圧電形加速度セン
サ）の基本構成図であり、図６において、１は導電性ケ
ースである。この導電性ケース１の所定個所にプリント
基板９を介して中心が開口した円柱状の圧電素子４およ
び中心が開口した円柱状のおもり２が固定用ねじ５とナ
ット１５で取り付けられている。又、固定用ねじ５と圧
電素子４との間には絶縁チューブ１７が挿入されてい
る。圧電素子４の表裏両面には、電極端子３ａ，３ｂが
設けられ、それぞれプリント基板９の配線を介してチャ
ージアンプ６の入力端に接続されている。

【０００３】チャージアンプ６も上記プリント基板９に
取り付けられている。チャージアンプ６は圧電素子４の
検出信号をプリアンプするためのもので、電源電圧の変
動およびノイズの影響を低減するために使用されてい
る。また、７は上記プリント基板９上に取り付けられた
増幅器である。この増幅器７はチャージアンプ６の出力
を増幅するためのものであり、その出力端は三端子コン
デンサ８ｂ，貫通コンデンサ１０ｂおよび給電線３３を
介して制御装置１１の入力端に接続されている。また、
１２は安定化電源であり、この安定化電源１２の正極よ
り給電線３１，貫通コンデンサ１０ａ，三端子コンデン
サ８ａを介して本加速度センサの各構成要素に電源を供
給するようになっている。安定化電源１２の負極はアー
スされ、かつアース線３２を介して導電性ケース１に接
続されている。この導電性ケース１はアース線１６を経
てプリント基板９に接続されている。

【０００４】次に動作について説明する。例えば、図６
に示すような検出方向に加速度が発生した場合、圧電素
子４はおもり２の質量と加速度の積の力を受け、それに
比例した電荷を圧電素子４の両端に発生させ、電極端子
３ａ，３ｂを通じチャージアンプ６，増幅器７を通して
出力される。

【０００５】次に、図６において左右方向に加速度が発
生した場合、固定用ねじ５によって支えられているおも
り２はねじ５とナット１５による締め付け部を支点とし
て振れる為おもり２は圧電素子４に対し、例えば、左半
分が下向きの、右半分が上向きの力を作用させるが、
今、圧電素子４，おもり２等が左右対称に組み付けられ
ていると仮定すれば、両者の力により発生する電荷は互
いに打ち消し合う為出力は変化しない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の加速度センサは
以上の様に構成されているので、圧電素子４の内径と固
定用ねじ５や絶縁チューブ１７のサイズにより各部品の
クリアランスが大きくなった場合には、組み付け時に圧
電素子４とおもり５の芯ずれが発生する可能性があり、
検出方向以外の加速度による出力への影響、すなわち他
軸感度が大きくなるという問題があった。

【０００７】この発明は上記の様な問題点を解消するた
めになされたもので、組み付け時の圧電素子とおもりの
芯ずれを抑制することができる加速度センサを得ること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る加
速度センサは、おもり２の底面中央に凹部２ａを設け、
圧電素子４の外径を凹部２ａに嵌合させて構成されてい
る。

【０００９】請求項２の発明に係る加速度センサは、お
もり２の底面中央に凸部２ｂを設け、圧電素子４の内径
に凸部２ｂを嵌合させて構成されている。

【００１０】請求項３の発明に係る加速度センサは、お
もり２の凹部２ａ又は凸部２ｂの側面を所定角度のテー
パー形状として構成されている。

【００１１】請求項４の発明に係る加速度センサは、圧
電素子４とおもり２との間に挿入される電極端子３ａの
内縁をおもり２の内径に添う形状に折り曲げた内縁折り
曲げ部３１と、電極端子３ａの外縁を圧電素子４の外径
に添う形状に折り曲げた外縁折り曲げ部３２とを電極端
子３ａに設け、あるいは電極端子３ａの内縁を圧電素子
４の内径に添う形状に折り曲げた内縁折り曲げ部と、電
極端子３ａの外縁をおもり２の外径に添う形状に折り曲
げた外縁折り曲げ部とを電極端子３ａに設けて構成され
ている。

【００１２】請求項５の発明に係る加速度センサは、電
極端子３ａの外縁のみを圧電素子４及びおもり２の外径
に添う形状に交互に各方向３箇所以上折り曲げた外縁折
り曲げ部３２を電極端子３ａに設けて構成されている。

【００１３】請求項６の発明に係る加速度センサは、お
もり２の内径寸法を２段階とし、電極端子３ａの内縁を
おもり２の内径に添う形状に折り曲げた内縁折り曲げ部
３１を電極端子３ａに設けて構成されている。

【００１４】請求項７の発明に係る加速度センサは、複
数個重ねられた圧電素子４，４間に挿入された電極端子
３ａの内縁／外縁を、隣接する圧電素子４の内径／外径
に添う形状に折り曲げた折り曲げ部（例えば外縁折り曲
げ部３２）を電極端子３ａに設けて構成されている。

【００１５】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図に基
づいて説明する。図１は実施の形態１に係る加速度セン
サの検出部を示す断面図である。図１において、４は中
心が開口した円柱状の圧電素子であり、該圧電素子４の
上下に電極端子３ａ，３ｂが設けられ、圧電素子４とお
もり２を固定用ねじ５とナット１５でプリント基板９に
固定されている。又、圧電素子４と固定用ねじ５の間に
は絶縁チューブ１７が挿入されている。ここでおもり２
の底面には、外径と同心円で、圧電素子４の外径が嵌合
する様に凹部２ａを設けておく。凹部２ａの側面は例え
ば５゜〜４５゜のテーパー形状とされている。なお、上
記以外の部分の構成については図６にしめす構成と同じ
であるので、説明を省略する。

【００１６】以上の様に構成することにより、圧電素子
４の外径はおもり２の凹部２ａに嵌合することにより同
軸上に位置決めされる。そして、固定用ねじ５にてプリ
ント基板９に組み付ける際にも、圧電素子４とおもり２
は芯ずれを起こすことなく固定される。又、この形状と
したおもり２は、圧電素子４の上面より周辺部が下側に
突出していることにより、同重量・同外径のおもり２に
対し、圧電素子４の上面よりの高さが低くなり、おもり
２の重心をプリント基板９側に下げるという作用もあ
る。又、おもり２の凹部側面をテーパー形状とし圧電素
子４をおもり２に組み付け易くしている。このように本
実施の形態１によれば、他軸感度の非常に小さい加速度
センサを得ることができる。

【００１７】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２に係る加速度センサの検出部を示す断面図である。
図２において、図１に示す構成要素に対応するものには
同一の符号を付し、その説明を省略する。この実施の形
態２ではおもり２の底面に外径と同心円で、圧電素子４
の内径に嵌合するように凸部２ｂを設け、圧電素子４と
おもり２を同軸上に位置決めしている。これにより、固
定用ねじ５にてプリント基板９に圧電素子４とおもり２
を組み付ける際にも、圧電素子４とおもり２は芯ずれを
起こすことなく固定することができるとともにおもり２
のプリント基板９に対する重心が下がる。したがって他
軸感度の非常に小さい加速度センサを得ることができ
る。

【００１８】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３に係る加速度センサの検出部を示す断面図である。
図３において、図１に示す構成要素に対応するものには
同一の符号を付し、その説明を省略する。この実施の形
態３では、圧電素子４とおもり２の間の電極端子３ａの
内縁は上方（おもり２方向）に折り曲げられ、電極端子
３ａの外縁は下方（圧電素子４方向）に折り曲げられて
いる。即ち、電極端子３ａには内縁折り曲げ部３１と外
縁折り曲げ部３２が設けられている。これにより電極端
子３ａの内縁はおもり２の内径側を支持し、その外縁は
圧電素子４の外径側を支持することになり、圧電素子４
とおもり２を同軸上に位置決めしている。また、この実
施の形態３では、おもり２の内径は電極端子３ａの内縁
を固定するため２段階とされており、電極端子３ａの内
縁はおもり２の大きい方の内縁に固定でき、固定用ねじ
５とおもり２が同軸上に位置決めできる。これにより、
固定用ねじ５にてプリント基板９に圧電素子４とおもり
２を組み付ける際にも、圧電素子４とおもり２は芯ずれ
を起こすことなく固定することができる。したがって他
軸感度の小さい加速度センサを得ることができる。

【００１９】実施の形態４．なお、上記実施の形態３で
は、電極端子３ａの内縁をおもり２の内径に添う形状に
折り曲げ、その外縁を圧電素子４の外径に添う形状に折
り曲げるように構成したが、それに限らず、電極端子３
ａの内縁を圧電素子４の内径に添う形状に折り曲げ、電
極端子３ａの外縁をおもり２の外径に添う形状に折り曲
げるように構成しても、同様な効果が得られる。

【００２０】実施の形態５．図４はこの発明の実施の形
態４に係る加速度センサの検出部を示す断面図である。
図４において、図１に示す構成要素に対応するものには
同一の符号を付し、その説明を省略する。この実施の形
態４では、電極端子３ａの外縁のみが、おもり２及び圧
電素子４の外径に添う形状に上下交互に折り曲げられて
いる。即ち、電極端子３ａには複数の外縁折り曲げ部３
２が設けられている。電極端子３ａの外縁の上向きの曲
げによりおもり２の外径を支持し、その外縁の下向きの
曲げにより圧電素子４の外径を支持することにより、圧
電素子４とおもり２を同軸上に位置決めしている。これ
により、固定用ねじ５にてプリント基板９に圧電素子４
とおもり２を組み付ける際にも、圧電素子４とおもり２
は芯ずれを起こすことなく固定することができる。した
がって他軸感度の小さい加速度センサを得ることができ
る。

【００２１】実施の形態６．なお、以上説明した実施の
形態１〜５では圧電素子４が１個の加速度センサの例に
ついて説明したが、圧電素子を複数個重ねて構成された
加速度センサであっても、圧電素子間に挿入された電極
端子の内縁／外縁を、隣接する圧電素子の内径／外径に
添う形状に折り曲げて構成することにより、複数個重ね
られた圧電素子を同軸上に位置決めでき、実施の形態１
〜５と同様な効果が得られる。例えば、図５に示すよう
に２個重ねられた圧電素子４，４間に挿入された電極端
子３ａは圧電素子４の外径に添う形状に折り曲げられた
外縁折り曲げ部３２と圧電素子４の内径に添う形状に折
曲げられた図示しない内縁折曲げ部３１を有する。この
ような構成にすることにより２個重ねられた圧電素子
４，４を同軸上に位置決めができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
おもりの底面中央に凹部を設け、圧電素子の外径を凹部
に嵌合させる構成としたので、おもりと圧電素子を同軸
上に容易に位置決めでき、固定用ねじにてプリント基板
に組み付ける際に、おもりと圧電素子は芯ずれを起こす
ことなく固定でき、したがって他軸感度の低減を図れる
という効果が得られる。また、おもりのプリント基板に
対する重心が下がり、更に他軸感度を低減できる効果が
ある。

【００２３】請求項２の発明によれば、おもりの底面中
央に凸部を設け、圧電素子の内径に凸部を嵌合させる構
成としたので、おもりと圧電素子を同軸上に容易に位置
決めでき、固定用ねじにてプリント基板に組み付ける際
に、おもりと圧電素子は芯ずれを起こすことなく固定で
き、したがって他軸感度の低減を図れるという効果が得
られる。また、おもりのプリント基板に対する重心が下
がり、更に他軸感度を低減できる効果がある。

【００２４】請求項３の発明によれば、おもりの凹部又
は凸部を所定角度のテーパー形状としたので、圧電素子
をおもりに組み付けることが容易にできるという効果が
得られる。

【００２５】請求項４の発明によれば、圧電素子とおも
りとの間に挿入される電極端子の内縁をおもりの内径に
添う形状に折り曲げ、電極端子の外縁を圧電素子の外径
に添う形状に折り曲げる、あるいは電極端子の内縁を圧
電素子の内径に添う形状に折り曲げ、電極端子の外縁を
おもりの外径に添う形状に折り曲げる構成としたので、
おもりと圧電素子を同軸上に容易に位置決めでき、固定
用ねじにてプリント基板に組み付ける際に、おもりと圧
電素子は芯ずれを起こすことなく固定でき、したがって
他軸感度の低減を図れるという効果が得られる。

【００２６】請求項５の発明によれば、電極端子の外縁
のみを圧電素子及びおもりの外径に添う形状に交互に各
方向３箇所以上折り曲げる構成としたので、おもりと圧
電素子を同軸上に容易に位置決めでき、固定用ねじにて
プリント基板に組み付ける際に、おもりと圧電素子は芯
ずれを起こすことなく固定でき、したがって他軸感度の
低減を図れるという効果が得られる。

【００２７】請求項６の発明によれば、おもりの内径寸
法を少なくとも２段階とし、電極端子の内縁をおもりの
内径に添う形状に折り曲げる構成としたので、電極端子
の内縁はおもりの内径に容易に固定でき、固定用ねじと
おもりが同軸上に位置決めでき、固定用ねじにてプリン
ト基板に圧電素子とおもりを組み付ける際に、圧電素子
とおもりは芯ずれを起こすことなく固定でき、したがっ
て他軸感度の低減を図れるという効果が得られる。

【００２８】請求項７の発明によれば、圧電素子を複数
個重ねて構成された加速度センサの場合、圧電素子間に
挿入された電極端子の内縁／外縁を隣接する圧電素子の
内径／外径に添う形状に折り曲げて構成したので、おも
りと複数個の圧電素子を同軸上に容易に位置決めでき、
固定用ねじにてプリント基板に組み付ける際に、おもり
と圧電素子は芯ずれを起こすことなく固定でき、したが
って他軸感度の低減を図れるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る加速度センサ
の検出部を示す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態２に係る加速度センサ
の検出部を示す断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態３に係る加速度センサ
の検出部を示す断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態４に係る加速度センサ
の検出部を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態５に係る加速度センサ
の検出部における圧電素子が２個重ねられている様子を
示す図である。

【図６】 従来の加速度センサの基本構成図である。

【符号の説明】

２ おもり、２ａ 凹部、２ｂ 凸部、３ａ，３ｂ 電
極端子、４ 圧電素子、５ 固定用ねじ、９ プリント
基板、１５ ナット、１７ 絶縁チューブ、３１ 内縁
折り曲げ部、３２ 外縁折り曲げ部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速度に応じた加速力が与えられるおも
   りの荷重により電圧を発生する圧電素子と、該圧電素子
   と上記おもりとを固定するねじとを備えた加速度センサ
   において、上記おもりの底面中央に凹部を設け、上記圧
   電素子の外径を上記凹部に嵌合させる構成としたことを
   特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 加速度に応じた加速力が与えられるおも
   りの荷重により電圧を発生する圧電素子と、該圧電素子
   と上記おもりとを固定するねじとを備えた加速度センサ
   において、上記おもりの底面中央に凸部を設け、上記圧
   電素子の内径に上記凸部を嵌合させる構成としたことを
   特徴とする加速度センサ。
3. 【請求項３】 おもりの凹部又は凸部の側面を所定角度
   のテーパー形状とすることを特徴とする請求項第１項又
   は請求項第２項記載の加速度センサ。
4. 【請求項４】 加速度に応じた加速力が与えられるおも
   りの荷重により電圧を発生する圧電素子と、該圧電素子
   によって検出された検出出力を取り出すための電極端子
   と、上記圧電素子と上記おもりと上記電極端子とを固定
   するねじとを備えた加速度センサにおいて、上記圧電素
   子と上記おもりとの間に挿入される上記電極端子の内縁
   を上記おもりの内径に添う形状に折り曲げた内縁折り曲
   げ部と上記電極端子の外縁を上記圧電素子の外径に添う
   形状に折り曲げた外縁折り曲げ部とを上記電極端子に設
   け、あるいは上記電極端子の内縁を上記圧電素子の内径
   に添う形状に折り曲げた内縁折り曲げ部と上記電極端子
   の外縁を上記おもりの外径に添う形状に折り曲げた外縁
   折り曲げ部とを上記電極端子に設けたことを特徴とする
   加速度センサ。
5. 【請求項５】 加速度に応じた加速力が与えられるおも
   りの荷重により電圧を発生する圧電素子と、該圧電素子
   によって検出された検出出力を取り出すための電極端子
   と、上記圧電素子と上記おもりと上記電極端子とを固定
   するねじとを備えた加速度センサにおいて、上記電極端
   子の外縁のみを上記圧電素子及び上記おもりの外径に添
   う形状に交互に各方向３箇所以上折り曲げた外縁折り曲
   げ部を上記電極端子に設けたことを特徴とする加速度セ
   ンサ。
6. 【請求項６】 加速度に応じた加速力が与えられるおも
   りの荷重により電圧を発生する圧電素子と、該圧電素子
   によって検出された検出出力を取り出すための電極端子
   と、上記圧電素子と上記おもりと上記電極端子とを固定
   するねじとを備えた加速度センサにおいて、上記おもり
   の内径寸法を少なくとも２段階とし、上記電極端子の内
   縁を上記おもりの内径に添う形状に折り曲げた内縁折り
   曲げ部を上記電極端子に設けたことを特徴とする加速度
   センサ。
7. 【請求項７】 圧電素子が複数個重ねて構成されている
   場合、上記各圧電素子間に挿入された上記電極端子の内
   縁／外縁を、隣接する圧電素子の内径／外径に添う形状
   に折り曲げた折り曲げ部を上記電極端子に設けたことを
   特徴とする請求項第１項又は第２項又は第４項又は第５
   項又は第６項記載の加速度センサ。